水量平衡分析在高標準農田建設項目中的應用

闕江峰,朱方和,姚桂紅

（桃源縣水利局,湖南 常德 415700）

1 概 述

水利是農業的命脈，農業要發展，水利須先行。在國家政策的引領下，為了全面貫徹落實“藏糧于地”、“藏糧于技”的發展戰略，我國各地農村廣泛開展了高標準農田建設等活動，這些工程項目的有效推進對加快補齊農村短板，促進農民增收，確保糧食供給等方面起到了重要作用。隨著農業工程項目建設的開展，凸顯出項目區水資源評價及水量供需平衡分析的重要作用。農業工程項目建設必須有充足的水資源作為支撐，才能真正發揮工程效益，才能全面提高農業綜合生產能力，促進農業可持續發展。

2 分析方法

2.1 項目區現狀調查

在進行農田基礎設施建設項目規劃前期，要對擬定項目區開展全面現狀摸底調查，掌握項目區的社會經濟狀況、土地資源狀況、水利基礎設施狀況、項目區的發展規劃和當地居民的期望等，并作為項目計算推理的重要依據。資料能夠真實、準確、全面、系統反映項目區的經濟社會發展全貌。下面以桃源縣某高標準農田建設項目為例，對項目區水量平衡進行分析推求。

2.2 項目區需水量分析

項目區需水量包括農業灌溉需水量、工業需水量、生活需水量三個方面。

2.2.1 農業灌溉需水量計算

《國家農業綜合開發土地治理項目建設標準》規定：在中低產田改造及中型灌區節水配套改造建設項目中，濕潤半濕潤地區灌溉保證率按旱作區不低于75%,水稻區不低于85%確定；《灌溉與排水工程設計規范》（GB 50288-2018）規定：灌溉設計保證率可采用經驗頻率法，計算系列年數不少于30年。以項目降雨量頻率作為灌溉設計保證率，對項目區多年灌溉期（4—10月）降雨總量按P=n/（m+1）進行頻率計算。項目在靠近設計灌溉保證率（P=90%）的年份為1971年，將其確定為設計水平年。其推求結論如表1。

表1 1971年灌溉期降雨量對照表 mm

通過查湖南省地方標準《用水定額》DB 43/T388-2020，桃源縣屬于湖南省農田灌溉分區第三區，設計保證率為90%，并根據具體情況適當修正，水平年灌溉定額取為：雙季稻674.38 m3/畝，旱作物（豆類、棉花）224.79 m3/畝。灌溉定額按月分配見表2。

表2 項目區設計水平年（1971年）灌溉定額分配值表 m3/畝

根據現狀調查：項目區農作物以水稻、棉花、油菜為主，水田主種水稻，旱地主種棉花，油菜一般為冬季水田旱地混種農作物，其灌溉期與水稻棉花灌溉期分開。項目區集雨面積61 245畝，現狀年水田17 244畝，旱地3 480畝；規劃年水田17 244畝，旱地3 480畝（無“旱改水”、“旱改梯”條件和規劃）。要求項目實施后，項目區灌溉水利用系數由0.5提高到0.6及以上。

農業灌溉需水量按項目區中低產田農作物種植面積、種類、分布等情況進行計算，其凈需水量按下式計算：

W凈=miAi

式中 W凈——灌溉凈需水量；

mi——第i種作物的灌溉定額；

Ai——第i種作物的灌溉面積。

毛灌溉需水量W毛=W凈/η

式中 η——灌溉水利用系數。

根據以上推理，可以計算出在灌溉保證率90%時，灌溉凈需水量W凈=1 241.13萬m3，項目區現狀年灌溉毛需水量W毛＝2 482.26萬m3，項目區規劃水平年灌溉毛需水量W毛＝2 068.55萬m3。具體計算見表3。

表3 項目區綜合灌溉定額及凈灌溉需水量計算表

2.2.2 工業需水量計算

根據現狀調查：項目區內無工業企業，故無需計算工業需水量。如果項目區內有規模工業企業，其取用水量直接占用項目區農業灌溉水資源總量，應分月平均計入工業需水量。

2.2.3 生活需水量計算

根據現狀調查：項目區內居民無需從項目區內取用生活飲用水，故無需計算居民生活需水量。如果項目區內有水廠等供水企業，其取用水量直接占用項目區農業灌溉水資源總量，應分月平均計入生活需水量。同時需進行牲畜需水量計算。現狀年牲畜數量按現狀年總人口的1/3計，即現狀年牲畜數量＝現狀人口數量÷3，為3901頭，規劃年牲畜數量按每年0.5‰增長率計算，即規劃年牲畜數量＝現狀人口數量×年增長率/3，為3 921頭，牲畜生活需水量定額按40 L/d頭計算。

2.2.4 總需水量計算

經計算，現狀年總需水量計為2 485.58萬m3，規劃年總凈需水量計為2 071.91萬m3，見表4。

表4 項目區總需水量統計匯總表 萬m3

2.3 項目區來水量分析

2.3.1 現有水利設施基本情況

根據現狀調查：項目區屬于沅水支流流域區，水資源較為豐富，項目區內有小（Ⅰ）型水庫1座，小（Ⅱ）型水庫2座，總庫容143.70萬m3。大小山塘1 032處，蓄水量約523.24萬m3，總庫容約666.94萬m3。灌排泵站18座，月提水總量148.80萬m3。

2.3.2 水資源總量估算

項目區集雨面積61245畝，1971年年降雨量1464.70 mm，設計水平年項目區自產總產水量W=1464.70×61245×666×0.65÷1 000÷10 000=3 883.35萬m3。

2.3.3 可供水量估算

可供水量計算：

①山塘復蓄次數取2.0，山塘的可供水量W=523.24×20=1 046.48萬m3。

②小型水庫復蓄次數取1.5，小型水庫的可供水量W=143.70×1.5=215.55萬m3。

③坡面截流可供水量按其集雨面積，設計水平年灌溉期內的降雨量，多年平均徑流系數，按下式計算坡面截流可供水量：

W毛=α×W×F÷10（萬m3）

式中 α——月徑流系數；

W——月降雨量（mm）；

F——集雨面積（km2）。

一般月徑流系數α取值采用經驗值，具體參見表5。

表5 不同月降雨量對應徑流系數表

經計算：坡面截流可供水量W=2 444.09萬m3，見表6。

表6 項目區可利用水量及其年內分配計算表（P=90%）

經計算：項目區設計水平年總可利用水量為3 706.12萬m3，其中：

灌溉期（4—10月）可利用水量為1 560.24萬m3。

2.4 項目區水量平衡分析

水量平衡分析時，按照先自流灌溉，后提水灌溉；先用活水，后用死水；先用河壩水，后用塘庫水；先用低水，后用高水的原則供水。

1）項目區現狀年水量供需平衡計算

為進一步論證本項目區是否具有持續發展水資源條件，現以相應于灌溉保證率P=90%的典型年1971年進行項目區需水量與可供水量平衡分析。

根據現狀調查：項目區現狀年耕地面積20 724畝：其中水田17 244畝，旱地3 480畝。項目區現狀年灌溉水利用系數為0.5，設計水平年灌溉水利用系數為0.6，見表7。

表7 項目區農作物灌溉水量平衡計算匯總表（現狀年）

通過項目區現狀年水量供需平衡計算分析可知：項目區現狀年缺水=需水量-可利用水量=2 485.58-1 560.24=925.34（萬m3），利用泵站累計提水595.20萬m3，還存在缺水=925.34-595.20=330.14（萬m3），不能滿足項目區灌溉要求。

2）設計水平年水量供需平衡分析

設計水平年通過項目建設實施，項目區灌溉水利用系數由0.5提高到0.6，渠系水利用系數提高，減小水量損失，項目區設計水平年缺水=需水量-可利用水量=2 071.91-1 560.24=511.67（萬m3），利用泵站累計可提水595.20萬m3，滿足項目區灌溉要求，見表8。

表8 項目區農作物灌溉水量平衡計算匯總表（設計年）

由此可知：項目區是一個水資源相對短缺的區域，通過加強水庫山塘整治、泵站灌系改造、高效節水項目實施等，能夠恢復和提高項目區蓄提水能力，可以更好地滿足灌溉需水要求。否則，每年的7—10月間，會出現不同程度的缺水，影響和制約項目區農業生產發展。

2.5 項目比選

通過對擬定項目區水量平衡分析，在開展農田基礎設施建設項目時，要堅持“以水定區、以水定項、以水定量”的原則，做到農田基礎設施建設項目與項目區水資源狀況掛鉤，因地制宜、因“水”施策，同時結合開展農業措施、林業措施、科技措施等項目，切不可要求形式上的“齊步走、一刀切”。只有這樣，才能真正發揮工程效益，全面提升農業抵御自然災害的能力。

3 結 語

進入新時代，做好“三農”工作對于保障國家戰略安全、實現高質量發展具有重要意義。水利工作是推動農業全面升級、農村全面進步、農民全面增收的重要支撐，因此，要做到智慧管“水”、人才興“水”、科技強“水”、文化活“水”，為努力做好做優一桌“湖南飯”貢獻水利力量。