山區高標準農田建設項目水資源供需平衡分析

摘" 要：高標準農田建設是鄉村振興背景下發展現代農業、提升糧食產量和促進農民增收的重要舉措。針對松溪壩區可供水量受區域中小型河流來水量影響較大的特點，結合項目區水資源概況和農作物種植結構、灌溉制度及定額，對灌溉可供水量與需水量進行詳細分析，探究區域水資源能否完全滿足高效節水灌溉需求。論證結果表明，松溪壩區內4個灌區的枯季和汛期可供水量均大于灌溉日最大需水量。研究成果可為項目規劃建設提供詳實數據支撐，也可為山區類似項目水資源平衡分析提供參考。

關鍵詞：高標準農田；土地整理；灌溉；水資源平衡分析；枯季和汛期

中圖分類號：TV93" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）17-0094-04

Abstract： High-standard farmland construction is an important measure for developing modern agriculture， increasing grain output and increasing farmers' income revitalizing rural areas. In view of the fact that the available water supply in Songxi dam area is greatly affected by the inflow of small and medium-sized rivers in the region， based on the general situation of water resources in the project area， crop planting structure， irrigation system and quota， the irrigation available water supply and water demand are analyzed in detail in this paper， so as to explore whether regional water resources can fully meet the needs of high-efficiency and water-saving irrigation. The results show that the available water supply in the dry season and flood season of the four irrigation areas in Songxi dam area is larger than the daily maximum water demand of irrigation. The research results can not only provide detailed data support for project planning and construction， but also provide reference for water resources balance analysis of similar projects in mountainous areas.

Keywords： high standard farmland; land consolidation; irrigation; water resources balance analysis; dry season and flood season

山區灌區耕地起伏變化較大，地塊不規則，水資源利用及農業生產效率低，因此為提高農田灌溉保證率，提高農作物產量，經整治建設集中連片、高產穩產、生態良好的高標準農田，這也是實現現代農業高質量發展的重要舉措[1-2]。水資源是高標準農田規劃建設的關鍵因素，只有準確掌握區域水資源情況才能科學合理選擇與工程實際相匹配的工程措施，才能確保高標準農田建設項目具有較高技術經濟性[3]。本文以德江縣2021年壩區農田基礎設施建設項目為例，對松溪壩區水資源概況及水量平衡進行詳細論證計算，探究區域水資源能否完全滿足高效節水灌溉需求，以期為農業發展規劃建設提供詳實數據資料，有效促進現代農業發展。

1" 項目區供水水資源概況

松溪壩區供水水源為南克寨1#溪水、南克寨2#溪水和松溪河，松溪壩區為南克寨1#溪水、南克寨2#溪水和松溪河現狀灌溉區域。

1.1" 南克寨1#溪水

南克寨1#溪水屬長江流域烏江水系，設計取水措施為已建的南克寨1#取水堰，取水堰現狀完好，從萬分之一地形圖上勾繪出南克寨1#取水堰壩址以上集雨面積為1.38 km²。

1.2" 南克寨2#溪水

南克寨2#溪水屬長江流域烏江水系，設計取水措施為已建的吳家寨取水堰和南克寨2#取水堰，取水堰現狀完好，吳家寨取水堰位于南克寨2#取水堰上游。從萬分之一地形圖上勾繪出吳家寨取水堰壩址以上集雨面積為6.34 km²，南克寨2#取水堰壩址以上集雨面積為6.86 km²。

1.3" 松溪河

松溪河屬長江流域烏江水系，設計取水措施為已建的松溪河取水堰，取水堰現狀完好，從萬分之一地形圖上勾繪出松溪河取水堰壩址以上集雨面積為30.82 km2。

2" 項目區水資源概況

2.1" 天然降水

設計流域內無水文測站，臨近流域有思南水文站、印江水文站、德江氣象站、煎茶溪雨量站、英武溪雨量站。思南水文站及印江水文站控制流域面積較大，而項目所涉及的水源流域面積均不大，不宜作參證站。煎茶溪雨量站和英武溪雨量站缺測資料較多，且為委托雨量站，測驗精度和可靠性較差，難以使用，不宜作參證站。德江氣象站為國家基本氣象站網點，觀測項目有氣溫、降水、風、濕度和蒸發等，觀測方法正確，資料可靠，至今已觀測積累了連續六十余年氣象資料。德江氣象站距離項目區較近，與項目區的降雨及徑流分布一致，因此優選德江氣象站作為參證站進行分析。

從德江氣象站不同系列的水文年降水統計比較，1959—2021年、1969—2021年、1979—2021年、1989—2021年4個系列降水統計參數基本一致，系列有連續的豐、平、枯年份，成果見表1。

根據德江氣象站1959—2021年共63年的降雨量資料統計分析得：德江氣象站多年降水量均值為1 211.4 mm，C_V=0.17，C_S=2C_V，查《貴州省1956—2000年降水量均值等值線圖》及《貴州省1956—2000年年降水量變差系數C_V等值線圖》，松溪壩區的多年平均降水量為1 200 mm，年降水量變差系數為0.18。松溪壩區不同頻率年降水量計算成果，見表2。

2.2" 地表水

設計流域內屬山區雨源性河流，徑流均由降水補給，查《貴州省1956—2000年徑流深均值等值線圖》，項目區多年平均徑流深介于600～700 mm，年內分配不均。查《貴州省1956—2000年徑流系數均值等值線圖》，松溪壩區多年平均徑流系數為0.56。根據松溪壩區的降水成果，計算得松溪壩區的多年平均徑流深y₃=0.56×1 200=672 mm，年徑流變差系數C_vy=0.27。松溪壩區不同頻率的年徑流深的計算成果，見表3。

松溪壩區P=95%月枯水流量模數為2.02 L/s·km²，P=80%日枯水流量模數為1.80 L/s·km²。根據德江氣象站豐枯比并參考德江縣的徑流分布規律，在主要灌溉期最小日枯水流量模數一般為枯水期最小日流量模數的2～3倍，由于項目區植被較好，降雨豐富，設計取2.5倍，松溪壩區主要灌溉期P=80%的日枯水流量模數為4.50 L/s·km²。

地表水來水量計算公式為

W=0.1yF， （1）

式中：W為年來水量，萬m³；y為年徑流深，mm；F為集水面積，km²。結合年平均徑流深及年徑流變差系數，計算得松溪壩區供水水源不同頻率的年來水量成果，見表4。

3" 供需水量平衡分析

3.1" 可供水量

松溪壩區供水水源為南克寨1#溪水、南克寨2#溪水和松溪河。項目區的P=80%日枯水流量模數為1.80 L/s·km²，主要灌溉期P=80%的日枯水流量模數為4.50 L/s·km²。

3.1.1" 南克寨1#溪水

南克寨1#取水堰壩址以上集雨面積為1.38 km²，由此計算出南克寨1#取水堰P=80%日枯水期流量為2.48 L/s，主要灌溉期P=80%日枯水流量為6.21 L/s。南克寨1#取水堰上游沒有其他取水措施，上游無用水量。

3.1.2" 南克寨2#溪水

吳家寨取水堰壩址以上集雨面積為6.34 km²，南克寨2#取水堰壩址以上集雨面積為6.86 km²，由此計算出吳家寨取水堰P=80%日枯水期流量為11.41 L/s，主要灌溉期P=80%日枯水流量為28.53 L/s；南克寨2#取水堰P=80%日枯水期流量為12.35 L/s，主要灌溉期P=80%日枯水流量為30.87 L/s。吳家寨取水堰上游沒有其他取水措施，上游無用水量；南克寨2#取水堰上游為吳家寨取水堰。

3.1.3" 松溪河

松溪河取水堰壩址以上集雨面積為30.82 km²，由此計算出松溪河取水堰P=80%日枯水期流量為55.48 L/s，主要灌溉期P=80%日枯水流量為138.69 L/s。松溪河取水堰上游沒有其他取水措施，上游無用水量。

3.2" 灌溉設計保證率及灌溉定額

3.2.1" 設計保證率

項目區處于半濕潤地區，灌溉作物以水稻為主，灌溉方式主要為渠道輸水和管道輸水，根據GB 50288—2018《灌溉與排水工程設計標準》的規定[4]，灌溉設計保證率為75%～85%，針對貴州省小型農田水利的綜合情況考慮，一般灌溉設計保證率取80%，噴灌、微灌等高效節水灌溉模式灌溉保證率按85%～95%取值。松溪壩區有一般灌溉和高效節水灌溉，一般灌溉設計保證率取80%，高效節水灌溉設計保證率取90%。

3.2.2" 灌溉水利用系數

渠系水利用系數均取0.75，水田田間水利用系數取0.95，則渠道輸水、自流漫灌灌區灌溉水利用系數=渠系水利用系數×田間水利用系數，即η=ηS×ηf=0.75×0.95=0.71。

高效節水灌區為水田，根據GB/T 50363—2018《節水灌溉工程技術標準》的規定，管道輸水利用系數不低于0.95，水田田間水利用系數不低于0.95，則水田管道灌溉水利用系數不低于0.90，為安全考慮，水田管道灌溉水利用系數取0.90。

3.2.3" 灌溉制度和定額

項目區內主要種植水稻及油菜，德江縣屬于Ⅱ區，水稻P=80%年用水定額為5 050 m³/hm²，水稻P=90%年用水定額為5 350 m³/hm²，油菜P=80%年用水定額為1 400 m³/hm²，油菜P=90%年用水定額為1 500 m³/hm²，水稻、油菜輸水方式有渠道（防滲）輸水和低壓管道輸水，渠道（防滲）輸水修正系數為0.93，低壓管道輸水修正系數為0.85；灌區為露天灌溉，修正系數為1.00。修正后水稻P=80%年用水定額為5 050×0.93×1.00=4 696.5 m/hm²，即313 m/畝（1畝約等于667 m²，下同）；水稻P=90%年用水定額為5 350×0.85×1.00=4 547.5 m/hm²，即303 m/畝；油菜P=80%年用水定額為1 400×0.93×1.00=1 302 m/hm²，即87 m/畝；油菜P=90%年用水定額為1 500×0.85×1.00=1 275 m/hm²，即85 m/畝。

3.3" 現狀供水及需水分析

松溪壩區設計灌溉面積753畝（水稻），復種油菜602.4畝，灌溉方式為渠道灌溉。壩區共分為4個灌區，其中南克寨1#取水堰灌區設計灌溉面積58畝，吳家寨取水堰灌區設計灌溉面積140畝，南克寨2#取水堰灌區設計灌溉面積175畝，松溪河取水堰灌區設計灌溉面積380畝。

3.3.1" 南克寨1#取水堰灌區

灌區設計灌溉面積58畝（水稻），復種油菜46.4畝。計算得灌區豐水期P=80%日最大需水流量為Q_需=58×5.6÷0.71÷86.4=5.29 L/s；枯水期P=80%日最大需水流量為Q_需=46.4×1.0÷0.71÷86.4=0.76 L/s。

3.3.2" 吳家寨取水堰灌區

灌區設計灌溉面積140畝（水稻），復種油菜112畝。計算得灌區豐水期P=80%日最大需水流量為Q_需=140×5.6÷0.71÷86.4=12.78 L/s；枯水期P=80%日最大需水流量為Q_需=112×1.0÷0.71÷86.4=1.83 L/s。

3.3.3" 南克寨2#取水堰灌區

灌區設計灌溉面積175畝（水稻），復種油菜140畝。計算得灌區豐水期P=80%日最大需水流量為Q_需=175×5.6÷0.71÷86.4=15.98 L/s；枯水期P=80%日最大需水流量為Q_需=140×1.0÷0.71÷86.4=2.28 L/s。

3.3.4" 松溪河取水堰灌區

灌區設計灌溉面積380畝（水稻），復種油菜304畝。計算得灌區豐水期P=80%日最大需水流量為Q_需=380×5.6÷0.71÷86.4=34.69 L/s；枯水期P=80%日最大需水流量為Q_需=304×1.0÷0.71÷86.4=4.96 L/s。

3.4" 供需平衡分析

由松溪壩區各水源的地理位置可知，吳家寨取水堰位于南克寨2#取水堰上游，計算南克寨2#取水堰可供水流量時，應扣除吳家寨取水堰灌區的取水流量。結合各水源的來水流量和需水流量[5]，計算得松溪壩區水資源供需平衡分析成果，見表5。

從表5供需水量平衡計算成果可知，松溪壩區的灌溉需水流量均小于水源可供水流量，且富余度較大，各水源均能滿足設計灌溉需水要求。

4" 結論

與平原區治理大江大河相比，山區高標準農田受中小河流來水量影響非常大，需根據前期河流實際勘察資料，合理選擇參證站進行分析，以獲得與項目區相匹配的供水水源不同頻率的年來水量，確保精準采用和實施高標準農田整理措施，實現區域水資源高效利用。經水資源供需平衡分析，松溪壩區內4個灌區的枯季和汛期可供水量均大于日最大需水量，且還有較大富余，能滿足項目區高標準農田實施的水源要求。項目實施后，農作物種植結構將得到進一步優化調整，灌溉設計保證率和水利用系數將得到進一步提高，確保水、地的高效利用和農田的高效產出。后期還應結合水資源供需平衡分析成果，加強水利基礎設施建設與改造力度，并積極推廣節水灌溉技術，保證鄉村振興、農村農業現代化的高質量持續發展。

參考文獻：

[1] 韓欣宇.民樂縣高標準農田地表水滴灌工程優化布局模式探討及應用[J].水利建設與管理，2022，42（12）：24-28.

[2] 胡一新，連起龍.偏遠山區新農村建設背景下高標準農田建設現狀和對策——以龍泉市為例[J].農業開發與裝備，2021（5）：90-91.

[3] 王玉峰.高標準農田建設水資源平衡分析[J].河南水利與南水北調，2021，50（5）：37-38.

[4] 灌溉與排水工程設計標準：GB 50288—2018[S].北京：中國計劃出版社，2018.

[5] 趙龍.農田水資源供需平衡及節水改造效益分析[J].水科學與工程技術，2022（1）：13-15.