佳縣毛一渠灌區(qū)水資源供需平衡與節(jié)水改造效益分析

張飛飛，趙 丹

（1.佳縣水利工作服務(wù)中心，陜西 佳縣 719299；2.陜西山河水利技術(shù)有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719099）

毛一渠灌區(qū)老化失修，破損嚴(yán)重，灌溉效益日益下降，為提升灌區(qū)灌溉管理效益，規(guī)劃對灌區(qū)實施節(jié)水改造，故本文對灌區(qū)水源進(jìn)行供需平衡分析，并對節(jié)水改造效益進(jìn)行評價。

1 概況

佳縣屬中溫帶半干旱大陸性氣候區(qū)，多年平均降水量395 mm（其中7 月～9 月降水占全年降雨量的68.2%，且多以暴雨形式出現(xiàn)）；春季少雨干旱，夏季炎熱多雨，秋季秋高氣爽，冬季寒冷干燥、少雪，屬干旱區(qū)。毛一渠灌區(qū)位于佳縣境內(nèi)佳蘆河上游，工程樞紐位于佳蘆河上游王寨村，控制流域面積182.8 km2，設(shè)計灌溉面積0.96 萬畝，有效灌溉面積0.36 萬畝，恢復(fù)灌溉面積0.6 萬畝，灌區(qū)改造涉及王家砭鎮(zhèn)、通鎮(zhèn)2 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中王家砭鎮(zhèn)有雷家坬、打火店、馬軍王、舊寨、柳樹村、窯灣、王寨，通鎮(zhèn)涉及的村子有李家塌、史家溝、頁梁灣。

2 存在問題與改造必要性

2.1 存在問題

對毛一渠灌區(qū)工程實際情況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)灌區(qū)存在的主要問題有：毛一渠渠首滾水壩破損嚴(yán)重，農(nóng)民臨時用沙袋封堵蓄水，蓄水調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重下降；毛一渠東渠多是農(nóng)民自行修建的渠道和臨時渠道，這些簡易水利設(shè)施，水利用率低，而且沒有保證，渠道襯砌率低；工程設(shè)施老化失修嚴(yán)重，配套情況差。已成為制約灌區(qū)農(nóng)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的問題瓶頸。

2.2 灌區(qū)節(jié)水改造必要性

毛一渠灌渠始建于1955年，蓄引佳蘆河干流之水，由于灌區(qū)長期工程投入不足，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對落后，工程設(shè)施更新改造遲緩，致使灌區(qū)效益衰減，糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)，且有下滑趨勢，特別是骨干工程的干渠。干渠總長34 km，支毛渠均為土質(zhì)渠道；原設(shè)計引水流量0.84 m3/s,灌溉面積410.61 hm2，由于年久失修，渠道淤積、沖刷、毀損、滲漏嚴(yán)重，現(xiàn)狀引水量大幅減少，渠系水利用系數(shù)不足0.2，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的要求。為確保灌區(qū)灌溉效益，急需對灌區(qū)進(jìn)行改造建設(shè)。

3 項目區(qū)水量平衡分析

3.1 年度項目區(qū)可供水量分析

項目區(qū)目前僅有毛一渠灌區(qū)利用地表水進(jìn)行灌溉，其他均無灌溉，故本次只考慮地表水，地下水不予考慮。佳蘆河毛一渠渠首樞紐以上流域無水文站，下游有申家灣水文站，樞紐以上降雨徑流特性利用申家灣水文站徑流特性加以說明。

（1）徑流年際變化大、年內(nèi)分配不均。佳蘆河的徑流主要由降水形成，水情隨降水的變化而變化。河流的水量，汛期主要由降水補(bǔ)給，枯水季節(jié)依靠穩(wěn)定的地下水補(bǔ)給，徑流年際變化大、年內(nèi)分配不均。據(jù)申家灣站1956年～2004年49年實測資料統(tǒng)計，多年平均徑流量6290 萬m3，最大年徑流量16890 萬m3（1970年），最小年徑流量1813 萬m3（2000年），最大值和最小值分別為平均值的2.69 倍和0.29 倍；汛期7 月～9 月徑流量占全年徑流量的49.9%，枯水季節(jié)12 月～2 月徑流量僅占全年徑流量的11.6%。

（2）水流含沙量大。據(jù)佳蘆河1956年～2004年實測資料分析，多年平均含沙量為99.4 kg/m3。沙量主要集中在汛期，汛期7月、8 月兩個月沙量占年沙量的89.7%。

毛一渠渠首樞紐流域缺乏實測資料，根據(jù)毛一渠渠首樞紐流域徑流特點及現(xiàn)有的水文資料情況，采用申家灣水文站面積比擬法并考慮降雨修正進(jìn)行計算（樞紐以上面雨量為434.0 mm，申家灣站以上面雨量為417 mm），計算得設(shè)計流域多年平均徑流量為1220 萬m3，不同頻率年徑流量計算成果見表1。申家灣站長系列資料計算，具有代表性。毛一渠渠首樞紐無實測資料，其年內(nèi)月分配借用申家灣站，其徑流年內(nèi)月分配見表2。

表1 不同頻率年徑流量計算表 單位：萬m3

表2 毛一渠渠首樞紐多年平均徑流年內(nèi)月分配表 單位：萬m3

毛一渠灌區(qū)取佳蘆河水為水源，灌區(qū)灌溉多年平均可供水176.25 萬m3。

3.2 項目區(qū)現(xiàn)狀年需水量分析

（1）農(nóng)業(yè)灌溉需水量

項目區(qū)現(xiàn)狀灌溉面積0.96 萬畝，項目區(qū)種植以玉米作物為主。現(xiàn)狀年毛一渠灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.40。根據(jù)《陜西省小型農(nóng)田水利基本建設(shè)項目節(jié)水改造實施方案編制指南》，佳縣位于陜北黃土丘陵溝壑區(qū)。項目區(qū)農(nóng)作物均以種植玉米為主，由于灌區(qū)氣候等原因，每年只能種植一茬作物，復(fù)種指數(shù)1.0。灌區(qū)作物玉米種植面積為9600 畝，種植比例為100%。根據(jù)有關(guān)試驗研究資料，以及實際種植情況,灌區(qū)各類作物灌溉制度情況見表3。

表3 灌區(qū)各類作物灌溉制度確定表（50%）

現(xiàn)狀年，毛一區(qū)項目區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.40，灌溉定額為262.5 m3/畝，則毛一渠灌區(qū)在50%灌溉保證率情況下，需水量為252 萬m3。

（2）其它用水量

本項目主要為農(nóng)田灌溉，故不考慮居民用水量，也無工業(yè)用水。生態(tài)環(huán)境用水僅指河道外生態(tài)環(huán)境的用水量，即城鎮(zhèn)綠化、美化環(huán)境、河湖補(bǔ)水等。根據(jù)實際資料分析，生態(tài)環(huán)境用水可按總用水量的5.0%計算，經(jīng)計算生態(tài)環(huán)境用水量為12.6 萬m3。

綜上所述，毛一渠灌區(qū)現(xiàn)狀年在50%保證率情況下，共需水264.6 萬m3。其中農(nóng)業(yè)灌溉需水量252 萬m3,生態(tài)環(huán)境用水12.6 萬m3。

（3）項目區(qū)供需水量平衡分析

從項目區(qū)現(xiàn)狀年需水量平衡計算知，2020年的需水量為264.6 萬m3，可供水量176.25 萬m3，缺水88.35 萬m3。

3.3 項目設(shè)計水平年供需平衡分析

（1）農(nóng)業(yè)灌溉需水量預(yù)測

項目區(qū)現(xiàn)狀灌溉面積0.96 萬畝，主要種植玉米。由于灌區(qū)氣候等原因，每年只能種植一茬作物，復(fù)種指數(shù)1.0。項目實施后，灌區(qū)作物種植面積及比例、灌水次序、天數(shù)、灌水定額、綜合凈灌溉定額均不變。項目實施后，渠道灌溉水利用系數(shù)由0.4變成0.7，綜合毛灌溉定額為150 m3/畝，項目區(qū)在75%灌溉保證率情況下，水平年農(nóng)業(yè)灌溉需水量為144 萬m3。

（2）其它用水預(yù)測

工業(yè)和生活用水沒有，規(guī)劃年生態(tài)環(huán)境用水可按總用水量的5.0%計算，經(jīng)計算生態(tài)環(huán)境用水量為7.2 萬m3。

綜上所述，項目區(qū)水平年在75%灌溉保證率情況下共需水151.2 萬m3。其中農(nóng)業(yè)灌溉需水量144 萬m3,生態(tài)環(huán)境用水7.2萬m3。

（3）項目區(qū)供需水量平衡分析

項目區(qū)水資源供需平衡分析表見表4。從表4 可以看出：水平年需水量為151.2 萬m3，可供水量176.25 萬m3，余水25.05 萬m3。也就是說，通過項目區(qū)灌區(qū)節(jié)水改造和高效節(jié)水的實施，灌溉水利用率提高了，總的需水量減少了，項目區(qū)需水量和供水量基本保持了平衡。

表4 設(shè)計水平年75%保證率各項目區(qū)供需平衡計算表 單位：萬m3

4 節(jié)水灌溉效益分析

4.1 投資預(yù)算

工程預(yù)算總投資360.45 萬元，調(diào)整投資288.36 萬元。

4.2 工程效益分析

（1）灌溉效益

項目實施后0.96 萬畝平均每畝灌溉增產(chǎn)50 kg/畝，單價1.8 元/kg，按照灌區(qū)近年作物灌溉增產(chǎn)調(diào)整數(shù)據(jù)及本地區(qū)2020年農(nóng)產(chǎn)品綜合價格計算后，灌溉效益為86.4 萬元，灌溉效益分?jǐn)傁禂?shù)0.4，則水利灌溉分?jǐn)傂б鏋?4.56 萬元。

（2）節(jié)水效益

改造前現(xiàn)狀作物畝均用水量262.5 m3/畝，節(jié)水改造后作物的畝均用水量150 m3/畝，畝均節(jié)水為112.5 m3，共節(jié)水67.5 萬m3。農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水效益0.2 元/m3計，產(chǎn)生效益13.5 萬元。則項目建成后總的效益為48.06 萬元，6年便可以收回。

（3）社會效益和生態(tài)效益

隨著項目區(qū)末級渠系改造項目的實施完成，實行農(nóng)渠口計量收費(fèi)，使用水戶用明白水，交明白錢，減少了水事糾紛，減輕了灌區(qū)農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，建立了良好的灌水秩序；同時由于工程的改造，渠道輸水能力提高，可使灌溉周期由原來的10天縮短到5 天，抗旱能力增強(qiáng)，灌溉保證率提高，其社會效益十分顯著。

依據(jù)以上增量效益和增量費(fèi)用流量分析結(jié)果，該項目具有良好的國民經(jīng)濟(jì)效益，項目是可行的。

5 結(jié)語

毛一渠灌區(qū)地處黃土高原佳蘆河上，要實施節(jié)水改造項目一是要論證其水源是否可靠，二是要評價其節(jié)水改造后的灌溉效益是否大于投資建設(shè)，值不值得進(jìn)行資改造。采用水資源平衡法經(jīng)過分析評價，可知毛一渠首水源充足，可供水量大于灌區(qū)農(nóng)作物的需水量。改造后，節(jié)約了水資源，增加了糧食產(chǎn)量，其獲得的經(jīng)濟(jì)效益在6年之內(nèi)便可以收回，特別是產(chǎn)生的社會效益和生態(tài)效益是無法用經(jīng)濟(jì)估量的，項目完成可以進(jìn)行實施。