十四五期間道旭引黃灌區水資源供需規模預測分析

胡曉平 馬新利

(濱州市水利資源開發建設中心，山東 濱州 256600)

我國是缺水國家，北方地區缺水尤其嚴重。我國一些灌區因建設年代久遠，存在水利工程設施質量不高、設計標準偏低、工程效益衰減等問題。水資源工程配套設施不健全，加之嚴重的水污染導致水環境問題，使水資源供需矛盾更加尖銳[1]。實施大中型灌區續建配套節水改造，以及開展灌區水利工程設施續建配套改造，可減少渠道輸水損失，提高渠系水利用系數，從而達到節約水資源的目的。

道旭引黃灌區位于黃河三角洲，灌區內土地肥沃，氣候溫和，光照充足，適宜農林牧漁全面發展。由于灌區的骨干工程及配套措施受當時技術水平以及財力物力等因素限制，導致灌區水資源利用率偏低，因此，本文對道旭引黃灌區水資源供需規模進行量化分析，分析結果可為灌區是否應進行節水改造提供技術支撐，并為以后灌區的科學發展提供合理化建議。

1 灌區概況

道旭引黃灌區位于山東省濱州市，黃河右岸，東以張東鐵路為界，西至淄博市高青縣界，南與桓臺縣為鄰。該灌區是在1966年虹吸管引水灌溉的基礎上，于1969年改建為引黃閘后逐步發展而成的中型灌區。灌區內土地總面積為25.2萬畝，耕地面積17.07萬畝，設計灌溉面積16.4萬畝，引黃閘設計流量15m3/s，下設總輸沙渠1條，南干渠1條，分干渠及支渠47條。

2 灌區需水量分析

2.1 農業灌溉需水量

2.1.1 主要作物組成及生育期

灌區作物以冬小麥、秋作、棉花和春作為主，本次用水分析，春作以春玉米為代表作物，秋作以夏玉米為代表作物，根據近幾年來區內農業經濟發展統計情況及農作物的種植情況，確定各種代表作物的種植比例和生育期(見表1)。

2.1.2 作物耗水量確定

作物耗水量包括葉面蒸騰和棵間蒸發，與氣候、土質作物生長情況、產量、施肥等多種因素相關。對于各種作物的耗水量，因區內無實驗資料，參照打漁張以及冶源、潘莊等相鄰灌區的實驗資料，結合本灌區實際擬定各種作物生育期綜合耗水量(見表1)。

2.1.3 設計典型年的選擇及有效水量模式分配

根據灌區內現有可查的1952—2011年的實測降水資料，分別計算全年小麥、玉米、棉花等生育期的降水經驗頻率，據此選擇各相應時段的降水保證率接近50%的年份作為設計代表年。根據代表年逐日降水，采用無效降水扣除法，計算各種作物、各生育期的有效降水量。經計算多年平均年降水量為563mm，50%保證率年降水量為552mm。經比較選定1967年作為50%保證率的降水代表年，計算不同作物各生育階段的有效降水量(見表2)。

表2 道旭灌區灌溉定額及灌水率計算

2.1.4 灌水定額與灌溉定額的確定

依據灌區作物種植結構，作物生育期耗水量和代表年各生育階段的有效降水量以及灌溉設計規范，確定各種作物的灌水定額和灌溉定額。各種作物各次灌水率按下式進行計算：

式中：q為灌水率，m3/(s·萬畝)；a為作物種植比例，%；m為相應作物的某次灌水定額，m3/畝；T為灌水延續天數,d。

灌溉制度擬定中，每天灌水時間是按24h計算的，考慮每天灌水實際不能達到24h，并考慮代表作物以外的需水，因此規劃采用凈灌水模數q=0.59m3/(s·萬畝)。

經計算，綜合凈灌水定額為170m3/畝。2020年渠系水有效利用系數為0.48，毛灌水定額為354m3/畝。2025年，渠系水利用系數可由現狀的0.48提高到0.65，灌水定額為262m3/畝。

2.1.5 農業灌溉用水量

現狀灌區灌溉技術比較落后，灌溉水的有效利用系數較低，平均年有效灌溉面積12萬畝，毛用水量4248萬m3，非充分灌溉4.4萬畝，毛用水量720萬m3，灌區灌溉總用水量4968萬m3。

2025年，灌區骨干工程改造配套完成后，規劃灌溉面積達到原設計標準16.4萬畝，其中擴大灌溉面積4.4萬畝，灌區灌溉總用水量4297萬m3。

2.2 工業用水量

灌區2020年工業增加值為20.52億元，萬元工業增加值用水定額為25m3，年用水量為513萬m3。2020—2025年間工業增加值年均增幅8%，預計2025年工業增加值達到30.15億元，萬元增加值用水量10m3，2025年用水量預計達到302萬m3。

2.3 生活用水量

灌區2020年農村居民15.94萬人，城鎮居民11.46萬人。農村居民生活用水70L/(人·d)，城鎮居民生活用水100L/(人·d)，合計年用水量825萬m3。根據《濱州市政府工作報告》，灌區范圍內人口增長率控制在14‰以內，按照年均14‰的人口增長率計算，濱州市常駐人口城鎮化率達到60%左右。預計2025年灌區范圍內人口達到29.37萬人，其中農村居民11.75萬人，城鎮居民17.62萬人。規劃2025年灌區范圍內農村居民生活用水80L/(人·d)，城鎮居民生活用水110L/(人·d)，合計年用水量1050萬m3。現狀年與規劃年用水量統計情況見表3。

表3 2020年、2025年生活用水量統計

2.4 需水量統計

需水量統計情況見表4。由表4可知，灌區2020年實際用水量為6677.6萬m3；2025年實際用水量為6085.6萬m3。

表4 需水量統計情況 單位：萬m3

3 供水量分析

3.1 地表水

地表水主要包括當地地表徑流、過境客水和黃河水。

3.1.1 地表徑流

根據灌區1952—2011年實測降水資料統計分析，多年平均降水量為563mm，50%保證率年降水量為552mm，河道多年平均徑流量為2560萬m3，50%保證率的徑流量為1850萬m3。根據灌區現有攔蓄工程分析計算，當地地表水年可供水量為780萬m3。考慮灌區現有攔蓄工程的完善，預計到2025年地表水年可供水量為1216萬m3。

3.1.2 過境客水

內河客水主要包含灌區內三號支溝、支脈河、北支新河、小清河等河道來水，據計算內河客水多年平均徑流量為4.33億m3，50%保證率徑流量為3.23億m3。除去小清河污染水源及汛期不能利用部分，現狀工程可供水量為2950萬m3。到2025年工程可供水量仍為2950萬m3。

3.1.3 黃河水

根據李福軍[3]對高村站的統計，1951—2015年黃河山東省內平均入境水量為246.82億m3。根據黃河水文資料統計分析，自黃河小浪底水庫建成運行后，下游來水流量減少，因此黃河來水計算已不能沿用原有長系列水文資料進行。本次采用2005—2015年引水情況分析，引水最多的為2015年，月引水量最大的為2013年4月，達到了1.451億m3。道旭引黃閘保證率為50%時，可引天數為160天，可引進水量為1.45億m3。

現今仍采用水利部黃河水利委員會1990年《關于黃河可供水量分配方案的通知》中“八七”分水方案，山東分配黃河可供水量為70億m3。根據山東省水利廳和山東省黃河河務局《關于印發山東境內黃河及所屬支流水量分配暨黃河取水許可總量控制指標細化方案的通知》(魯水資字〔2010〕3號文)，濱州市的分配水量為8.57億m3。根據濱州市水利局《關于調配分配我市黃河取水許可總量控制指標的通知》(濱水辦字〔2010〕61號文)，濱州市分配道旭灌區引黃量為1950萬m3。2025年黃河水可利用量為1950萬m3。

3.2 可供水量統計

根據上述分析計算，灌區2020年可供水量為5680萬m3，2025年可供水量為6116萬m3，見表5。

表5 灌區可供水量統計情況 單位：萬m3

4 供需平衡分析

灌區水量供需對比情況見表6。

表6 灌區水量供需對比分析 單位：萬m3

通過以上統計結果可以看出，因骨干渠道沒有防滲襯砌，2020年灌區干支渠及田間工程不配套，灌區灌溉的利用系數較低，實灌面積達不到設計灌溉面積，仍有4.4萬畝耕地得不到有效灌溉，2020年缺水量達997.6萬m3。2025年引黃灌區內共需水為6085.6萬m3，可供水量為6116萬m3，余水量30.4萬m3，通過渠道襯砌防滲，大力推廣各種形式的節水灌溉，地表水合理調度，可滿足灌區16.4萬畝灌溉要求。

5 結論及展望

道旭引黃灌區大部分干支渠沒有襯砌，灌溉水利用系數低，水資源浪費嚴重，地表水和地下水現狀利用程度不高，過境河道的水質污染嚴重，黃河來水量呈不斷減少的趨勢，現狀年缺水量達997.6萬m3。為滿足灌區農業灌溉、工業、生活、生態用水，建議如下：

a.開展水利工程節水改造，渠系水利用系數可由現狀0.48提高到0.65，可供水量達6116萬m3，可滿足灌區16.4萬畝灌溉要求。采取節水改造工程措施的同時應結合實施高效灌溉制度并科學調整農業種植結構，根據王愛濱[4]的測算，采取以上措施后節水效果顯著，具有非常大的節水潛力。

b.結合濱州市雨污分流民生工程，促進城市雨水資源化利用[5]，使市區內收集的雨水科學組織分流，雨水污染輕，可直接排入城市內河以及周邊河湖，可充盈河湖水量，提高地表水的使用效益，且可以增加地下水補給量，涵養水源，改善地區水文地質環境。

c.近年來全球厄爾尼諾現象頻發，對我國氣候的影響越發復雜，2020 年汛期氣候總體上表現為雨多溫高、澇重于旱，且氣候異常突出、極端事件頻發[6]。建議實施以麻大湖為中心的江河湖水系連通項目，合理利用麻大湖的蓄水功能，實現汛期蓄水，旱期供水的調節功能。