灌区灌溉多水源可利用量计算探讨

□任 影 □张 嘉 □胡琪坤

（河南省水利勘测设计研究有限公司）

0 引言

农业占据我国的社会经济发展重要地位，灌区则是承载农业发展的主要场所。水资源短缺，水资源时空分布不均等问题阻碍了我国各地社会经济的发展，制定、实施水资源可持续发展措施迫在眉捷。灌区水源水量和水质控制着灌区农业命脉，目前，我国灌区缺水、多种水源配置不均衡、水污染等水源问题比较突出，亟待解决，为确保灌区水资源可持续利用，文章引出灌区灌溉多水源可利用量计算的研究。

1 灌区灌溉多水源可利用量基本理论

1.1 灌区灌溉水源可利用量的概念和内涵

用于灌溉的天然降雨、地表储蓄水、地下储蓄水和经过现代技术处理达到灌溉标准的其它灌溉水源统称为灌溉水源。灌溉水源主要分布于河湖、水库、地下含水层等，通过自然降雨和人工蓄、引、提的方式提取，分布地域广泛，分类情况复杂，文章将灌区灌溉水源分类为：有效降雨，地表水源，地下水源，外流域调水，中水。

灌区灌溉水源可利用量概念：在可预见期内,灌区能够同时满足经济发展和生态环境两项功能，通过合理的经济措施、可行的技术措施，灌区水源采取合理配置后，农业灌溉可以一次性利用的最大水量。

灌区灌溉水源不断循环更新，其可利用量具有时空、水环境、技术、可持续、动态化、多元化等水资源内涵。

1.2 灌溉水源可利用量计算原则

灌区灌溉水源可利用量计算遵循高效、公平和可持续利用的原则，定性分析灌区多种水源，不同时空下的多种功能，以灌区为系统估算方法定量计算灌溉用水。

1.2.1 水资源可持续利用的原则

结合当地资料，深入调查研究灌区气候、地形地貌、水利设施和水资源状况，评估灌区水源合理利用的最大开发潜力，结合水源的多种功能，合理配置农业灌溉用水可利用量，保证灌区水资源可持续利用。

1.2.2 因地制宜的原则

不同地区自然条件和经济发展状况迥异，相应制约着不同地区水生态、灌溉工程和灌溉技术等多种灌溉条件。因此，选择灌溉水源和计算方法需遵循因地制宜，因时而异的准则，最终保证灌溉水源可利用量计算的准确性和合理性。

2 灌区灌溉水源可利用量计算模型

2.1 有效降雨

实时估算法和经验公式法是推断有效降雨量的主要方法，实际应用中，我们通常采用经验公式法，如下：

式中：pe—有效降雨量，mm；p—一次降水量，mm；δ—一次降水的有效利用系数。一般应根据实测资料确定，在无实测资料时，一般技术资料对建议采用下列数值，当p<5mm时，δ=0；当P=5～50mm时，δ=1.00；当p>50mm时，δ=0.80～0.70。

2.2 灌区地表水灌溉可利用量

结合区域水量平衡理论原理，本次研究灌区灌溉地表水源可利用量的计算，采用扣损法，计算模型如下：

式中：Wu—灌区灌溉地表水源可利用量，m3；Ws—灌区地表水资源量，m3；Wr—灌区河道生态需水量，m3；Wa—灌区汛期弃水量，m3；Wd—灌区工业耗水量，m3；Wi—灌区生活耗水量，m3；Wn—灌区不满足灌溉要求的水量，m3。

2.3 灌区地下水灌溉可利用量

含水层水文地质条件研究程度较高的地区多年平均实际开采量，水位动态特征观测系列资料较为齐全，进行地下水评价一般可开采系数法，如我国华北诸省，其计算公式为：

式中：Wh—灌溉地下水可开采量，m3；Wg—地下水资源总量，m3；ρ—可开采系数；η—灌溉地下水可利用系数。

2.4 外流域调水灌溉可利用量

选取灌区附近的水文站，根据实测径流资料计算入灌区农灌水量、出灌区农灌水量。由渠系、灌溉设施及作物种植情况计算外流域调水灌区内损失量，输水损失和灌溉损失。计算模型如下：

式中：WW—灌溉可利用外流域调水量，m3；WX—外流域引用灌溉调水总量，m3；Wz—出灌区农灌水量；Wy—外流域调水灌区内损失量,m3；Wz1—调水渠道渗漏；Wy2—调水灌溉渗漏，m3；Wy3—调水蒸发量，m3；Wy4—作物需求水质不达标的水量，m3。

2.5 灌溉中水可利用量

处理灌区内的各种废水，使之达到灌溉标准并用于灌溉，即是灌溉中水时空分布特点，夏秋较多，冬春较少；区域分布特点，水源丰富，污水处理厂数量较多、处理污水能力较强的区域中水量较为可观。

其计算模型概化如下：

式中：Wk—灌溉中水回用量，m3；W1—灌区产污量，m3；μ—处理达标率；β—灌溉中水回用率。

3 典型灌区模型应用

3.1 灌区概况

人民胜利渠灌区位于河南省北部，南临黄河，北毗卫河，属于黄河、沁河冲积平原，灌区灌溉面积990km2。

灌区内没有典型蓄水建筑物，灌溉水源主要是自然降雨、地下水和黄河水。自开灌以来，忠义灌溉试验场就记录了灌区详细的多年连续降水资料，多年平均降雨量617mm，但季节分配不均，不能满足灌区作物需水量要求。

灌区上游条件便利，配套条件好，主要使用引黄水，如西一新乡市区、东三灌区延津县石婆固、位丘；中游引水配套条件相对上游粗放，井灌条件较好，引黄水使用量小，地下水开采量大，如白马支渠翟坡镇、七里营镇；下游距引水口较远，引黄设施不经济，主要采取井灌，如东一干渠下游大张庄、泰村营。根据灌区灌溉水源分布情况，将灌区划分为渠灌区，井渠结合区，井灌区，分别计算各分区灌溉水源可利用量。

3.2 灌区各水源灌溉可利用水量

3.2.1 自然降雨

分析灌区2004-2014年的降水资料，确定出不同水文年分别为：湿润年653.21mm，平均年602.85mm，中旱年564.77 mm，干旱年513.63mm。

结合灌区每种作物各个生长期降水及其对应降水有效利用系数，计算出灌区各分区有效降雨量，见表1。

表1 灌区各分区有效降雨量表

3.2.2 地下水灌溉可利用量

灌区地下水补给源主要包括降雨和引黄灌溉渗漏量，浅层水蒸发是主要排泄途径，考虑不同分区农灌开采系数，计算出地下水农灌可开采量，见表2。

表2 灌区不同频率年地下水灌溉可开采量表

3.2.3 引黄水灌溉可利用量

黄河水是人民胜利渠灌区的惟一地上水源，引黄灌溉过程中，损失主要包括各级输水渠道渠底、边坡渗漏的水量，田间渗漏和损失丧失。结合资料，灌区渠系灌溉水利用系数是0.49，计算出灌区引黄灌溉可利用量，见表3。

表3 灌区灌溉引黄水可利用量表

4 结语

伴随着灌区观测资料、水利设施和模型研究的不断发展，灌溉水源可利用量研究必然会不断更新，不断趋于成熟。但是，灌区面积的不断扩大，水资源问题的不断加剧，使得灌区多水源可利用量的理论研究依旧会更加复杂、艰巨。建议投入更多力量，较快丰富灌区灌溉多水源可利用量计算方面研究，进一步提升灌区节水灌溉水平，保证灌区水资源可持续发展。

[1]潘红卫.灌区水资源合理配置与高效利用研究[D].华北水利水电学院，2011.

[2]张戈，井锋，关卓.大连市中水回用浅析[J].太原师范学院学报，2009，8（3）：99-102.