平原地區高標準農田項目水資源供需平衡分析

趙永立

（惠濟河睢縣管理段，河南 睢縣 476900）

0 引言

高標準農田水利工程項目區屬淮河流域渦惠河水系，惠濟河、幸福渠南北縱穿項目區，項目區內總長度16.54 km，現有斗、農溝20條、長20.20 km。地層主要有新第三和第四系松散物積淀而成，一般厚600～1 000 m，蘊藏著較為豐富的地下水。淺層水（埋深60 m以內）地層為第四系，一般厚度20～40 m，含水層厚5～20 m，頂板埋深10～20 m。中深層地下水（埋深分別為60～170 m、170～400 m），主要蘊藏在第四系中、下更新統與第三系沙泥質砂粒石含水層中，含水層厚度分別為5～10 m、10～40 m。主要靠降水入滲補給，具有補給快，水質好，易開采等特性，由于地下水徑流微弱，儲水條件好，是農業生產主要的供水來源。

1 工程概況

高標準農田水利工程項目建設高標準農田1 866.67 hm2，鋪設地埋管道169.68 km，新打機井220眼，機井配套404套，疏浚溝渠8條總長10.66 km，新建橋涵22座等內容，受益人口32 396人。項目區夏糧作物以小麥為主，秋糧以玉米為主，經濟作物以、棉花、油料、花生等作物為主，復種指數1.90，年糧食產量1.90萬t，農民人均純收入7 000元左右。

2 水資源利用現狀和需求預測

2.1 農業灌溉需水量

睢縣總土地面積為9.21萬hm2，其中耕地面積為6.55萬hm2，根據近幾年統計資料分析，睢縣夏糧作物以小麥為主，秋糧以玉米為主，經濟作物以、棉花、油料、花生等作物為主，復種指數1.90，灌溉定額根據《河南省地方標準用水定額》確定，基本定額調節系數分別為：管道輸水0.84、機井提水0.84、灌區規模為中型1.03。農作物種植結構及灌溉定額計算詳見表1。

表1 農作物種植結構及灌溉定額表

根據以上農作物灌溉制度分析計算農作物綜合灌溉凈定額為11.26 m3/hm2，灌溉水利用系數取0.70，則全縣農業灌溉需水量為23 717萬m3。

2.2 工業需水量

睢縣工業總產值為1 618 053萬元，根據《河南省地方標準用水定額》，工業萬元產值用水量綜合指標為50 m3/萬元。工業用水見表2。

表2 睢縣工業需水量計算表

2.3 生活及其他用水量

睢縣內現有常住人口66.81萬人，其中農業人口45.61萬人，非農業人口21.14萬人。根據《村鎮供水工程技術規范》及《河南省地方標準用水定額》，農村人口用水定額50 L/（d·人），城鎮人口150 L/（d·人），據此計算生活用水量，由于商丘地區已實施多年安全飲水工程，部分人口使用深層地下水，經分析仍使用淺層地下水的人口占總人口的0.40左右，生活用水量見表3。

表3 睢縣生活需水量計算表

2.4 其他用水量

除農業灌溉用水、生活用水、工業用水外，還有公共建筑用水、消防用水、環境衛生用水、漏耗及未預見水量等，這部分用水量按生活用水量的30%計。

綜上所述，項目區總需水量見表4。

表4 睢縣需水量匯總表 單位：萬m3

2.5 可供水量預測

睢縣多年平均地下水資源量為24 758.59萬m3，地表水資源量為7 073.11萬m3，扣除1 320.55萬m3重復計算量，其中當地平均水資源總量為24 758.59萬m3，引黃水8 100萬m3。水資源可利用量為32 858.59萬m3，其中地下水19 006.03萬m3，地表水7 073.11萬m3，引黃水8 100萬m3，扣除1 320.55萬m3重復計算量，見表5。

表5 睢縣多年平均水資源總量及可利用量匯總表 單位：萬m3

2.6 供需平衡分析

睢縣水資源供水總量為32 858.59萬m3，需水總量為32 842萬m3，需水量小于供水量，供水量滿足需水量的要求。

采取開源節流的各項措施：一是盡可能擴大地表水利用量，同時合理開采部分中、深層地下水并充分利用引黃水補源等；二要珍惜水資源，在農田灌溉方面，要采取先進節水灌溉技術降低灌溉定額，同時在各個方面都要節約用水；三是調整作物布局，適當增加耐旱省水作物種樁比例，以緩和供需矛盾。

3 項目區水資源評價與供需平衡分析

3.1 項目區地下水情況分析

根據睢縣地下水分布示意圖，項目區所在區域為中富水區。項目區緊鄰惠濟河，且區內引黃補源渠道分布合理，每年地下水補給都能得到很好的保證。

3.2 水資源概況及可供水量計算

項目區可供水量包括地表水和地下水兩部分，本次項目區主要灌溉水源為淺層地下水，水質經商丘水環境監測中心化驗分析符合《農田灌溉水質標準》，其補給量包括降水入滲、河流側滲補給及灌溉回歸補給三部分。

3.3 降水量

降水入滲補給量按照下式計算：

式中：W1—降水入滲補給量，m3／a；P—年降水量（mm），多年平均降水量為719.80 mm；α—年降水入滲系數，項目區降水入滲系數取0.20；F—地下水補給面積m2，項目區為平原，補給面積按項目區總面積計，為251萬m2。

該項目區降雨入滲補給量為：

W1＝1.00×10-3×0.20×719.80×2 511.90×104＝361.61 m3

灌溉回歸補給量按照下式計算：

式中：W2—灌溉回歸水量，萬m3；β—灌溉回歸系數，參考《機井設計手冊》和當地水文地質資料，0.20～0.35，取0.25；M毛—毛灌溉定額，平均按11.26 m3/hm2，M毛=152÷0.67=253 mm；A—灌溉面積，2 511.90 hm2。

計算得：回歸補給量W2=10×0.25×2 511.90×253=158.88萬m3。

河道側向補給量按下式計算：

式中：W2——側向補給量，m3；K——滲透系數，K=13 m/d；I—垂直于剖面的水力坡度，取為0.20%；A0－單位長度河道垂直于地下水流向的剖面面積，m2/m；L——河道計算長度，m；T1——滲漏時段，取120 d。代入數據計算該項目區河流側向補給量為297.02萬m3。

則項目區總補給量W供=W1+W2+W3=361.61+158.88+297.02=817.51萬m3，按開采系數0.80計算，則項目區地下水年可開采量為654.01萬m3。

3.4 需水量分析

3.4.1 灌溉保證率

依據《灌溉與排水設計規范》，項目區處于半濕潤、半干旱地區，以地下水為水源，低壓管灌灌溉設計保證率70%～80%，取75%。

項目區灌溉面積1 859.73 hm2，主要種植夏季作物為小麥，秋季作物主要為玉米，復種指數1.90，其中小麥種植比例0.80，秋季作物0.70，其他0.40。

3.4.2 灌溉定額選定

灌溉定額根據《河南省地方標準用水定額》確定，商丘分區為Ⅱ1，基本定額調節系數分別為：管道輸水0.84、機井提水0.84、灌區規模為中型1.03，在75%灌溉保證率時，作物凈灌溉定額如下：M小麥凈=8.24 m3/hm2，M玉米凈=4.60 m3/hm2，M其他凈=3.63 m3/hm2。

3.4.3 灌溉方式

項目區的灌溉水源是以地下水（井灌）為主，項目實施后，配套機井及低壓管道，采用低壓管灌方式進行灌溉，根據規范，低壓管道系統水利用系數范圍值為0.95～0.98，此次取0.95，管灌田間水利用系數取0.90，則管灌灌溉水利用系數為0.95×0.90=0.855。

3.4.4 灌溉需水量計算

項目區需水量按下式計算：

式中：W—灌溉需水量（m3）；M—作物毛灌溉定額（m3/hm2）；A—灌溉面積（hm2）。M凈—作物凈灌溉定額（m3/hm2）；η—灌溉水利用系數。

經計算，項目區農業灌溉需水量551.31萬m3。項目區人、畜用水已進行農村飲水安全工程配套，利用的是深層地下水。

3.5 供水能力

項目區現有耕地1 859.73 hm2。項目實施后，配套機井404眼，每年累積抽水灌溉時間40 d，每天抽水時間16 h，每25 m3/h，則404眼機井每年供水量為646.40萬m3。

3.6 水資源供需平衡分析

項目區水資源供需平衡分析見表6。

表6 項目區水量供需平衡分析表 單位：m3

4 結論

綜上所述，可預測水平年水量供需平衡。工程建成后，新增供水量379.20萬m3，可供水量為646.40萬m3，需水量為551.31萬m3，需水量小于可供水量和可開采水資源量，滿足項目需求。