合陽縣水利灌溉項目水資源供需平衡分析

2023-09-06 01:45:54侯秀明

水利科學(xué)與寒區(qū)工程 2023年8期

侯秀明

(合陽縣水土保持和移民工作中心，陜西渭南 715300)

合陽縣地處渭北旱塬區(qū)，水資源較緊缺。為了增強農(nóng)業(yè)灌溉抗旱能力，合理確定水利灌溉工程建設(shè)，需對灌溉項目水資源供需情況進行分析論證。

1 概況

合陽縣農(nóng)田水利灌溉項目涉及甘井鎮(zhèn)、百良鎮(zhèn)、坊鎮(zhèn)、洽川鎮(zhèn)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)32個行政村，主要集中于縣域中東北部。項目區(qū)總?cè)丝?.29萬人[1]，耕地面積6583.29萬hm2。區(qū)內(nèi)主要為黃土臺塬區(qū)，橫跨一、二級臺塬，黃土溝壑區(qū)及沿黃川道，主要糧食作物有小麥、玉米，經(jīng)濟作物以蘋果、紅提葡萄、設(shè)施蔬菜種植為主。基準(zhǔn)年2021年糧食作物種植面積為4326.67 hm2，主要糧食作物產(chǎn)量4290 kg/hm2，糧食總產(chǎn)量2.27萬t，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值4935萬元，農(nóng)民人均年純收入4500元左右。區(qū)內(nèi)多年平均降水量528.2 mm，主要降水集中在7—9月內(nèi)，約占全年降水量的56.8%，降水不均，干旱少雨是影響本區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要制約因素[2]。

2 項目區(qū)水資源開發(fā)利用情況

根據(jù)水源及現(xiàn)有灌區(qū)布局，設(shè)計年2023年度項目分6個項目片區(qū)組織實施。項目區(qū)地處渭北黃土臺塬區(qū)，區(qū)內(nèi)地勢西北高，東南低，地面平均海拔560～960 m。

合陽縣水利灌溉項目實施高效節(jié)水灌溉面積1620.81hm2，全部為原有灌溉工程渠灌面積內(nèi)設(shè)施面積。項目區(qū)糧食作物以小麥、玉米種植為主，經(jīng)濟作物以蘋果、紅提葡萄種植為主，2021年灌溉水利用系數(shù)0.48。

項目區(qū)地表水有金水溝、徐水溝，2條河流均發(fā)源于縣西北部的黃龍山系，在縣東部匯入黃河。金水溝發(fā)源于黃龍山系梁山右谷，是黃河一級支流，全長70.1 km，流域面積521.3 km2，多年平均徑流量2605萬m3，屬季節(jié)性河流，常流量0.10～0.30 m3/s。徐水溝發(fā)源于黃龍山磨鐮石大溝，是黃河一級支流，河道全長33.0 km，流域面積223.0 km2，常流量0.20～0.35 m3/s，多年平均徑流量3800萬m3。金水溝中上游建有白家河水庫，徐水溝及其支溝上有水庫3座，分別為紅旗水庫、東風(fēng)水庫和百良水庫，4座水庫總庫容1433.34萬m3，興利庫容823萬m3，年可供水量為1386萬m3。依托4座水庫水源，建有抽水站4座，分別為白家河水庫抽水站、紅旗水庫靈井抽水站、東風(fēng)水庫抽水站、百良水庫抽水站，抽水站總裝機905 kW，流量1792 m3/h。

項目區(qū)地下水包括北部山前洪積裙富水區(qū)，涉及項目區(qū)甘井鎮(zhèn)，該區(qū)地下水含水層為下中更新統(tǒng)洪積砂礫石及黃土狀土潛水，含水層厚33～74 m，地下水埋深20～50 m，降深15～35 m，單井涌水量15～30 m3/h，區(qū)內(nèi)井深為80～200 m，為全縣的井灌區(qū)，地下水資源量1759萬m3，年可開采量414.40萬m3。本區(qū)涉及項目村共有已成機井22眼，機井年供水能力為106萬m3，機井涵蓋供水人口0.58萬人。

涉及洽川鎮(zhèn)項目區(qū)地下水含水巖性為全新統(tǒng)沖積砂，砂礫石及“380”奧灰?guī)r溶裂隙水組，水位埋深5～15 m，水量豐富，降深5 m，不考慮“380”巖溶水，該區(qū)地下水資源量734.50萬m3，可開采量550.80萬m3。本區(qū)涉及項目村共有已成機井15眼，機井年供水能力為158萬m3，機井涵蓋供水人口0.54萬人。

3 項目區(qū)需水量分析

3.1 作物種植與灌溉制度

項目區(qū)內(nèi)主要種植作物以小麥、玉米、果樹為主，復(fù)種指數(shù)135%，糧經(jīng)比6∶4。考慮改進作物的灌溉技術(shù)，采用非充分灌溉制度，減少灌溉水量在輸往田間過程中的損失及水分在農(nóng)田中的深層滲漏，減小農(nóng)作物的騰發(fā)量，達到節(jié)水增產(chǎn)的效果。

參考省內(nèi)節(jié)水灌區(qū)的作物灌水定額，對比工程實施前、后灌區(qū)用水量變化情況，在p=75%時，2021年小麥、玉米、秋雜的凈灌溉定額分別為3900 m3/hm2、3750 m3/hm2、2505 m3/hm2，果樹的凈灌溉定額為4215 m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.48；項目區(qū)作物灌溉制度見表1。2023年項目區(qū)作物種植內(nèi)容、種植比例、灌水時間、天數(shù)、綜合凈灌溉定額均和現(xiàn)在渠灌時間一樣，只不過灌溉方式為滴灌。小麥、玉米、秋雜的凈灌溉定額分別為2205 m3/hm2、2115 m3/hm2、1410 m3/hm2，果樹的凈灌溉定額為1462.5 m3/hm2。設(shè)計年2023年灌溉水利用系數(shù)管灌取0.85，滴灌取0.90，滴灌凈灌溉定額乘以折減系數(shù)0.65。

表1 合陽縣水利灌區(qū)現(xiàn)狀年2021年灌溉制度(p=75%)

3.2 灌溉需水量

本次涉及灌溉面積1620.81 hm2，2021年全為渠道灌溉。作物復(fù)種指數(shù)1.35，按照作物種植比例，可知不同作物種植面積分別為小麥種植面積為589.96 hm2，玉米種植面積為426.88 hm2，秋雜種植面積為73.37 hm2，果樹533.60 hm2。

從節(jié)省水資源出發(fā)，灌區(qū)按節(jié)水灌溉設(shè)計。通過實施高效節(jié)水灌溉后，把原有的部分渠道灌溉改造為高效節(jié)水灌溉，面積為1620.81 hm2，其中管灌面積1087.21 hm2(糧食作物)，微灌面積533.60 hm2(經(jīng)濟作物)。

根據(jù)灌區(qū)灌溉制度，在p=75%設(shè)計保證率下，2021年項目區(qū)年需水總量為632.3萬m3；設(shè)計水平2023年項目區(qū)年需水總量為308.0萬m3。項目區(qū)作物灌溉需水量成果見表2。

表2 項目區(qū)灌溉需水量計算成果

3.3 居民生活需水量

依據(jù)《陜西省行業(yè)用水定額》標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)村居民生活用水量為15 m3/(人·a)[3]。據(jù)調(diào)查，項目區(qū)工程有供水任務(wù)的工程涉及供水人口1.12萬人，均為農(nóng)村人口，項目區(qū)農(nóng)村居民生活需水量為16.8萬m3。

3.4 牲畜需水量

牲畜用水量按照設(shè)計水平年牲畜數(shù)量和用水定額確定。根據(jù)《陜西省行業(yè)用水定額》標(biāo)準(zhǔn)，大牲畜22 L/(頭·d)，小牲畜7.5 L/(頭·d)。已知水源區(qū)有供水任務(wù)的工程涉及大牲畜1450頭，小牲畜4500頭，項目區(qū)牲畜需水量為2.4萬m3。

3.5 項目區(qū)總需水量

項目區(qū)內(nèi)無工業(yè)用水，總需水量為農(nóng)業(yè)灌溉和居民以及牲畜需水量之和，即2023年總需水量為327.2萬m3。

4 項目區(qū)可供水量分析

4.1 地表水可供水量

以地表水為水源的項目包括：白家河水庫高效節(jié)水灌溉項目、紅旗水庫靈井高效節(jié)水灌溉項目、東風(fēng)水庫高效節(jié)水灌溉項目、百良鎮(zhèn)高效節(jié)水灌溉項目，取水方式均為抽水站，涉及水庫4座，水庫總庫容1433.34萬m3，興利庫容823.0萬m3，年可供水量為1386萬m3。水庫泵站設(shè)計年供水能力為514.40萬m3，總裝機905 kW。項目區(qū)地表水可供水量成果見表3。

表3 項目區(qū)地表水可供水量成果

4.2 地下水可供水量

以地下水為水源的項目包括：甘井鎮(zhèn)高效節(jié)水灌溉項目、洽川鎮(zhèn)高效節(jié)水灌溉項目，取水方式為機井，共有機井37眼，其中甘井鎮(zhèn)22眼，井出水量25～45 m3/h，機井年供水能力106萬m3，實際供水量80萬m3；洽川鎮(zhèn)15眼，井出水量30～80 m3/h，機井年供水能力158萬m3，實際供水量118.5萬m3。結(jié)合項目區(qū)地下水文地質(zhì)及機井運行情況，經(jīng)計算項目區(qū)機井年供水能力為264.0萬m3，機井2021年實際供水量為198.5萬m3。

4.3 項目區(qū)可供水量

綜合以上分析知，項目區(qū)各種水源年可供水量為2351.2萬m3。其中地表水可供水量為1386.0萬m3；地下水可開采量為965.2萬m3，本次工程實際供水能力為778.4萬m3，包括抽水站供水能力為514.4萬m3，機井供水能力264.0萬m3。

5 項目區(qū)水土資源平衡分析結(jié)論

由以上分析可知，項目區(qū)水資源有保障，預(yù)測設(shè)計水平年2023年項目區(qū)需水總量為327.2萬m3，現(xiàn)有工程年供水能力為778.4萬m3，工程供水能力滿足需水要求，只對部分老化工程進行必要改造；同時相對2021年農(nóng)業(yè)灌溉需水量減少用水量324.0萬m3，說明實施高效項目后，節(jié)水效果明顯，高效面積灌溉水利用系數(shù)可由現(xiàn)狀的0.48提高到0.85左右。同時，項目對推動節(jié)水型社會建設(shè)，緩解各行業(yè)各部門用水矛盾，促進本地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展將起到積極的作用。項目區(qū)水資源供需平衡見表4。