山陽縣新增小型農(nóng)田水利項(xiàng)目水資源供需平衡分析

李 英

（商洛市水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,陜西 商洛 726000）

山陽縣地處秦嶺南麓的流嶺與鄖嶺之間,是以低、中山為主體的八山一水一分田的土石山區(qū)。為了有效利用當(dāng)?shù)厮Y源,解決田地靠天吃局面,需對(duì)2017 年度農(nóng)田水利項(xiàng)目水資源供需平衡進(jìn)行分析。

1 概況

山陽縣2017年小型農(nóng)田水利項(xiàng)目年度實(shí)施方案涉及戶家垣鎮(zhèn),項(xiàng)目區(qū)屬北亞熱帶向暖溫帶過渡的季風(fēng)性半濕潤山地氣候,多年平均降雨量為709 mm,年際變化較大,最多年可達(dá)1118.1 mm,最少年僅525.3 mm。戶垣鎮(zhèn)位于山陽縣城西南40 km處,鎮(zhèn)域面積162.8 km2,轄康家?guī)X、黨塬、寺坡、桃園、九灣街等22 個(gè)行政村,115 個(gè)村民小組。鎮(zhèn)域地處流嶺、鄖嶺西段,植被較好,草坡面積大。金錢河由西北向東南穿境而過。形成河谷川地,土地肥沃。項(xiàng)目受益村包括桃園村、寺坡村、黨垣村、康嶺村4 個(gè)村。共有耕地面積39840 畝,灌溉面積6040 畝,其中小型灌區(qū)4735 畝,純井灌區(qū)1184畝。機(jī)井?dāng)?shù)量為66 眼,總裝機(jī)198 kW,輸水流量小于1.0 m3/s的灌溉渠道23.7 km,防滲長度7.9 km,配套渠系建筑物35 座。

2 項(xiàng)目工程存在的主要問題

現(xiàn)有水利工程普遍存在工程總量不足,規(guī)模偏小,建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低；投入不足,配套不完善,覆蓋率低,年久失修,病險(xiǎn)嚴(yán)重等問題,導(dǎo)致水資源利用不足,灌溉保證率低,供水不安全等,不能有效地解除旱災(zāi)的威脅,嚴(yán)重制約了項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

2.1 水利化程度低

大量具備灌溉條件的耕地缺少灌溉水利設(shè)施,約占60%。主要原因是長期以來水利建設(shè)資金投入不足,無法興建水利設(shè)施,導(dǎo)致水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。一些地方由于坡度較大或土地零星分散等原因,單位投資過大,畝均投資較大,無法興建傳統(tǒng)水利設(shè)施。

2.2 灌區(qū)水利設(shè)施老化及損壞嚴(yán)重

灌區(qū)配套的渠道設(shè)施大部分老化、砌石渠道表面損壞嚴(yán)重,灌溉水利用系數(shù)約為0.4,水量損失的80%為渠道滲漏,致使灌溉面積嚴(yán)重下降。另外,一些小型的灌溉設(shè)施,分布零散,無人管理,由于淤塞、損壞,絕大多數(shù)處于停運(yùn)狀態(tài)。

2.3 灌區(qū)水利設(shè)施配套不完善,節(jié)水改造滯后

現(xiàn)有灌區(qū)特別是較大灌區(qū)的渠道防滲率低。截止2016 年,項(xiàng)目區(qū)灌溉渠道36.1 km,襯砌30.6 km,渠道襯砌率為84.8%,仍有5.5 km為土渠。近幾年國家投入資金對(duì)灌區(qū)進(jìn)行了改造,但由于投入資金量小,只能對(duì)重點(diǎn)部位的干支渠道進(jìn)行加固改造,而大范圍的末級(jí)渠系仍沒有得到配套,使用效益極低。

由于以上原因,導(dǎo)致有限的水資源得不到充分利用,設(shè)施有效灌溉面積逐年下降,糧食生產(chǎn)不能穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn),且嚴(yán)重制約了農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整,影響了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

3 項(xiàng)目區(qū)水資源供需平衡分析

3.1 項(xiàng)目區(qū)需水量分析

（1）農(nóng)業(yè)需水

山陽縣主要糧食作物有小麥、玉米、水稻、薄膜洋芋、茶葉、油菜以及秋雜,復(fù)種指數(shù)為1.9。本項(xiàng)目實(shí)施的灌溉面積為7460 畝,其中渠灌1450 畝,管灌6010 畝,渠道灌溉水利用系數(shù)為0.76,管道灌溉水利用系數(shù)為0.85。設(shè)計(jì)水平年綜合灌溉制度見表1。

表1 設(shè)計(jì)水平年（2020 年）灌溉制度（75%）

低壓管道輸水灌溉工程控制總灌溉面積為6010 畝。灌溉用水從桃園村磨坊灣組位置處引水堰由管道自上而下引水澆灌。灌水定額：

式中：m設(shè)為設(shè)計(jì)灌水定額,mm；h為計(jì)劃濕潤層深度,一般大田作物取0.4 m~0.6 m；β為田間持水率,%；β1為土壤適宜含水量（重量百分比）上限,取田間持水量的85%~95%；β2為土壤適宜含水量（重量百分比）上限,取田間持水量的60%~65% ；γ土為計(jì)劃濕潤層土壤干容重,t/m3；γ水為水容重,t/m3。

這里僅以需水量較大的大田作物玉米孕穗期為對(duì)象進(jìn)行計(jì)算。計(jì)劃濕潤層深度h取50 cm,根據(jù)工程區(qū)土壤特點(diǎn)（主要為粘質(zhì)壤土,部分中壤土）,值在30%~35%,取30%；β1取95%,β2取65%；γ土在1.30 ×103t/m3~1.45 ×103t/m3之 間,取中值1.375×103t/m3；γ水為1.0×103t/m3；則：

根據(jù)實(shí)際情況,確定設(shè)計(jì)灌水定額為40 m3/畝。全生育期玉米灌水3 次。

設(shè)計(jì)水平年灌溉需水量計(jì)算：灌溉面積為7460 畝,其中渠灌1450 畝,管灌6010 畝,灌溉需水量為342.08 萬m3。

（2）城鄉(xiāng)居民生活用水

根據(jù)《陜西省行業(yè)用水定額》,陜南商洛城鎮(zhèn)居民生活用水定額為38 m3/（人·a）,農(nóng)村人口用水定額為18 m3/（人·a）（含散養(yǎng)的牲畜用水量）,現(xiàn)狀年項(xiàng)目區(qū)人口數(shù)1.06 萬人（全為農(nóng)村人口）,人口自然增長率采用6‰。

經(jīng)計(jì)算,設(shè)計(jì)水平年人口為1.09 萬人,設(shè)計(jì)水平年居民生活用水量為19.62 萬m3。

（3）其它用水

項(xiàng)目區(qū)屬于農(nóng)業(yè)區(qū),無工業(yè),因此本次不再計(jì)算項(xiàng)目區(qū)工業(yè)用水。環(huán)境及生態(tài)用水為灌區(qū)的綠化用水和濕地補(bǔ)水等,按當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟?0%計(jì)列,為1.96 萬m3。綜上所述,項(xiàng)目區(qū)需水總量為363.66 萬m3。

3.2 項(xiàng)目區(qū)可供水量分析

項(xiàng)目區(qū)的可供水量主要由地表水和地下水構(gòu)成。

（1）地表水

①水源情況

地表水設(shè)計(jì)從金錢河取水,具體為：在金錢河流域戶垣鎮(zhèn)桃園村上游1 km位置處新建折線形實(shí)用堰1 座,堰長60 m,集水面積1549.3 km2,深泓以上1.5 m,深泓以下2.0 m,主要用于抬高水位利于引水,為寺坡村、黨垣村種植的水稻、蓮菜以及小麥的作物提供水源,種植面積7000 畝左右,本次設(shè)計(jì)堰首引水流量為0.51 m3/s。項(xiàng)目區(qū)引用水源均發(fā)源自秦嶺南麓中、高山區(qū),森林植被較好,降雨量豐富,徑流量穩(wěn)定。各河溝上人煙稀少,無采選礦業(yè)、化工等污染源,河水清澈,水質(zhì)良好,徑流含沙量甚微。沿河群眾生活、灌溉用水大多直接汲取河溝徑流,水質(zhì)滿足農(nóng)作物灌溉要求,是項(xiàng)目區(qū)地表水的主要水源。

②水量計(jì)算

金錢河上游南寬坪鎮(zhèn)下坪村設(shè)有南寬坪水文站,建于1959 年1 月,站址控制流域面積3936 km2,有實(shí)測(cè)水位、流量、泥沙、降水和蒸發(fā)等水文資料。項(xiàng)目區(qū)水文比擬法以南寬坪水文站為參證站,對(duì)南寬坪水文站年徑流量實(shí)測(cè)資料系列進(jìn)行頻率分析,成果見表2,所得結(jié)果按水文比擬至項(xiàng)目區(qū)處。

表2 南寬坪水文站不同頻率設(shè)計(jì)年徑流量成果表 單位：億m3

項(xiàng)目區(qū)的水資源量多年平均來水量為5.11 億m3,P=50%來水量為4.41 億m3,P=75%來水量為3.42 億m3。設(shè)計(jì)水平年（2020年）項(xiàng)目區(qū)引水、蓄水工程改造、建設(shè)完成,項(xiàng)目區(qū)可供水量達(dá)到513.21 萬m3。

由于項(xiàng)目區(qū)降雨量豐富,在一些無條件引用河溝徑流的高海拔地區(qū),通過修建水窖,匯集雨水,用于生活和澆灌農(nóng)田。設(shè)計(jì)水平年項(xiàng)目區(qū)蓄積雨水總量為2.02 萬m3。

③水源可靠性分析

金錢河為常年流水河流,戶家垣鎮(zhèn)桃園村堰閘位于金錢河流域,工程斷面以上流域面積1549.3 km3,平均年徑流量5.11 億m3,75%頻率的年徑流量為3.42 億m3。根據(jù)《商洛地區(qū)水文手冊(cè)》,金錢河流域75%來水年徑流分配系數(shù),得到各月徑流量,見表3。

表3 75%來水年徑流量各月分配表

經(jīng)計(jì)算,在保證率為75%時(shí),金錢河枯水日平均流量為3.56 m3/s,大于堰首引水流量0.51 m3/s,滿足渠首設(shè)計(jì)流量要求。

（2）地下水

項(xiàng)目區(qū)地下水的類型主要是潛水,在項(xiàng)目區(qū)分布不均。地下水的補(bǔ)給來源主要以降水和地表水滲入補(bǔ)給。由于底層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌的差異,地下水分布很不均衡。工程區(qū)地下水可分為三類：一是基巖裂隙水,多分布于中低山區(qū)；二是潛水,多分布于松散覆蓋層的空隙中,如河床、漫灘、河谷階地等；三是溶隙水,主要分布于石灰?guī)r地區(qū),常以泉水出露地表。地下水主要是由降水和地表水滲入補(bǔ)給,基巖裂隙水和溶隙水又多以泉水出露,排泄于河流。中低山區(qū)以地下水補(bǔ)給河水為主,河谷階地以河水補(bǔ)給地下水為主。

地表水和地下水水質(zhì)良好,對(duì)混凝土無腐蝕作用。據(jù)資料分析灌區(qū)河水的水化學(xué)類型為HCO3-—SO42-—K++Na+和HCO3-—SO42-—K++Na+—Ca2+型；地下水的水化學(xué)類型 為HCO3-—K++Na+—Ca2+和HCO3-—SO42-—K++Na+型,地下水對(duì)鋼筋及混凝土無侵蝕性。設(shè)計(jì)水平年年均地下水開采量11.30 萬m3。

（3）設(shè)計(jì)水平年可供水量設(shè)計(jì)水平年均可供水量526.53 萬m3,其中引地表水515.23 萬m3,開采地下水11.30 萬m3。

3.3 項(xiàng)目區(qū)水資源平衡分析

設(shè)計(jì)水平年項(xiàng)目區(qū)可供水量526.53 萬m3,項(xiàng)目區(qū)需水量363.66 萬m3。項(xiàng)目區(qū)水資源供需平衡結(jié)果為設(shè)計(jì)水平年滿足農(nóng)村生活和灌溉后,項(xiàng)目區(qū)富余水量為162.87 萬m3,水資源供需平衡,見表4。

表4 設(shè)計(jì)水平年項(xiàng)目區(qū)水資源平衡分析計(jì)算表 單位：萬m3

4 結(jié)語

山陽縣水資源分布不均,開展農(nóng)田水利建設(shè)進(jìn)行節(jié)水灌溉,必需對(duì)項(xiàng)目區(qū)水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)論證。通過分析探討山陽縣2017 年農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉項(xiàng)目區(qū)地表地下可供水量、農(nóng)作物需水量,經(jīng)過供需平衡對(duì)比可知,水源充足,農(nóng)田水利建設(shè)完全可行,既節(jié)約了水資源又保障了農(nóng)作物生產(chǎn)灌溉,為促進(jìn)當(dāng)?shù)毓?jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。