凌海灌區(qū)水資源供需平衡分析

康滿生

（凌海市水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 凌海 121200）

1 灌區(qū)概況

凌海灌區(qū)位于遼寧省西部錦州市的凌海市境內(nèi)，北起凌海市東側(cè)的大凌河渠首，南至大有鄉(xiāng)南遼東灣北岸，西起小凌河?xùn)|岸的雙羊鎮(zhèn)和建業(yè)鄉(xiāng)，東至大凌河西岸的八千鄉(xiāng)，南北長30 km，東西寬35 km，中心位于新莊子鎮(zhèn)。

灌區(qū)取水水源主要有大、小凌河的地表水及地下水。其中，地表水取水工程有大凌河攔河引水工程和大凌河提水工程各1處、小凌河攔河引水工程1處，引水能力分別為20、1.2 和7 m3∕s；地下水取水方式為打井取水，現(xiàn)狀有機井404眼，井深為40～90 m，單井出水量為80～200 m3∕h。

灌區(qū)地表水主要灌溉系統(tǒng)有2 個，分別為大凌河灌溉系統(tǒng)和小凌河灌溉系統(tǒng)，由“引大入小”干渠將水系連通。大凌河灌溉系統(tǒng)的水田由白石水庫及大凌河區(qū)間供水進行灌溉，小凌河灌溉系統(tǒng)的水田由錦州市城市中水及小凌河區(qū)間供水進行灌溉。現(xiàn)狀灌溉渠道總干、干、支渠共長181.756 km，其中133.331 km 渠道已經(jīng)襯砌，襯砌形式為矩形、梯形混凝土結(jié)構(gòu)；48.425 km渠道現(xiàn)狀為土渠。

灌區(qū)現(xiàn)狀有總干渠2 條，長12.455 km，其中大凌河總干5.743 km、小凌河總干6.712 km；干渠19條，長91.996 km，其中大凌河7條長57.232 km、小凌河2條長17.717 km、提水干渠10條長17.047 km；支渠51條，總長80.381 km，其中大凌河24條長48.184 km、小凌河25條長29.312 km、提水支渠2條長2.885 km。支渠以下配套有斗渠和毛渠非固定渠道。灌區(qū)共有總干及干渠建筑物381座，支渠建筑物294座。

灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀規(guī)模以上提水站共有10 處，分別為地號提水站、西八千提水站、大有提水站、文字官第一提水站、文字官第二提水站、文字官第三提水站、文字官第四提水站、文字官第五提水站、圈河第一提水站、圈河第二提水站。

2 灌區(qū)供水量分析

凌海灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水源由大凌河、小凌河地表水和灌區(qū)地下水3 個部分組成。其中，大凌河可供水源為白石水庫供水（3 000 萬m3），白石水庫至渠首攔河壩段區(qū)間水；小凌河可供水源為錦凌水庫至渠首攔河壩段區(qū)間水，錦凌水庫不承擔(dān)下游農(nóng)田灌溉任務(wù)。

2.1 大凌河供水量

2.1.1 地表水供水量

大凌河年徑流采用《凌海灌區(qū)供水工程可行性研究報告》中大凌河年徑流成果，大凌河凌海水文站和大凌河水文站兩徑流量之差為區(qū)間徑流量，75%保證率下區(qū)間天然徑流量為16 100 萬m3。以凌海水文站為代表站，1980 年為75%保證率典型年，經(jīng)計算得到的區(qū)間天然徑流量年內(nèi)分配情況，詳見表1。

表1 區(qū)間天然徑流年內(nèi)分配情況

2.1.2 地表水可供水量

根據(jù)《遼寧省水利廳關(guān)于準(zhǔn)予遼寧白石供水有限責(zé)任公司取水許可申請水行政許可決定書》，白石水庫向下游灌區(qū)年供水3 000 萬m3，供水保證率為75%；75%保證率下，白石水庫至渠首攔河壩段區(qū)間3—9 月可供水量為12 527 萬m3；白石水庫至渠首攔河壩段區(qū)間有凌海北控水務(wù)有限公司水處理廠日處理能力2 萬m3，大凌河污水處理站日污水處理量2萬m3，鐵北污水處理站日污水處理量0.5萬m3，污水處理達標(biāo)后排入大凌河。經(jīng)合計，3 座污水處理廠日均出水量保持在4.5 萬m3，因此灌溉期3—9 月可供水量為963 萬m3。經(jīng)計算，75%保證率下3—9 月大凌河可供水量為16 100萬m3。

2.1.3 地表水水質(zhì)

白石水庫至渠首攔河壩段區(qū)間有凌海北控水務(wù)有限公司水處理廠、大凌河污水處理站和鐵北污水處理站中水排入大凌河。經(jīng)檢測，中水水質(zhì)指標(biāo)符合灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)，達到灌溉水質(zhì)要求。根據(jù)《2018年錦州市水資源公報》，2018年錦州市全市主要河流水質(zhì)情況如下：大凌河干流義縣段為地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)；凌海段為Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)；支流復(fù)興堡段為Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 小凌河供水量

2.2.1 地表水供水量

小凌河地表水供水量分析主要采用《錦凌水庫工程初步設(shè)計報告》成果，經(jīng)插補延長年徑流量計算采用1954—2007年共54 a資料系列，錦州水文站以上9.5 km為錦凌水庫、女兒河上游為烏金塘水庫，2座水庫均無灌溉任務(wù)。小凌河供水量主要為區(qū)間水量。工程取水口位于紫荊山位置，取水位置以上干流紫荊山至錦凌水庫流域面積為410 km2，支流女兒河烏金塘水庫以下至女兒河口區(qū)間流域面積為564.8 km2，總區(qū)間面積為974.8 km2。根據(jù)烏金塘水庫站年徑流量成果，按照面積比法計算得出錦凌水庫至渠首攔河壩段區(qū)間徑流量為5 437 萬m3。以烏金塘水庫站為代表站，1983 年為75%保證率典型年，經(jīng)計算得到區(qū)間天然徑流量年內(nèi)分配情況，詳見表2。

表2 區(qū)間天然徑流年內(nèi)分配情況

2.2.2 地表水可供水量

75%保證率下，錦凌水庫至渠首攔河壩段區(qū)間5—9 月可供水量為4 071 萬m3；錦州北控水務(wù)有限公司水處理廠（一廠）和錦州市小凌河北控水務(wù)有限公司污水處理廠（二廠）2 座污水處理廠的污水收集管網(wǎng)覆蓋整個錦州市城區(qū)，對錦州市城區(qū)的生活污水和工業(yè)廢水進行收集，然后進入污水處理廠處理[1，2]，處理達標(biāo)后的中水排入小凌河。經(jīng)調(diào)查，污水處理廠近3 a日均污水處理量為30萬m3，因此5—9 月污水處理量為4 590 萬m3。經(jīng)計算，75%保證率下5—9月小凌河可供水量為4 071萬m3。

2.2.3 地表水水質(zhì)

工程取水口位于小凌河凌海灌區(qū)攔河壩東側(cè)，取水口處小凌河上有水質(zhì)監(jiān)測斷面，每月監(jiān)測渠首處小凌河水質(zhì)。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測情況可知，2017 年地表水為Ⅱ～Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其中5—9 月水質(zhì)較好、其余月份水質(zhì)相對較差；2018 年水質(zhì)總體變好，基本為地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)以上，7、8 月達到Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。地表水水質(zhì)呈逐年改善的趨勢，主要是因為小凌河天然來水水質(zhì)改善。經(jīng)檢測，錦州北控水務(wù)有限公司水處理廠（一廠）和錦州市小凌河北控水務(wù)有限公司污水處理廠（二廠）中水水質(zhì)指標(biāo)符合灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)，達到灌溉水質(zhì)要求。在小凌河水質(zhì)逐年改善的情況下，灌區(qū)可用小凌河水進行灌溉。

2.3 地下水供水量

根據(jù)遼寧省第二次水資源評價成果、已有的水文地質(zhì)勘察成果及鉆探[3]、抽水試驗資料[4]，經(jīng)分析計算，得灌區(qū)所在區(qū)域多年平均地下水開采量為18 686.70 萬m3，占多年平均地下水可開采量的74.15%，其中灌區(qū)開采量5 566萬m3。

根據(jù)遼寧省第二次水資源評價成果可知，凌海市地下水水質(zhì)主要為Ⅲ類和Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。灌區(qū)已取地下水灌溉多年，灌溉效果良好，因此灌區(qū)地下水水質(zhì)滿足農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)要求。

3 灌區(qū)需水量分析

規(guī)劃水平年為2025 年，以現(xiàn)狀水平年為基礎(chǔ)，結(jié)合灌區(qū)實際情況適當(dāng)提高灌溉水利用系數(shù)，旱田、葦田和菜地灌溉定額參照遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)《行業(yè)用水定額》。采用工程及非工程節(jié)水措施逐步提高灌溉水利用系數(shù)，適當(dāng)降低灌溉定額[5，6]。

根據(jù)灌區(qū)管理單位確認(rèn)，2025 年灌區(qū)有效灌溉面積與現(xiàn)狀水平年一致，而以地表水為水源的水田灌溉水利用系數(shù)提高到0.582，旱田、葦田、菜田灌溉水利用系數(shù)保持不變，由此導(dǎo)致地表水需水量相比現(xiàn)狀水平年減少，節(jié)水水量供給地下水灌溉分區(qū)，以減小地下水用量。灌區(qū)具體情況詳見表3，規(guī)劃水平年灌區(qū)灌溉需水量詳見表4。

表3 灌區(qū)具體情況

表4 規(guī)劃水平年（2025年）灌溉需水量

由表4可知，灌區(qū)地表水需水量為17 774萬m3，地下水需水量為4 381萬m3，合計需水總量為22 155萬m3。

4 水資源供需平衡分析

4.1 地表水供需平衡

凌海灌區(qū)大小凌河片區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水通過“引大入小”渠道互通，但只在非常干旱年份進行水源互通。灌區(qū)排水渠上設(shè)有閘門，閘門控制大凌河片區(qū)面積1 467 hm2水田、小凌河片區(qū)200 hm2水田灌溉回歸水的重復(fù)利用，重復(fù)利用率約10%。考慮到灌溉水回歸水量的再利用，本次分為大小凌河片區(qū)2個部分進行水資源平衡分析，結(jié)果詳見表5—6。根據(jù)水資源平衡分析可知，地表水水源可滿足規(guī)劃水平年灌區(qū)內(nèi)需水要求，75%保證率下可實現(xiàn)水資源供需平衡。

表5 規(guī)劃水平年大凌河片區(qū)水資源供需平衡分析萬m3

表6 規(guī)劃水平年小凌河片區(qū)水資源供需平衡分析萬m3

4.2 地下水供需平衡

凌海灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀有機電井404 眼，井深在40～90 m，單井出水量為80～200 m3∕h。灌區(qū)地下水僅作為干旱年應(yīng)急備用水源，其他不缺水年份主要以地表水作為灌溉水源。

凌海市現(xiàn)狀總?cè)丝?4萬人，用水總量29 415萬m3；灌區(qū)范圍內(nèi)有新莊子鎮(zhèn)、雙羊鎮(zhèn)、建業(yè)鄉(xiāng)、閆家鎮(zhèn)、大有街道和西八千鄉(xiāng)6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道，人口約12萬人，用水量（不含灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水量）約為6 537萬m3。

灌區(qū)所在區(qū)域地下水資源可開采水量為18 686.7 萬m3，其他用水戶生活生產(chǎn)開采量為13 120.7萬m3，其中灌區(qū)范圍內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道用水量（不含灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水量）約6 537 萬m3，實際灌區(qū)可開采量5 566萬m3。

根據(jù)水資源平衡分析可知，地下水可開采量可滿足灌區(qū)內(nèi)需水要求，且地下水可開采量大于農(nóng)業(yè)需水總量[7-10]。工程建成后，在75%保證率下，可實現(xiàn)地下水資源供需平衡，具體情況詳見表7。

表7 地下水水資源供需平衡分析萬m3

5 結(jié)語

凌海灌區(qū)的水資源主要包括地表水和地下水。地表水主要來自大小凌河，而地下水則主要依賴于灌區(qū)內(nèi)的水井。為了解灌區(qū)的水資源供需狀況，本研究對地表水和地下水的供水量和需水量進行了詳細調(diào)查和分析。結(jié)果表明，在當(dāng)前的水資源利用情況下，灌區(qū)的供水量明顯大于需水量，存在一定的水資源富余狀況。通過本研究，可以更好地了解灌區(qū)水資源開發(fā)利用狀況，為灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。