三義寨引黃灌區用水合理性分析

楊衛紅

(商丘市水利建筑勘測設計院,河南 商丘 476000)

0 引言

商丘市三義寨引黃灌區主要是引用黃河水、地表水和地下水。由于區域經濟的迅猛發展，水資源短缺問題已成為灌區生產發展的瓶頸，急需充分利用省政府批復商丘引黃水量指標，發揮三義寨引黃灌區的綜合效益，改善灌區農業生產條件，提高灌溉保證率，緩解灌區用水緊張局面，保證糧食穩定增產，同時對當地涵養地下水源，實現人與自然和諧發展，改善工業、農業、生產生活條件和生態環境具有重要意義。

1 商丘市三義寨引黃灌區現狀引用水情況

河南省三義寨引黃灌區位于河南省黃河南岸東部平原，地域涉及開封和商丘2市的6縣3區，包括開封市的祥符區、蘭考縣、杞縣和商丘市的民權縣、寧陵縣、睢縣、虞城縣、梁園區、睢陽區。商丘市三義寨引黃灌區農業用水主要包括商丘市的4縣2區，設計灌溉面積14.30萬hm2。城市生活、工業和生態環境用水主要涉及商丘市睢陽區城區、梁園區城區和民權縣城區。

2 商丘市三義寨引黃灌區各業需水量預測

現狀水平年為2017年，規劃水平年為2025年。各行業需水量按定額或指標，計算需水量均為凈需水量，農業用水為斗渠井口，城市生產生活用水為水廠井口，當采用引黃水源時，應考慮渠系水利用系數，系數為0.81。

2.1 城鎮生活需水量計算

根據《商丘統計年鑒》(2018年)和灌區多年人口增長資料，及相關定額標準，預測規劃水平年(2025年)灌區生活用水量：灌區所涉及城區2017年共125.75萬人，經比較分析確定人口增長率按年6‰，計算規劃水平年為131.91萬人。規劃水平年生活用水定額為115L/人.d。灌區現狀水平年城鎮人均生活日用水量指標為105L/人.d。

2.2 城鎮工業需水量計算

商丘市三義寨引黃灌區城鎮工業用水需水量采用萬元產值用水量計算，灌區所涉及城區工業增加值為256.65億元。工業增加值年均增長率根據《商丘市國民經濟和社會發展十三五規劃綱要》，采用7.50%，規劃水平年工業增加值457.74億元，現狀水平年萬元工業增加值用水量采用27.20 m3/萬元，規劃水平年萬元工業增加值用水量為20.35 m3/萬元。

商丘市三義寨引黃灌區城鎮建筑業用水需水量采用萬元產值用水量計算。2017年建筑業增加值72.73億元。建筑增加值年均增長率根據《商丘市國民經濟和社會發展十三五規劃綱要》，采用7.50%，2025年灌區建筑業增加值為129.72億元。建筑業萬元工業增加值用水指標采用工業增加值用水指標的10%，現狀水平年萬元工業增加值用水量采用2.72 m3/萬元。規劃水平年萬元增加值用水量為2.04 m3/萬元。

2.3 城鎮公共生活需水量計算

商丘市三義寨引黃灌區城鎮公共生活用水需水量采用萬元產值增加值需水量計算，灌區所涉及城區現狀水平年公共生活增加值為333.44億元，城鎮公共生活增加值增長率采用8%，規劃水平年灌區城鎮公共生活增加值為617.17億元。城鎮公共生活現狀水平年增加值需水量采用8 m3/萬元。城鎮公共生活規劃年水平年增加值需水量為7 m3/萬元。

2.4 灌區農業灌溉需水量計算

確定用水合理性的分析標準分別為灌溉設計保證率、灌溉定額分析、種植比例、灌溉面積等。

2.4.1 灌溉設計保證率合理性分析

三義寨引黃灌區現狀確定灌溉保證率為50%。

2.4.2 種植結構

根據統計資料顯示，種植結構選用小麥、玉米和棉花進行分析，現狀水平年小麥的種植比例為82%、玉米的種植比例為70%、棉花的種植比例為25%，作物復種指數為1.77；規劃水平年小麥的種植比例為75%、玉米的種植比例為70%、棉花的種植比例為40%，作物復種指數為1.85。

2.4.3 節水灌溉面積合理性分析

商丘市三義寨引黃灌區設計灌溉面積14.30萬hm2，灌區高效節水灌溉主要包括低壓管灌、噴灌和微觀3種灌溉方式。結合河南省現有大型灌區高效節水面積占比，確定商丘市三義寨引黃灌區節水灌溉面積。

2.4.4 灌溉定額分析

農業灌溉綜合凈定額：參照結合《農業用水定額》《河南省地方標準(DB41/T958-2014)》中灌溉用水基本定額、調節系數和種植比例計算出現狀水平年和規劃水平年綜合凈定額。商丘市三義寨引黃灌區現狀水平年相應農業灌溉凈定額分別為：常規地面灌溉11.61 m3/hm2、低壓管灌為9.75 m3/hm2、噴灌7.20 m3/hm2、滴灌 5.81 m3/hm2，綜合凈灌溉定額為11.25m3/hm2。規劃水平年農業灌溉凈定額分別為：常規地面灌溉11.56 m3/hm2、低壓管灌為9.71 m3/hm2、噴灌7.17 m3/hm2、滴灌5.78 m3/hm2、綜合灌溉凈定額為11.01 m3/hm2。

2.4.5 農業灌溉需水量

根據前述確定的灌溉制度、灌溉面積等，計算商丘市三義寨引黃灌區現狀水平年農業凈需水總量為36 184萬m3、農業毛需水總量為37 187萬m3；規劃水平年農業凈需水總量為35 428萬m3、農業毛需水總量為38 748萬m3。

2.5 河湖生態需水量計算

商丘市三義寨引黃灌區工程范圍內商丘市區有日月湖、古城湖(南湖)、包河等9條河流；民權縣城區內有國家森林公園生態湖、安瀾湖、城西水庫和民睢干渠等4條河道。通過計算，商丘市三義寨引黃灌區工程范圍內河湖生態用水計算過程見表1。

表1 商丘市三義寨引黃灌區河湖生態需水量計算表 單位：萬m3

2.6 綠化噴灑需水量計算

商丘市三義寨引黃灌區綠化噴灑用水包括灌區所涉及城區，現狀水平年灌區城區人口共125.75萬人，規劃水平年灌區城區人口為131.91萬人。

2.7 商丘市三義寨引黃灌區各業需水量匯總

商丘市三義寨引黃灌區灌區年需水量包括農業灌溉需水量、工業(包括工業、建筑業)需水量、城市生活(城鎮居民生活、城鎮公共生活)需水量、生態環境衛生(河湖生態、綠化噴灑)需水量。經計算，商丘市三義寨引黃灌區各業需水量匯總見表2。

3 商丘市三義寨引黃灌區可供水量預測

商丘市三義寨引黃灌區供水水源包括引黃水、當地地表水、淺層地下水及中水。基于保護地下水資源環境和地下水的可持續發展，灌區可供給水源不考慮開采利用中深層地下水。

3.1 當地地表水

商丘市三義寨灌區屬于淮河流域，地表水可利用率按60%考慮。根據商丘市地表水資源量利用面積比縮放法計算，灌區總土地面積2 305 km2，多年平均地表水資源總量為16 599萬m3，地表水可利用量為9 959萬m3。

表2 商丘市三義寨引黃灌區各業需水量統計表 單位：萬m3

3.2 淺層地下水

根據商丘市淺層地下水總量利用面積比縮放法計算，灌區多年平均淺層地下水總量為27 969萬m3。灌區淺層地下水資源可開采量采用可開采模數法計算。可開采模數采用9.10萬m3/km2，灌區總土地面積2 305 km2，灌區多年平均淺層地下水可利用量為20 938萬m3。商丘市三義寨引黃灌區現有可利用機井41 250眼(單井出水量25～35 m3/h)，能夠滿足地下水開采需要。

3.3 中水

商丘市現有污水處理廠6處，民權縣1處，現狀年污水累計處理能力33.80萬m3/d，正在籌備新建2處，擴建4處。規劃年污水累計處理能力50萬m3/d。現狀水平年中水回用率為15%，規劃水平年中水回用率采用 30%。處理后回收水主要用于工業用水、環衛綠化用水、河湖生態用水等。商丘市三義寨灌區現狀水平年中水可利用量 1 851萬m3，規劃水平年中水可利用量 5 475萬m3。

3.4 商丘市三義寨引黃灌區供水總量

商丘市三義寨引黃灌區年供水總量包括當地地表水、淺層地下水、引黃水和中水回用。經計算，灌區總供水量統計見表3。

表3 商丘市三義寨引黃灌區總供水量表 單位：萬m3

4 商丘市三義寨引黃灌區供需平衡分析結論

商丘市三義寨引黃灌區現狀水平年需水量 57 373萬m3，供水量 52 700萬m3，缺水 4 673萬m3；規劃水平年需水量 63 518萬m3，供水量 63 518萬m3，規劃水平年供需平衡。申請許可剩余引黃水量 7 194萬m3是必要的。

5 結語

綜上所述，文章從以上4個方面論述了商丘市三義寨引黃灌區用水合理性，在保證剩余引黃水量 7 194萬m3的前提下，灌區水資源基本平衡，灌區水資源配置保持原許可的用量、用途、用戶不變。在水資源供需平衡的基礎上，合理調配黃河水、當地地表水、淺層地下水、中水等水源。水資源配置利用順序為，優先城鎮生活用水，其次是生產用水、農業灌溉。為水行政主管部門取水許可審批及灌區水資源配置方案提供了科學依據。