山陽縣新增小型農田水利項目水資源供需平衡分析

李 英

（商洛市水電勘測設計院,陜西 商洛 726000）

山陽縣地處秦嶺南麓的流嶺與鄖嶺之間,是以低、中山為主體的八山一水一分田的土石山區。為了有效利用當地水資源,解決田地靠天吃局面,需對2017 年度農田水利項目水資源供需平衡進行分析。

1 概況

山陽縣2017年小型農田水利項目年度實施方案涉及戶家垣鎮,項目區屬北亞熱帶向暖溫帶過渡的季風性半濕潤山地氣候,多年平均降雨量為709 mm,年際變化較大,最多年可達1118.1 mm,最少年僅525.3 mm。戶垣鎮位于山陽縣城西南40 km處,鎮域面積162.8 km2,轄康家嶺、黨塬、寺坡、桃園、九灣街等22 個行政村,115 個村民小組。鎮域地處流嶺、鄖嶺西段,植被較好,草坡面積大。金錢河由西北向東南穿境而過。形成河谷川地,土地肥沃。項目受益村包括桃園村、寺坡村、黨垣村、康嶺村4 個村。共有耕地面積39840 畝,灌溉面積6040 畝,其中小型灌區4735 畝,純井灌區1184畝。機井數量為66 眼,總裝機198 kW,輸水流量小于1.0 m3/s的灌溉渠道23.7 km,防滲長度7.9 km,配套渠系建筑物35 座。

2 項目工程存在的主要問題

現有水利工程普遍存在工程總量不足,規模偏小,建設標準低；投入不足,配套不完善,覆蓋率低,年久失修,病險嚴重等問題,導致水資源利用不足,灌溉保證率低,供水不安全等,不能有效地解除旱災的威脅,嚴重制約了項目區農業生產的發展。

2.1 水利化程度低

大量具備灌溉條件的耕地缺少灌溉水利設施,約占60%。主要原因是長期以來水利建設資金投入不足,無法興建水利設施,導致水利基礎設施建設嚴重滯后于農業經濟社會發展。一些地方由于坡度較大或土地零星分散等原因,單位投資過大,畝均投資較大,無法興建傳統水利設施。

2.2 灌區水利設施老化及損壞嚴重

灌區配套的渠道設施大部分老化、砌石渠道表面損壞嚴重,灌溉水利用系數約為0.4,水量損失的80%為渠道滲漏,致使灌溉面積嚴重下降。另外,一些小型的灌溉設施,分布零散,無人管理,由于淤塞、損壞,絕大多數處于停運狀態。

2.3 灌區水利設施配套不完善,節水改造滯后

現有灌區特別是較大灌區的渠道防滲率低。截止2016 年,項目區灌溉渠道36.1 km,襯砌30.6 km,渠道襯砌率為84.8%,仍有5.5 km為土渠。近幾年國家投入資金對灌區進行了改造,但由于投入資金量小,只能對重點部位的干支渠道進行加固改造,而大范圍的末級渠系仍沒有得到配套,使用效益極低。

由于以上原因,導致有限的水資源得不到充分利用,設施有效灌溉面積逐年下降,糧食生產不能穩產高產,且嚴重制約了農村產業結構的優化調整,影響了農村經濟的快速發展。

3 項目區水資源供需平衡分析

3.1 項目區需水量分析

（1）農業需水

山陽縣主要糧食作物有小麥、玉米、水稻、薄膜洋芋、茶葉、油菜以及秋雜,復種指數為1.9。本項目實施的灌溉面積為7460 畝,其中渠灌1450 畝,管灌6010 畝,渠道灌溉水利用系數為0.76,管道灌溉水利用系數為0.85。設計水平年綜合灌溉制度見表1。

表1 設計水平年（2020 年）灌溉制度（75%）

低壓管道輸水灌溉工程控制總灌溉面積為6010 畝。灌溉用水從桃園村磨坊灣組位置處引水堰由管道自上而下引水澆灌。灌水定額：

式中：m設為設計灌水定額,mm；h為計劃濕潤層深度,一般大田作物取0.4 m~0.6 m；β為田間持水率,%；β1為土壤適宜含水量（重量百分比）上限,取田間持水量的85%~95%；β2為土壤適宜含水量（重量百分比）上限,取田間持水量的60%~65% ；γ土為計劃濕潤層土壤干容重,t/m3；γ水為水容重,t/m3。

這里僅以需水量較大的大田作物玉米孕穗期為對象進行計算。計劃濕潤層深度h取50 cm,根據工程區土壤特點（主要為粘質壤土,部分中壤土）,值在30%~35%,取30%；β1取95%,β2取65%；γ土在1.30 ×103t/m3~1.45 ×103t/m3之 間,取中值1.375×103t/m3；γ水為1.0×103t/m3；則：

根據實際情況,確定設計灌水定額為40 m3/畝。全生育期玉米灌水3 次。

設計水平年灌溉需水量計算：灌溉面積為7460 畝,其中渠灌1450 畝,管灌6010 畝,灌溉需水量為342.08 萬m3。

（2）城鄉居民生活用水

根據《陜西省行業用水定額》,陜南商洛城鎮居民生活用水定額為38 m3/（人·a）,農村人口用水定額為18 m3/（人·a）（含散養的牲畜用水量）,現狀年項目區人口數1.06 萬人（全為農村人口）,人口自然增長率采用6‰。

經計算,設計水平年人口為1.09 萬人,設計水平年居民生活用水量為19.62 萬m3。

（3）其它用水

項目區屬于農業區,無工業,因此本次不再計算項目區工業用水。環境及生態用水為灌區的綠化用水和濕地補水等,按當地居民生活用水的10%計列,為1.96 萬m3。綜上所述,項目區需水總量為363.66 萬m3。

3.2 項目區可供水量分析

項目區的可供水量主要由地表水和地下水構成。

（1）地表水

①水源情況

地表水設計從金錢河取水,具體為：在金錢河流域戶垣鎮桃園村上游1 km位置處新建折線形實用堰1 座,堰長60 m,集水面積1549.3 km2,深泓以上1.5 m,深泓以下2.0 m,主要用于抬高水位利于引水,為寺坡村、黨垣村種植的水稻、蓮菜以及小麥的作物提供水源,種植面積7000 畝左右,本次設計堰首引水流量為0.51 m3/s。項目區引用水源均發源自秦嶺南麓中、高山區,森林植被較好,降雨量豐富,徑流量穩定。各河溝上人煙稀少,無采選礦業、化工等污染源,河水清澈,水質良好,徑流含沙量甚微。沿河群眾生活、灌溉用水大多直接汲取河溝徑流,水質滿足農作物灌溉要求,是項目區地表水的主要水源。

②水量計算

金錢河上游南寬坪鎮下坪村設有南寬坪水文站,建于1959 年1 月,站址控制流域面積3936 km2,有實測水位、流量、泥沙、降水和蒸發等水文資料。項目區水文比擬法以南寬坪水文站為參證站,對南寬坪水文站年徑流量實測資料系列進行頻率分析,成果見表2,所得結果按水文比擬至項目區處。

表2 南寬坪水文站不同頻率設計年徑流量成果表 單位：億m3

項目區的水資源量多年平均來水量為5.11 億m3,P=50%來水量為4.41 億m3,P=75%來水量為3.42 億m3。設計水平年（2020年）項目區引水、蓄水工程改造、建設完成,項目區可供水量達到513.21 萬m3。

由于項目區降雨量豐富,在一些無條件引用河溝徑流的高海拔地區,通過修建水窖,匯集雨水,用于生活和澆灌農田。設計水平年項目區蓄積雨水總量為2.02 萬m3。

③水源可靠性分析

金錢河為常年流水河流,戶家垣鎮桃園村堰閘位于金錢河流域,工程斷面以上流域面積1549.3 km3,平均年徑流量5.11 億m3,75%頻率的年徑流量為3.42 億m3。根據《商洛地區水文手冊》,金錢河流域75%來水年徑流分配系數,得到各月徑流量,見表3。

表3 75%來水年徑流量各月分配表

經計算,在保證率為75%時,金錢河枯水日平均流量為3.56 m3/s,大于堰首引水流量0.51 m3/s,滿足渠首設計流量要求。

（2）地下水

項目區地下水的類型主要是潛水,在項目區分布不均。地下水的補給來源主要以降水和地表水滲入補給。由于底層巖性、地質構造、地形地貌的差異,地下水分布很不均衡。工程區地下水可分為三類：一是基巖裂隙水,多分布于中低山區；二是潛水,多分布于松散覆蓋層的空隙中,如河床、漫灘、河谷階地等；三是溶隙水,主要分布于石灰巖地區,常以泉水出露地表。地下水主要是由降水和地表水滲入補給,基巖裂隙水和溶隙水又多以泉水出露,排泄于河流。中低山區以地下水補給河水為主,河谷階地以河水補給地下水為主。

地表水和地下水水質良好,對混凝土無腐蝕作用。據資料分析灌區河水的水化學類型為HCO3-—SO42-—K++Na+和HCO3-—SO42-—K++Na+—Ca2+型；地下水的水化學類型 為HCO3-—K++Na+—Ca2+和HCO3-—SO42-—K++Na+型,地下水對鋼筋及混凝土無侵蝕性。設計水平年年均地下水開采量11.30 萬m3。

（3）設計水平年可供水量設計水平年均可供水量526.53 萬m3,其中引地表水515.23 萬m3,開采地下水11.30 萬m3。

3.3 項目區水資源平衡分析

設計水平年項目區可供水量526.53 萬m3,項目區需水量363.66 萬m3。項目區水資源供需平衡結果為設計水平年滿足農村生活和灌溉后,項目區富余水量為162.87 萬m3,水資源供需平衡,見表4。

表4 設計水平年項目區水資源平衡分析計算表 單位：萬m3

4 結語

山陽縣水資源分布不均,開展農田水利建設進行節水灌溉,必需對項目區水資源進行評價論證。通過分析探討山陽縣2017 年農業節水灌溉項目區地表地下可供水量、農作物需水量,經過供需平衡對比可知,水源充足,農田水利建設完全可行,既節約了水資源又保障了農作物生產灌溉,為促進當地節水農業發展奠定了基礎。