灌区水资源供需平衡分析的简便计算方法

2015-07-25杨永涛崔卫国

陕西水利 2015年1期

杨永涛崔卫国

（1.宝鸡市陈仓区钓渭镇人民政府陕西宝鸡 721300；2.宝鸡市水利工程建设与管理处陕西宝鸡 721000）

1 引言

为了响应陕西省政府的号召，积极开展各区县的“旱能浇、涝能排”高标准农田规划建设，根据要求，各区（县）要根据灌区类型，对不同灌区的高标准农田进行规划，其中水资源平衡分析一节，是规划展开的基础，只有通过对水资源供需平衡的正确分析及预测，才能确定规划的产业结构及建设规模。但是，各灌区单元较小，一般缺乏这部分的相关资料，同时，高标准的任务重、时间紧，因此，寻找出灌区水资源供需平衡分析的简化方法，是进行高标准农田建设的迫切需求。

灌区供水量的计算和预测、需水量的计算及预测等，每部分的计算均需足够的基础资料才能完成，当灌区资料缺乏时，会影响到灌区水量供需平衡分析的进行，为了解决这一困难，本文提供一种办法，即利用相关资料，通过比例法将区（县）的水资源综合评价等相关资料中的水资源资料折算成灌区的水资源资料。

2 灌区水资源供需平衡分析步骤

本文以陕西省宝鸡市某灌区高标准农田水资源供需平衡分析为基础，介绍水资源平衡分析的简便计算方法，计算内容包括：收集资料、供水量的分析及预测、需水量的分析及预测和灌区水量供需平衡分析。

2.1 收集资料

收集资料是水资源供需平衡分析的基础工作，应全面收集灌区的相关资料。一般基本资料包括基础资料和成果资料，详细内容见表1。

基础资料应包括现状及发展、演变趋势指标等。目前各区县的水资源供需平衡分析的成果资料较为完整，当灌区缺乏此方面的资料时，可利用区县的水资源资料作为基础资料进行分析。

2.2 利用比例法进行灌区内水资源总量计算分析

对灌区内多年平均水资源总量的分析有助于下一步供水量的分析及预测，因此有必要对灌区的水资源总量进行计算。由于灌区现有资料中缺乏水资源总量的计算，可利用比例法将相关资料折算成灌区所需资料，可利用的相关资料包括《区（县）的水资源综合评价》，《区（县）的水资源规划》，《山东省农作物灌溉定额》等与水资源相关的研究报告和成果，区（县）相关的水资源研究成果中，已经对历年的长系列资料进行了分析，整合出在50%、75%、90%频率下的水资源量。利用现有水资源资料，减少了对灌区的长系列水文资料的分析工作，也省去了选取典型年法的较简单的分析工作；利用所属区（县）的相关资料折算成灌区的水资源资料，有一定的可操作性和根据性，可较为准确的反应灌区的水资源情况。

表1 资料收集详细内容表

表2 灌区供水设施及供水能力调查内容

收集资料后可利用比例法折算成灌区所需资料。对于灌区多年平均地表水资源量和地下水资源总量的估算，可利用面积比例法进行计算，通过灌区总土地面积和区（县）的总土地面积之比，估算出灌区地表水、地下水和水资源总量。

2.3 灌区内水资源供水量进行分析及预测

2.3.1 灌区现状水资源开发利用情况调查评价

灌区内的现状供水量，由灌区内的现状供水基础设施决定，因此需对灌区内的供水基础设施进行调查统计。供水设施分为地表水源、地下水源和其他水源三类供水工程，调查统计各类水源工程的供水能力和数量，详细内容见表2。

供水量应根据水源类型进行分类统计，其中地下水供水量仅统计浅层地下水的供水量。根据调查资料，分类统计出灌区现状的可供水量。一般地表水水源工程和其他水源工程，如水库、塘坝及引调水、矿井水利用工程等都有明确的可供水量，这部分可供水量容易计算，但灌区的资料不全面时，水井工程的可供水量不易计算，可通过灌区和区（县）总土地面积的比值将全区（县）的地下水资源供水量折算成灌区的可供水量。

表3 需水量分析及预测所需指标

2.3.2 灌区在不同水平年下水资源可供水量预测

地表水预测：在基准年的基础上，根据灌区用户需水要求，并和区（县）地表水资源引、调水规划相结合，共同预测灌区的地表水可供水量。

地下水预测：在基准年的基础上，利用比例法将区（县）预测地下水可供水量折算成灌区范围的地下水可供水量，当预测可供水量大于基准年时，则表明需新增地下水开采工程。

其他水源预测：根据灌区内的污水处理工程和矿井工程等预测水平年可供水量，若缺乏资料，则可利用区（县）预测其他水源可供水量折算成灌区范围的其他水源可供水量。

2.4 参照资料对灌区内水资源需水量进行分析及预测

2.4.1 灌区现状用水情况调查统计

灌区用水量的调查统计应按照三大部分进行，包括生活用水量、生产用水量和生态环境用水量，其中生活用水量包括城镇居民生活用水和农村居民生活用水；生产用水量包括各类产业的生产用水情况，其中第一产业用水分为农田灌溉和林牧渔业用水，第二产业用水分为工业用水和建筑业用水，其中工业用水应按火（核）电工业、高用水工业和一般工业分别进行统计；生态环境用水包括河道内生态环境用水和河道外生态环境用水。不同类别的用水情况需分别进行统计，且各类别的用水损耗量也需调查，如果缺乏这部分资料，可利用相关资料，计算各类别用水的水利用系数代替即可。

2.4.2 采用比例法参照相关资料计算灌区需水量

现状年灌区需水量包括三部分：生活用水量、工业用水量、农业用水量和生态环境用水量。

通过灌区城镇和农村人口与区（县）城镇和农村人口的比值，可计算出现状年灌区的城镇和农村生活用水量；根据工业、建筑业万元增加值的比值，可计算出灌区的工业用水量和建筑业用水量；根据河道流域面积、绿化面积、渔业面积的比值，可计算出生态环境用水量、林、渔业用水量。

农田灌溉用水量，则由于灌区的种植比例和全区（县）的种植比例不同，不能利用比例法进行计算，灌区的具体用水情况，可根据灌溉定额和种植面积进行计算。种植面积已知，需确定灌溉定额，可利用《山东省农作物灌溉定额》（以下简称《定额》）选取灌溉定额，能大大减少农田需水量计算的工作量。首先，如果不采用《定额》，则需根据土壤容重和田间持水率等计算作物灌水定额，而且利用此种方法计算出的灌溉定额值比较单一，无法确定出在50%、75%、90%不同的灌水保证率下的灌溉定额，而《定额》的采用正好弥补了这一缺陷，也减少了相应计算的工作量。其次，当灌区种植作物较多时，需先计算出所有作物的综合灌溉定额，如果采用计算的方法确定每种作物的灌水定额，则需要考虑每种作物的耕地面积和灌水次数，才能确定每种作物的灌溉定额，再通过种植比例计算综合灌溉定额。例如已知蔬菜的耕地面积，先需确定在这块土地上，共种了几茬蔬菜，由此才能确定蔬菜的总灌水次数；当蔬菜种植品种不同时，种植次数也不同，由此造成一些细节计算的繁杂；《定额》的采用只需考虑不同作物的种植比例，即可计算出综合灌溉定额，方法简单、准确、省时。

2.4.3 灌区在不同水平年下需水量预测

根据调查资料，对不同水平年的需水量进行分析预测，包括生活需水量、工业需水量及建筑业需水量、农业需水量、林牧渔业需水量、生态环境需水量。需水预测应提出规划水平年不同年型的需水预测成果，以定额法或者趋势法为主要方法，分析预测成果。与需水预测有关的经济社会发展指标应包括人口、国民经济发展指标、土地利用指标等，其中各项指标详细内容见表3。

灌区资料中人口自然增长率、城镇化率、工业发展速度、各项用水系数等方面的资料很少，可以参照区（县）的资料。通过参照资料，利用人口自然增长率计算出水平年的总人口及城镇人口和农村人口，进而预测出水平年的生活需水量；同理，参照区（县）的工业和建筑业发展速度，可以计算出水平年的工业和建筑业万元增加值，根据定额，可预测出水平年的工业和建筑业需水量；参照《山东省农作物灌溉定额》中各农作物及水果的灌溉定额，结合相应的种植面积，可预测出水平年的农业灌溉需水量；根据林业、牧业、渔业面积比例法，预测出灌区的林、牧、渔业用水量；参照区（县）的生态环境用水趋势，利用土地面积比例法预测出灌区的生态环境用水。