潭嶺灌區取用水合理性分析

徐子軒

（廣東粵源工程咨詢有限公司,廣東 廣州 510000）

近年來,隨著中國經濟與社會的快速發展,水資源短缺形勢愈來愈嚴峻。農業灌溉一直以來是用水大戶,但由于大部分灌區工程建設年份較早,工程質量、設計以及灌溉制度、管理制度都存在不足之處。隨著建設項目水資源論證的不斷深化,2020 年水利部頒布了《農田灌溉建設項目水資源論證導則》,灌區水資源取用水評估的概念逐步明確,其內涵日益豐富,有必要對灌區水資源現狀進行系統評估,以保證灌區的合理用水,從而為灌區取水許可提供科學依據。

1 研究區概況

1.1 灌區情況

潭嶺灌區是廣東省連州市最主要產糧區之一,設計灌溉面積3666.7 hm2。分為左、右干渠,均為自流引水灌溉工程,其中左干渠接潭嶺水電站左尾水洞,設計流量2.3 m3/s,設計灌溉面積為1432.7 hm2,左渠系全長為64.5 km；右干渠接潭嶺水電站右尾水洞,設計流量3.2 m3/s,設計灌溉面積2234 hm2,右渠系全長為106.1 km。利用左、右干渠與原河道的落差,左干渠渠首下游建有萬頭豬場電站,右干渠首下游建有華順成水電站、大陂頭電站,充分利用水庫灌溉余水和棄水進行發電。

1.2 水源情況

潭嶺灌區主要引潭嶺水庫水源解決農田灌溉,另有小水水補充水源、星子河補充水源。潭嶺水庫是一宗以灌溉為主,同時兼顧防洪和發電等綜合利用的大（2）型水利樞紐工程。水庫大壩坐落在連江上游星子水支流潭源洞水中游,壩址以上集雨面積142 km2,多年平均徑流量為1.722 億m3。水庫總庫容為1.765 億m3,正常高水位為643.00 m,相應庫容為1.471 億m3,死水位為623.00 m,相應死庫容為為0.11 億m3。小水水補充水源為潤溪水電站尾水,電站引水陂以上集水面積9.5 km2,引水流量為0.5 m3/s。星子河補充水源由星子河上的攔河陂引水,攔河陂以上集水面積為44.62 km2,引水流量為0.5 m3/s。

2 水源來水量分析

2.1 徑流系列資料

目前有潭嶺水庫40 年的實測流量資料,為每日平均流量；以及星子雨量站1956 年～2005 年降雨量統計資料；資料系列較長,可靠性好。

2.2 年徑流量計算

2.2.1 設計年徑流計算

潭嶺水庫流域多年平均徑流量變差系數CVh=0.34,偏態系數CS=2 CVh,及根據P-Ⅲ型曲線查模比系數Kp值,潭嶺水庫采用多年平均徑流量1.722 億m3,P=90%保證率下徑流量1.1 億m3進行計算。小水水補充水源和星子河補充水源采用2003 年廣東省暴雨等值線圖的查得多年平均徑流深為950 mm,計算得出多年平均徑流量分別為902.5 萬m3、4238.9 萬m3,P=90%保證率下徑流量分別為578.0 萬m3、2713.0 萬m3。根據區域的實際情況,年基流量按年徑流總量的10% 計算。

2.2.2 設計年徑流量年內分配

根據星子雨量站1956 年～2010 年的實測降雨系列,計算得星子雨量站多年平均降雨量為1458.77 mm,而潭嶺多年平均降雨量為1559 mm,從多年平均降雨量相比兩者相差為6.43%,故可以利用星子雨量站的實測降雨資料,作為徑流分配的依據。

根據星子雨量站1956 年～2010 年降雨量統計資料按照年份進行排頻計算,采用配線法試算出CV=0.20,CS=2 CV。從年降雨量頻率曲線查得,P=90% 時,設計年降雨量為1106.3 mm,選取代表年為1964 年4 月～1965 年3 月,實際年降雨量為1130.1 mm,枯水期降雨量為228.7 mm。根據各個設計典型年的雨量分配,推求出各個設計代表年雨量的年內徑流分配。

表1 設計徑流量（P=90%）計算表 單位：萬m3

3 取用水量分析

潭嶺灌區用水不需考慮工業及生活用水,用水量主要為農業灌溉用水和生態用水。

3.1 灌溉用水量

3.1.1 灌溉定額

潭嶺灌區位于北江山地丘陵農業區,以壤土為主,主要種植水稻,實行一年兩熟,灌溉保證率為90%。根據《廣東省一年三熟灌溉定額》,查出連州市站一年兩熟在節水灌溉制度下的壤土多年平均凈灌溉定額為423 m3/畝,設計保證率P=90%凈灌溉定額為574 m3/畝,再進行凈灌水定額年內分配。

3.1.2 灌溉用水量預測

潭嶺灌區設計灌溉面積3666.7 hm2,其中左干渠灌溉面積為1432.7 hm2,右干渠灌溉面積為2234 hm2。考慮到右干渠有小水水等補充水源,分別對左、右干渠灌溉需水進行預測,改造后的灌溉水利用系數取0.60。潭嶺灌區灌溉用水預測成果見表2。

表2 潭嶺灌區灌溉需水預測成果表 單位：萬m3

表3 潭嶺水庫P=90%典型年調節計算成果 單位：萬m3

3.2 生態用水量

河道生態流量選擇控制斷面多年平均流量的10%,則潭嶺水庫維持河道生態用水的流量為0.55 m3/s,小水水補充水源維持河道生態用水的流量為0.03 m3/s,星子河補充水源維持河道生態用水的流量為0.13 m3/s,即各月生態流量分布為143.5 萬m3、7.52 萬m3、35.32 萬m3。

4 取用水合理性分析

4.1 現狀取用水合理性分析

據現場調查,潭嶺水庫的灌溉用水主要是經潭嶺電站發電后,分別排入潭嶺灌區左干渠和右干渠。右干渠首下游1.3 km處的華順成水電站和大陂頭水電站在確保潭嶺灌區下游灌溉需要的前提下,利用水庫灌溉余水和棄水進行發電。補充水源小水水、星子河先考慮生態用水,扣除多年平均來水量的10%作為生態流量后的來水量用于灌溉。小水水水源為潤溪電站尾水,排入潭嶺灌區右干渠用于灌溉。星子河補充水源由星子河上的攔河陂引水至右支渠,大星電站再利用灌溉余水和棄水進行發電。

根據潭嶺灌區近兩年實際取用水量的統計數據,可得出潭嶺灌區近兩年平均取水量為5273 萬m3。本次論證工作復核取用水量合理性,主要通過電站發電量推算出發電用水量,再計算得出灌區灌溉用水量,計算方法如下：潭嶺灌區的灌溉用水量=（潭嶺電站用水量-華順成電站用水量-大陂頭電站用水量-萬頭豬場電站用水量）+潤溪電站用水量+（星子河引水水源來水量-大星電站用水量）。通過統計潭嶺電站、華順成電站、大陂頭電站、萬頭豬場電站、潤溪電站及大星電站近5 年平均發電量,可計算出潭嶺灌區近5 年年平均用水量為6084 萬m3,與近兩年年實際取水量5273 萬m3相差不大,說明取用水量合理。

4.2 預測取用水合理性分析

補充水源來水量扣除生態流量后的來水量引用作為灌溉用水,補充水源不滿足右干渠灌溉用水時,剩余灌溉需水量再由潭嶺水庫放水來滿足。

4.2.1 補充水源水量平衡分析

兩處補充水源扣除生態流量后的來水量,不能滿足右干渠的用水量,7 月～11 月的缺水量須由水庫放水來滿足,最大月缺水量為819.7 萬m3,總缺水量為1756.3 萬m3。

4.2.2 水庫水量平衡調節計算

潭嶺水庫蓄水期根據上游來水情況,在滿足下游灌溉及河道生態用水的情況下盡量蓄水,以維持高水位,確保蓄水期末可蓄滿以滿足供水期要求,當水庫水位大于汛限水位時加大發電流量,利用水庫棄水多發電；供水期首先確保灌溉和生態用水,供水期末按等流量放水,到下一年蓄水期開始之前水庫水位回到死水位。其中生態流量排入河道,灌溉用水經潭嶺電站發電后,分別排入潭嶺灌區左干渠和右干渠用于灌溉,下游電站在確保下游灌溉需要的前提下,利用水庫灌溉余水和棄水進行發電。

根據灌區來水量、需水量,按照水庫運行調度原則進行徑流調節計算得出,設計保證率P=90%時,潭嶺水庫滿足農田灌溉、生態用水要求所需的興利庫容為4818.2 萬m3,潭嶺水庫現有的興利庫容為12506 萬m3,水庫水源滿足用水要求,水源有保證。

在區域用水總量控制指標內,綜合考慮潭嶺灌區各水源可供水量及保證率,參考灌區改造情況、灌溉發展觀測等,考慮未來有效灌溉面積的變化,灌溉水有效利用系數的提高等因素,綜合理論計算的灌區多年平均和枯水年需水量、水源可供水量（90%）、區域用水總量控制等指標,確定評估規劃水平年潭嶺灌區多年平均左干渠許可水量為1515 萬m3,右干渠許可水量為2362 萬m3,總取水許可量為3878 萬m3；枯水年（P=90%）左干渠許可水量為2057 萬m3,右干渠許可水量為3208 萬m3,總取水許可量為5266 萬m3。

5 結論

對潭嶺灌區水資源取用水進行科學、合理的評估可知,潭嶺灌區現狀及預測取用水合理,灌區取水水源可靠、用水合理,對于有效貫徹落實取水許可制度、進一步深化取水許可管理、實現地區水資源可持續發展、提高建設項目取用水利用效率等具有重要的意義。建議潭嶺灌區管理單位建立水量與水質統一的管理體制,制定合適的監測計劃,定期對引水、退水進行監測,對用水的全過程進行有效管理,從而節約水資源,實現對水資源的優化配置。