某灌區(qū)提灌站用水合理性分析

蔡國鋒,董保根,余培松

(1.汝陽縣水利局，河南 汝陽 471200；2.夏邑縣水利局，河南 夏邑 476400；3.河南省南水北調(diào)中線工程建設(shè)管理局，河南 鄭州 450047)

1 概況

某灌區(qū)提灌站(南黃樓閘左岸提灌站、南黃樓閘右岸提灌站、西趙莊提灌站、龍灣新區(qū)提灌站)隸屬于夏邑縣水利局管理，已于 2019年7 月開工建設(shè)，2020年4 月完工。總投資2 117.04萬元，灌溉面積830 hm2，涉及太平鎮(zhèn)1個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，34個行政村。

南黃樓閘左岸提灌站：采用 2 臺機(jī)泵從虬龍溝取水，設(shè)計流量分別為 452.10 m3/h和 428.02 m3/h，采用暗管連接至農(nóng)田進(jìn)行灌溉，灌溉面積286.67 hm2，灌溉干管總長 7 387 m，支管總長 23 758 m，給水栓 475個。

南黃樓閘右岸提灌站：采用2臺機(jī)泵從虬龍溝取水，設(shè)計流量分別為 555.33 m3/h和 489.05 m3/h，采用暗管連接至農(nóng)田進(jìn)行灌溉，灌溉面積340 hm2，灌溉干管總長 7 048 m，支管總長 29 055 m，給水栓 583個。

龍河灣新區(qū)提灌站：采用 1 臺機(jī)泵從虬龍溝取水，設(shè)計流量為194.54 m3/h，采用暗管連接至農(nóng)田進(jìn)行灌溉，灌溉面積63.33 hm2，灌溉干管總長 2 297 m，支管總長 5 572 m，給水栓 112個。

西趙莊提灌站：采用 1 臺機(jī)泵從虬龍溝取水，設(shè)計流量為430.04 m3/h，采用暗管連接至農(nóng)田進(jìn)行灌溉，灌溉面積140 hm2，灌溉干管總長 3 486 m，支管總長 13 380 m，給水栓 267個。

2 節(jié)水評價和用水量核定

2.1 灌溉設(shè)計保證率合理性分析

按照《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，干旱或水資源緊缺的旱作灌溉設(shè)計保證率一般為50%～75%。某灌區(qū)提灌站項目處于半濕潤、半干旱地區(qū)，參考《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》及《編制提綱》，確定灌區(qū)設(shè)計灌溉保證率為50%，符合相關(guān)規(guī)程。

2.2 作物需水量及需水過程分析

某灌區(qū)提灌站項目區(qū)主要農(nóng)作物為小麥、玉米、棉花，花生、大豆等其他農(nóng)作物有少量種植，其他農(nóng)作物以棉花進(jìn)行分析計算，因此，灌溉需水量以小麥、玉米和棉花為代表作物進(jìn)行分析計算，小麥、玉米、棉花種植比例為0.70∶0.70∶0.40，復(fù)種系數(shù)為1.80，灌溉總面積為830 hm2。小麥平均用水量為5.13 m3/(hm2·a)，玉米平均用水量為4.40 m3/(hm2·a)，棉花平均用水量為4.67 m3/(hm2·a)，灌溉面積為830 hm2，管道綜合水利用系數(shù)為0.70。①小麥灌溉需水量。小麥平均用水量為5.13 m3/(hm2·a)，灌溉面積為830 hm2，小麥灌溉需水量為95.87萬m3/a。②玉米灌溉需水量。玉米平均用水量為4.40 m3/(hm2·a)，灌溉面積為528.13 hm2，玉米灌溉需水量為52.29萬m3/a。③棉花灌溉需水量。棉花平均用水量為4.67 m3/(hm2·a)，灌溉面積為301.87 hm2，則棉花灌溉需水量為31.70萬m3/a。

綜上所述，現(xiàn)狀水平年某灌區(qū)提灌站項目灌溉需水量為179.86萬m3/a。管道綜合水利用系數(shù)為0.70，田間水利用系數(shù)為0.90，核定后，取水量為285.47萬m3/a。

2.3 輸配水形式及工程規(guī)劃合理性

某灌區(qū)提灌站項目通過提灌站抽取虬龍溝攔蓄的天然徑流，離心泵通過泵管從進(jìn)水池提水，經(jīng)加壓后與輸水管道連接，通過輸水管道將水輸送至農(nóng)田進(jìn)行灌溉。干管管徑采為DN315，支管管徑為DN160，輸水暗渠采用 PVC-U管道輸水，道路分干管和支管，支管間距150 m，支管上每 50 m設(shè) 1個給水栓，用戶自行給水栓接移動軟管進(jìn)行灌溉，共設(shè)施 475個給水栓，每個給水栓控制面積約0.60 hm2，輸配水形式及工程規(guī)劃合理。

2.4 灌水技術(shù)合理性分析

某灌區(qū)提灌站項目用水為農(nóng)田灌溉用水，采用國家鼓勵推廣的管道輸水灌溉技術(shù)，適用于平原區(qū)非遠(yuǎn)距離輸水，田間水利用系數(shù)為0.90，達(dá)到《節(jié)水灌溉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中灌溉水利用系數(shù)中型灌區(qū)≥0.65 的標(biāo)準(zhǔn)，灌水技術(shù)合理。

2.5 灌溉制度合理性分析

為了保證作物正常生長，爭取獲得單位面積高額產(chǎn)量，充分考慮利用天然降水，防止灌溉水量的滲漏損失等情況，一般灌區(qū)設(shè)計采用節(jié)水的灌溉模式，并采用適時適量的灌溉制度，作物的灌水定額不宜太大，宜采用小水勤灌的灌溉方式。

2.5.1 灌溉制度設(shè)計方法

灌溉制度設(shè)計方法，一般采用水量平衡法。旱作物的水量平衡方程表示如下：

St-S0=Sr+Se+Kt+mt-ETmt

人是生產(chǎn)力中最活躍的因素，如何提高教師的創(chuàng)新能力、教學(xué)科研能力及教育質(zhì)量是學(xué)校及教師個人都應(yīng)認(rèn)真考慮的問題。獨立學(xué)院要根據(jù)學(xué)院發(fā)展及辦學(xué)定位，幫助教師真正了解自己的能力，幫助他們對自己的潛力進(jìn)行客觀估計，引導(dǎo)教師成長；教師在對自身的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空間有了全面了解之后，可根據(jù)自身的實際情況選擇發(fā)展方向，制定合理的個人發(fā)展計劃［3］。

(1)

式(1)中：S0—時段初土壤計劃濕潤層深度內(nèi)儲水量，m3/hm2；St—時段末土壤計劃濕潤層深度內(nèi)儲水量，m3/hm2；Sr—因計劃濕潤層增加而增加的水量，m3/hm2；Pe—保存在計劃濕潤層內(nèi)的有效雨量，m3/hm2；Kt—時段t內(nèi)地下水補(bǔ)給量，m3/hm2；mt—時段t內(nèi)灌水量，m3/hm2；ETmt—時段t內(nèi)作物需水量，m3/hm2。

2.5.2 作物生育期地下水補(bǔ)給情況

地下水補(bǔ)給量即作物在生長期間吸收利用的地下水量，主要與地下水位有很大關(guān)系。一般當(dāng)作物生長期間區(qū)域地下水埋深>3 m時，基本上吸收不到地下水量。根據(jù)某灌區(qū)提灌站項目規(guī)劃灌溉范圍地下水動態(tài)觀測資料統(tǒng)計，灌區(qū)地下水埋深平均超過5 m，大于3 m，故作物生長期間不考慮地下水補(bǔ)給量。

2.5.3 灌區(qū)灌溉制度設(shè)計結(jié)果

根據(jù)實施方案，結(jié)合某灌區(qū)提灌站工程設(shè)計灌區(qū)實際灌溉用水情況，豫東平原區(qū)灌溉保證率 50% 條件下的灌溉用水定額見表1。

表1 灌溉定額表

3 水量平衡分析

3.1 各用水環(huán)節(jié)水量分析

某灌區(qū)提灌站項目用水環(huán)節(jié)為農(nóng)田灌溉用水，包括小麥灌溉用水、玉米灌溉用水和棉花灌溉用水，其中小麥灌溉需水量為152.17萬m3/a，玉米灌溉需水量為82.99萬m3/a，棉花灌溉需水量為50.31萬m3/a。

圖1 水平衡圖

3.2 建設(shè)項目取用退水關(guān)系

根據(jù)某灌區(qū)提灌站項目水平衡圖，項目取水 285.47萬m3/a，至田間分水口項目用水 179.86萬m3/a，項目無退水。

4 用水效率分析

4.1 灌溉定額指標(biāo)計算與比較

4.1.1 用水定額

某灌區(qū)提灌站項目區(qū)灌溉保證率為50%，灌溉方式為管灌。根據(jù)河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)業(yè)與農(nóng)村生活用水定額》，依據(jù)項目具體情況確定其用水定額，見表2。

表2 灌溉用水定額表

4.1.2 灌溉定額指標(biāo)計算與比較

根據(jù)某灌區(qū)提灌站項目提供的年用水量、項目設(shè)計資料等綜合計算分析，確定該項目用水量。項目年用水量為179.86萬m3/a，取水量為284.47萬m3(管道綜合水利用系數(shù)為0.70，田間水利用系數(shù)為0.90)，根據(jù)河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)業(yè)與農(nóng)村生活用水定額》，豫東平原區(qū)灌溉保證率為50%以及灌溉方式為管灌的地區(qū)，小麥灌溉用水量為5.13 m3/hm2，玉米灌溉用水量為4.40 m3/hm2，棉花灌溉用水量為4.67 m3/hm2，某灌區(qū)提灌站項目用水均符合定額規(guī)定指標(biāo)，用水量合理。

4.2 灌溉用水效率指標(biāo)計算與比較

根據(jù)《規(guī)劃和建設(shè)項目節(jié)水評價技術(shù)要求》，節(jié)水指標(biāo)先進(jìn)性評價，結(jié)合某灌區(qū)提灌站項目的實際情況，選取小麥、玉米、棉花公頃均用水量、農(nóng)田灌溉公頃均用水量、田間水利用系數(shù)等效率指標(biāo)。①農(nóng)田灌溉畝均用水量。某灌區(qū)提灌站項目小麥公頃均用水量為5.13 m3/(hm2·a)，玉米公頃均用水量為4.40 m3/(hm2·a)，棉花公頃均用水量為4.67 m3/(hm2·a)，農(nóng)田灌溉公頃均用水量取最大值為73.50 m3，優(yōu)于商丘市 2019年農(nóng)田灌溉公頃均用水量 96.20 m3。②田間水利用系數(shù)。某灌區(qū)提灌站項目田間水利用系數(shù)為0.90，達(dá)到《國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃》(2011-2020)中灌溉水利用系數(shù)中型灌區(qū) 650.60 的標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 項目提出的節(jié)水措施基本情況

某灌區(qū)提灌站項目采用地埋管的方式輸水，提高了水的利用系數(shù)，減少了自然蒸發(fā)量。灌溉用水統(tǒng)一安排，統(tǒng)一調(diào)配，提高了用水效率。

4.4 節(jié)水評價分析

為最大限度地節(jié)約用水，降低灌溉用水量，結(jié)合夏邑縣當(dāng)?shù)厮Y源條件，建議考慮以下節(jié)水措施：①落實水資源管理制度“三同時、四到位”，由于某灌區(qū)提灌站項目主體工程現(xiàn)已建成，后期加強(qiáng)節(jié)水措施的實施。用水單位做到用水計劃到位、節(jié)水目標(biāo)到位、節(jié)水措施到位、管水制度到位。②減少管網(wǎng)的漏損率，應(yīng)加強(qiáng)維修管理和漏水監(jiān)測，積極采用新技術(shù)，完善管網(wǎng)。③采用科學(xué)的灌溉方式，合理分配各農(nóng)田灌溉水量。④采用節(jié)水型器具，包括噴灌、滴灌措施等可節(jié)約用水 50%。

5 項目用水合理性分析及灌溉用水量核定

5.1 核減前后水量變化情況說明

某灌區(qū)提灌站(南黃樓閘左岸提灌站、南黃樓閘右岸提灌站、西趙莊提灌站、龍灣新區(qū)提灌站)用水合理，滿足河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)業(yè)與農(nóng)村生活用水定額》，豫東平原區(qū)灌溉保證率為50%以及灌溉方式為管灌的地區(qū)，小麥灌溉用水量為5.13 m3/(hm2·a)，玉米灌溉用水量為4.40 m3/(hm2·a)，棉花灌溉用水量為4.67 m3/(hm2·a)的相關(guān)指標(biāo)要求，用水量指標(biāo)合理，項目灌溉水量不再核減。

5.2 合理灌溉用水量的核定

南黃樓閘左岸提灌站、南黃樓閘右岸提灌站、西趙莊提灌站、龍灣新區(qū)提灌站用水量為農(nóng)田灌溉用水，核定后，年用水量為285.47萬m3/a。

6 結(jié)語

根據(jù)業(yè)主提供的用水資料及項目設(shè)計資料，核定后，某提灌站(南黃樓閘左岸提灌站、南黃樓閘右岸提灌站、西趙莊提灌站、龍灣新區(qū)提灌站)年取水量為285.47萬m3，用水量為179.86萬m3/a，灌溉面積830 hm2，小麥公頃均用水量為5.13 m3/(hm2·a)，玉米平均用水量為4.40 m3/(hm2·a)，棉花平均用水量為4.67 m3/(hm2·a)，根據(jù)河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)業(yè)與農(nóng)村生活用水定額》，用水是合理的。