水量平衡分析在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用

闕江峰,朱方和,姚桂紅

（桃源縣水利局,湖南 常德 415700）

1 概 述

水利是農(nóng)業(yè)的命脈，農(nóng)業(yè)要發(fā)展，水利須先行。在國(guó)家政策的引領(lǐng)下，為了全面貫徹落實(shí)“藏糧于地”、“藏糧于技”的發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)各地農(nóng)村廣泛開(kāi)展了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等活動(dòng)，這些工程項(xiàng)目的有效推進(jìn)對(duì)加快補(bǔ)齊農(nóng)村短板，促進(jìn)農(nóng)民增收，確保糧食供給等方面起到了重要作用。隨著農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目建設(shè)的開(kāi)展，凸顯出項(xiàng)目區(qū)水資源評(píng)價(jià)及水量供需平衡分析的重要作用。農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目建設(shè)必須有充足的水資源作為支撐，才能真正發(fā)揮工程效益，才能全面提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2 分析方法

2.1 項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀調(diào)查

在進(jìn)行農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃前期，要對(duì)擬定項(xiàng)目區(qū)開(kāi)展全面現(xiàn)狀摸底調(diào)查，掌握項(xiàng)目區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、土地資源狀況、水利基礎(chǔ)設(shè)施狀況、項(xiàng)目區(qū)的發(fā)展規(guī)劃和當(dāng)?shù)鼐用竦钠谕?，并作為?xiàng)目計(jì)算推理的重要依據(jù)。資料能夠真實(shí)、準(zhǔn)確、全面、系統(tǒng)反映項(xiàng)目區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全貌。下面以桃源縣某高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目為例，對(duì)項(xiàng)目區(qū)水量平衡進(jìn)行分析推求。

2.2 項(xiàng)目區(qū)需水量分析

項(xiàng)目區(qū)需水量包括農(nóng)業(yè)灌溉需水量、工業(yè)需水量、生活需水量三個(gè)方面。

2.2.1 農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算

《國(guó)家農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)土地治理項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：在中低產(chǎn)田改造及中型灌區(qū)節(jié)水配套改造建設(shè)項(xiàng)目中，濕潤(rùn)半濕潤(rùn)地區(qū)灌溉保證率按旱作區(qū)不低于75%,水稻區(qū)不低于85%確定；《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50288-2018）規(guī)定：灌溉設(shè)計(jì)保證率可采用經(jīng)驗(yàn)頻率法，計(jì)算系列年數(shù)不少于30年。以項(xiàng)目降雨量頻率作為灌溉設(shè)計(jì)保證率，對(duì)項(xiàng)目區(qū)多年灌溉期（4—10月）降雨總量按P=n/（m+1）進(jìn)行頻率計(jì)算。項(xiàng)目在靠近設(shè)計(jì)灌溉保證率（P=90%）的年份為1971年，將其確定為設(shè)計(jì)水平年。其推求結(jié)論如表1。

表1 1971年灌溉期降雨量對(duì)照表 mm

通過(guò)查湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)《用水定額》DB 43/T388-2020，桃源縣屬于湖南省農(nóng)田灌溉分區(qū)第三區(qū)，設(shè)計(jì)保證率為90%，并根據(jù)具體情況適當(dāng)修正，水平年灌溉定額取為：雙季稻674.38 m3/畝，旱作物（豆類(lèi)、棉花）224.79 m3/畝。灌溉定額按月分配見(jiàn)表2。

表2 項(xiàng)目區(qū)設(shè)計(jì)水平年（1971年）灌溉定額分配值表 m3/畝

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查：項(xiàng)目區(qū)農(nóng)作物以水稻、棉花、油菜為主，水田主種水稻，旱地主種棉花，油菜一般為冬季水田旱地混種農(nóng)作物，其灌溉期與水稻棉花灌溉期分開(kāi)。項(xiàng)目區(qū)集雨面積61 245畝，現(xiàn)狀年水田17 244畝，旱地3 480畝；規(guī)劃年水田17 244畝，旱地3 480畝（無(wú)“旱改水”、“旱改梯”條件和規(guī)劃）。要求項(xiàng)目實(shí)施后，項(xiàng)目區(qū)灌溉水利用系數(shù)由0.5提高到0.6及以上。

農(nóng)業(yè)灌溉需水量按項(xiàng)目區(qū)中低產(chǎn)田農(nóng)作物種植面積、種類(lèi)、分布等情況進(jìn)行計(jì)算，其凈需水量按下式計(jì)算：

W凈=miAi

式中 W凈——灌溉凈需水量；

mi——第i種作物的灌溉定額；

Ai——第i種作物的灌溉面積。

毛灌溉需水量W毛=W凈/η

式中 η——灌溉水利用系數(shù)。

根據(jù)以上推理，可以計(jì)算出在灌溉保證率90%時(shí)，灌溉凈需水量W凈=1 241.13萬(wàn)m3，項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年灌溉毛需水量W毛＝2 482.26萬(wàn)m3，項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年灌溉毛需水量W毛＝2 068.55萬(wàn)m3。具體計(jì)算見(jiàn)表3。

表3 項(xiàng)目區(qū)綜合灌溉定額及凈灌溉需水量計(jì)算表

2.2.2 工業(yè)需水量計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查：項(xiàng)目區(qū)內(nèi)無(wú)工業(yè)企業(yè)，故無(wú)需計(jì)算工業(yè)需水量。如果項(xiàng)目區(qū)內(nèi)有規(guī)模工業(yè)企業(yè)，其取用水量直接占用項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水資源總量，應(yīng)分月平均計(jì)入工業(yè)需水量。

2.2.3 生活需水量計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查：項(xiàng)目區(qū)內(nèi)居民無(wú)需從項(xiàng)目區(qū)內(nèi)取用生活飲用水，故無(wú)需計(jì)算居民生活需水量。如果項(xiàng)目區(qū)內(nèi)有水廠等供水企業(yè)，其取用水量直接占用項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水資源總量，應(yīng)分月平均計(jì)入生活需水量。同時(shí)需進(jìn)行牲畜需水量計(jì)算。現(xiàn)狀年牲畜數(shù)量按現(xiàn)狀年總?cè)丝诘?/3計(jì)，即現(xiàn)狀年牲畜數(shù)量＝現(xiàn)狀人口數(shù)量÷3，為3901頭，規(guī)劃年牲畜數(shù)量按每年0.5‰增長(zhǎng)率計(jì)算，即規(guī)劃年牲畜數(shù)量＝現(xiàn)狀人口數(shù)量×年增長(zhǎng)率/3，為3 921頭，牲畜生活需水量定額按40 L/d頭計(jì)算。

2.2.4 總需水量計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)狀年總需水量計(jì)為2 485.58萬(wàn)m3，規(guī)劃年總凈需水量計(jì)為2 071.91萬(wàn)m3，見(jiàn)表4。

表4 項(xiàng)目區(qū)總需水量統(tǒng)計(jì)匯總表 萬(wàn)m3

2.3 項(xiàng)目區(qū)來(lái)水量分析

2.3.1 現(xiàn)有水利設(shè)施基本情況

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查：項(xiàng)目區(qū)屬于沅水支流流域區(qū)，水資源較為豐富，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)有?。á瘢┬退畮?kù)1座，?。á颍┬退畮?kù)2座，總庫(kù)容143.70萬(wàn)m3。大小山塘1 032處，蓄水量約523.24萬(wàn)m3，總庫(kù)容約666.94萬(wàn)m3。灌排泵站18座，月提水總量148.80萬(wàn)m3。

2.3.2 水資源總量估算

項(xiàng)目區(qū)集雨面積61245畝，1971年年降雨量1464.70 mm，設(shè)計(jì)水平年項(xiàng)目區(qū)自產(chǎn)總產(chǎn)水量W=1464.70×61245×666×0.65÷1 000÷10 000=3 883.35萬(wàn)m3。

2.3.3 可供水量估算

可供水量計(jì)算：

①山塘復(fù)蓄次數(shù)取2.0，山塘的可供水量W=523.24×20=1 046.48萬(wàn)m3。

②小型水庫(kù)復(fù)蓄次數(shù)取1.5，小型水庫(kù)的可供水量W=143.70×1.5=215.55萬(wàn)m3。

③坡面截流可供水量按其集雨面積，設(shè)計(jì)水平年灌溉期內(nèi)的降雨量，多年平均徑流系數(shù)，按下式計(jì)算坡面截流可供水量：

W毛=α×W×F÷10（萬(wàn)m3）

式中 α——月徑流系數(shù)；

W——月降雨量（mm）；

F——集雨面積（km2）。

一般月徑流系數(shù)α取值采用經(jīng)驗(yàn)值，具體參見(jiàn)表5。

表5 不同月降雨量對(duì)應(yīng)徑流系數(shù)表

經(jīng)計(jì)算：坡面截流可供水量W=2 444.09萬(wàn)m3，見(jiàn)表6。

表6 項(xiàng)目區(qū)可利用水量及其年內(nèi)分配計(jì)算表（P=90%）

經(jīng)計(jì)算：項(xiàng)目區(qū)設(shè)計(jì)水平年總可利用水量為3 706.12萬(wàn)m3，其中：

灌溉期（4—10月）可利用水量為1 560.24萬(wàn)m3。

2.4 項(xiàng)目區(qū)水量平衡分析

水量平衡分析時(shí)，按照先自流灌溉，后提水灌溉；先用活水，后用死水；先用河壩水，后用塘庫(kù)水；先用低水，后用高水的原則供水。

1）項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年水量供需平衡計(jì)算

為進(jìn)一步論證本項(xiàng)目區(qū)是否具有持續(xù)發(fā)展水資源條件，現(xiàn)以相應(yīng)于灌溉保證率P=90%的典型年1971年進(jìn)行項(xiàng)目區(qū)需水量與可供水量平衡分析。

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查：項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年耕地面積20 724畝：其中水田17 244畝，旱地3 480畝。項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年灌溉水利用系數(shù)為0.5，設(shè)計(jì)水平年灌溉水利用系數(shù)為0.6，見(jiàn)表7。

表7 項(xiàng)目區(qū)農(nóng)作物灌溉水量平衡計(jì)算匯總表（現(xiàn)狀年）

通過(guò)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年水量供需平衡計(jì)算分析可知：項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年缺水=需水量-可利用水量=2 485.58-1 560.24=925.34（萬(wàn)m3），利用泵站累計(jì)提水595.20萬(wàn)m3，還存在缺水=925.34-595.20=330.14（萬(wàn)m3），不能滿足項(xiàng)目區(qū)灌溉要求。

2）設(shè)計(jì)水平年水量供需平衡分析

設(shè)計(jì)水平年通過(guò)項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施，項(xiàng)目區(qū)灌溉水利用系數(shù)由0.5提高到0.6，渠系水利用系數(shù)提高，減小水量損失，項(xiàng)目區(qū)設(shè)計(jì)水平年缺水=需水量-可利用水量=2 071.91-1 560.24=511.67（萬(wàn)m3），利用泵站累計(jì)可提水595.20萬(wàn)m3，滿足項(xiàng)目區(qū)灌溉要求，見(jiàn)表8。

表8 項(xiàng)目區(qū)農(nóng)作物灌溉水量平衡計(jì)算匯總表（設(shè)計(jì)年）

由此可知：項(xiàng)目區(qū)是一個(gè)水資源相對(duì)短缺的區(qū)域，通過(guò)加強(qiáng)水庫(kù)山塘整治、泵站灌系改造、高效節(jié)水項(xiàng)目實(shí)施等，能夠恢復(fù)和提高項(xiàng)目區(qū)蓄提水能力，可以更好地滿足灌溉需水要求。否則，每年的7—10月間，會(huì)出現(xiàn)不同程度的缺水，影響和制約項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。

2.5 項(xiàng)目比選

通過(guò)對(duì)擬定項(xiàng)目區(qū)水量平衡分析，在開(kāi)展農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目時(shí)，要堅(jiān)持“以水定區(qū)、以水定項(xiàng)、以水定量”的原則，做到農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目與項(xiàng)目區(qū)水資源狀況掛鉤，因地制宜、因“水”施策，同時(shí)結(jié)合開(kāi)展農(nóng)業(yè)措施、林業(yè)措施、科技措施等項(xiàng)目，切不可要求形式上的“齊步走、一刀切”。只有這樣，才能真正發(fā)揮工程效益，全面提升農(nóng)業(yè)抵御自然災(zāi)害的能力。

3 結(jié) 語(yǔ)

進(jìn)入新時(shí)代，做好“三農(nóng)”工作對(duì)于保障國(guó)家戰(zhàn)略安全、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。水利工作是推動(dòng)農(nóng)業(yè)全面升級(jí)、農(nóng)村全面進(jìn)步、農(nóng)民全面增收的重要支撐，因此，要做到智慧管“水”、人才興“水”、科技強(qiáng)“水”、文化活“水”，為努力做好做優(yōu)一桌“湖南飯”貢獻(xiàn)水利力量。