富南灌區(qū)的地表水和地下水聯(lián)合調(diào)度分析

耿金榮

(齊齊哈爾市嫩江巡查管護總站，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

1 項目概況

富南灌區(qū)為引嫩擴建骨干一期灌區(qū)中通過北引引水灌溉的灌區(qū)，包括渠首工程、渠系工程、排水工程以及防洪工程等，位于齊齊哈爾市富?？h境內(nèi)東南部，灌區(qū)南部與林甸縣北部相鄰，東部以北引總干渠為界，北至烏裕爾河灘地，西至龍安橋鎮(zhèn)富欣村。地勢較平坦，地形坡降約1/3000-1/4000，海拔高程在171-157m之間，總地勢為東北高，西南低，主要屬于烏裕爾河流域。地理坐標(biāo)E124°31′-125°01′，N47°23′-47°41′。設(shè)計灌溉面積4.59萬hm2，其中水田1.28萬hm2，旱田2.89萬hm2，牧草0.41萬hm2。

富南北灌區(qū)設(shè)計灌溉面積2.72萬hm2，其中水田0.67萬hm2，旱田1.88萬hm2，牧草0.18萬hm2；富南南灌區(qū)設(shè)計灌溉面積為1.86萬hm2，其中水田0.61萬hm2，旱田1.02萬hm2，牧草0.23萬hm2。

富南灌區(qū)建設(shè)有兩個取水口，一干渠在北引烏南段樁號9+855處取水口進水閘設(shè)計流量21.67m3/s；二干渠在北引烏南段樁號19+550處，進水閘設(shè)計流量15.18m3/s。

2 水源條件

2.1 地表水資源條件

富南灌區(qū)為引嫩擴建骨干一期灌區(qū)中通過北引引水灌溉的灌區(qū)，地表水引自北部引嫩總干渠烏南段，北引渠首工程是尼爾基水利樞紐配套項目黑龍江省引嫩擴建骨干一期工程中的“龍頭”工程，位于尼爾基水庫下游28km的嫩江干流上[1]。

該區(qū)地表水資源主要為嫩江干流過境水量，根據(jù)嫩江徑流分析成果，北引渠首斷面過境水資源量分別為132.4×108m3[2]。

2.2 地下水資源條件

富南灌區(qū)面積為7.37萬hm2，含水層厚度大，巖性主要由級配不良砂組成，地下水位埋深3.10-4.13m，含水層滲透系數(shù)8.89-32.18m/d，水量較豐富，井徑300mm，設(shè)計降深7m，單井涌水量在1500-3000m3/d，水質(zhì)好。

區(qū)內(nèi)含水層頂板埋深變化較大，一般為4.0-10.0m，含水層埋藏深的地段大氣降水大部分轉(zhuǎn)為地面徑流流走，含水層埋藏淺的地段，接受大氣降水入滲補給，所以該灌區(qū)內(nèi)地下水是以上游地下水側(cè)向徑流補給為主，降水入滲補給為輔，向下游徑流和人工開采為其排泄途徑。地下水流向呈北東南西向，水力坡度0.31‰。

灌區(qū)地下水總補給模數(shù)為16.3×104m3/km2·a[3]。經(jīng)過計算總補給量為12018×104m3/a，地下水允許開采模數(shù)為13.05×104m3/km2·a。因此富南灌區(qū)的地下水允許開量為9621.77×104m3/a，詳見表1。

表1 富南灌區(qū)總補給量和允許開采量計算結(jié)果

3 作物基本情況

灌區(qū)作物主要以水稻、玉米和大豆為主。

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》(GB50288-2018)和黑龍江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的《用水定額》(DB/23T727-2017)，并參照灌溉試驗站資料，采用時歷法確定主要作物的歷年灌溉制度。

水田典型年選取1978年，灌溉定額為7410m3/hm2。典型年灌溉制度見表2。

表2 水田典型年(1978)灌溉制度表

玉米典型年選取1976年，灌溉定額為1800m3/hm2。大豆典型年選取1979年，灌溉定額為1965m3/hm2。典型年灌溉制度見表3和表4。

表3 玉米典型年(1976年)生育期設(shè)計灌溉制度

表4 大豆典型年(1979年)生育期設(shè)計灌溉制度

4 需水量分析

富南灌區(qū)的種植結(jié)構(gòu)情況和各干渠典型年灌水率見表5和表6。

表5 各個灌區(qū)的種植結(jié)構(gòu)表

富南灌區(qū)的灌溉水有效利用系數(shù)為0.62，經(jīng)過計算富南灌區(qū)多年平均總需水量為20281萬m3。

5 地表水和地下水聯(lián)合調(diào)度分析

灌區(qū)采用地表水作為灌溉水源則農(nóng)業(yè)建筑物規(guī)模增加，相應(yīng)的投資增加、后期管理維護投入亦增加；如果采用地下水作為灌溉水源，地下水水溫低直接灌溉會對作物產(chǎn)量產(chǎn)生負面影響；同時可能帶來地下水超采、地面沉降等其他問題。灌區(qū)地表水和地下水聯(lián)合調(diào)度對于提高農(nóng)業(yè)水資源的利用效率和灌區(qū)的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置具有重要的意義，使得區(qū)域配水方案更加合理和優(yōu)化，實現(xiàn)灌區(qū)水資源的可持續(xù)利用[4]。

富南灌區(qū)用水原則為地表、地下水聯(lián)合調(diào)度，即在水田用水高峰期用地下水削峰。富南灌區(qū)設(shè)計灌溉面積4.59萬hm2，其中水田1.28萬hm2，旱田2.89萬hm2，牧草0.41萬hm2。通過多年來水系列和用水分析，富南灌區(qū)的地表水和地下水聯(lián)合調(diào)度滿足灌區(qū)75%的供水保證率，通過計算，本區(qū)多年平均供水量為19936萬m3，其中引嫩供水16951萬m3，多年平均抽取地下水2985萬m3。

6 結(jié) 論

通過研究富南灌區(qū)的水資源條件，結(jié)合灌區(qū)作物需水要求，在充分利用當(dāng)?shù)氐乇硭Y源的同時，利用地下水在農(nóng)業(yè)用水高峰期進行削峰，既減小渠道規(guī)模及建筑物規(guī)模，降低了建設(shè)成本，同時減小地表水的取水量，使得區(qū)域水資源得到了合理的開發(fā)和利用，水資源的配置更加合理和優(yōu)化。