陆家坝水库灌区需水量计算方法

翁建平 赵国杰 刘武军

陆家坝水库灌区需水量计算方法

翁建平 赵国杰 刘武军

陆家坝水库灌溉面积496 hm2(7 441亩)，灌区P=80%典型年水稻和油菜净灌溉定额分别为4 605 m3/hm2(307m3/亩)和1 335 m3/hm2(89m3/亩)。P=80%典型年灌溉毛需水量为387万m3，多年平均灌溉毛需水量为345万m3，综合毛灌溉定额6 960 m3/hm2(464 m3/亩)。

陆家坝水库 净灌溉定额 灌区 需水量

1 工程概况

陆家坝水库位于贵州省铜仁市松桃苗族自治县境内松桃河源头革铁河上，坝址以上控制流域面积131.8 km2，多年平均径流量11 689万m3，多年平均流量3.71 m3/s，正常蓄水位592 m，死水位546 m，水库总库容4 299万m3。多年平均工业和城乡生活供水量5 205万m3，灌溉供水量335万m3，乡村人畜供水量442万m3，总供水量5 982万m3，水量利用系数51.2%。

陆家坝水库坝区和库区地貌为丘陵河谷盆地，沿岸阶地发育。地形起伏较大，切割较强，侵蚀、溶蚀地貌广泛，岩溶发育。库区有大渔泉引水式水电站，装机容量600 kW，年发电量约240万kW·h。

2 陆家坝水库灌溉范围

松桃河沿线已建水利工程主要功能是灌溉，修建时间久远，工程设施已老化，渠系工程配套不完善，严重影响效益的发挥。

陆家坝水库下游沿河各乡镇均有灌区分布，在1/10 000地形图上量算该工程控制范围内坡度 25°以下的灌区面积。根据灌区调查情况，结合类似工程，折算系数取0.85，扣除该范围内局部高地、道路、房屋、沟渠、林地和荒地等面积。经量算，陆家坝水库下游沿河各乡镇灌区面积见表1。

根据表1可以看出，陆家坝水库沿河两岸不保灌面积为523.4 hm2(7 851亩)，其中陆家坝水库在冷水溪乡境内供水线路为穿山隧洞，没有向冷水溪乡布置分水口位置。根据松桃河流域规划，冷水溪乡规划有冷水溪水库，可以满足其灌区需水，所以本阶段陆家坝水库不考虑冷水溪灌溉面积，因此，本阶段陆家坝水库的灌溉面积为496 hm2(7 441亩)。

表1 陆家坝水库沿河两岸灌溉面积 hm2

3 灌溉需水量计算

本次灌溉需水量计算方法为：首先确定灌区的灌溉面积和作物种植结构、种植比例和复种指数；结合松桃县大气和土壤等因素拟定不同作物灌溉制度；根据作物灌溉制度、历年逐旬降雨资料和历年蒸发资料，计算出各种作物历年逐旬净需水过程；根据输水建筑物形式、输水方式(自流还是扬水)、输水距离等因素拟定灌溉水利用系数；再根据各种作物净灌溉定额、历年逐旬灌溉净需水过程和灌溉水利用系数计算出各种作物毛灌溉定额、灌溉总需水量和长序列历年逐旬毛灌溉需水过程。

陆家坝水库灌区面积约496 hm2(7 441亩)，设计全部种植水稻，复种油菜，复种指数1.8，即油菜复种面积为496 hm2(5 953亩)。

3.1 水稻灌溉制度

本灌区水稻灌溉拟推荐“薄、浅、湿、晒”控制灌溉模式，灌溉制度见表2。

表2 水稻“薄-浅-湿-晒”灌溉制度

根据以上要求，拟定灌区中稻灌溉制度见表3。

采用降水、蒸发资料按逐旬田间水量平衡法计算水稻定额，降水取一定的有效雨量。田间渗漏以1.0～2.0 mm/d计，定额计算中，充分考虑了降水、蒸发、渗漏及水层深度等因素，计算公式如下：

泡田期用水定额：

表3 中稻灌溉制度表

注：泡田期定额439.5 m3/hm2(29.3m3/亩)。

M泡=M1+M2+f+0.6E20-R

式中M1——使一定水层饱和与一定水层达到流体状态的需水量，采用73.3 mm；

M2——田间水层深度，采用15～20 mm；

f——下渗量以1～2 mm/d计；

E20——计算时段的20 cm蒸发器观测值，mm；

R——有效雨量，当旬雨量大于100 mm时按l00 mm计，小于100 mm以实际雨量计。

生长期用水定额：

M生=Y-R±ΔH

式中Y——田间耗水量，Y=f+aE20，f为下渗量，取1.0～2.0 mm/d，a为散发系数，变化范围为0.8～1.2；

R——有效雨量，以Rm=1/2(Y±ΔH)进行计算，其中Rm为最大有效雨量，若降水量以X表示，则当Rm≥X时，取R=X；若Rm≤X时，取R=Rm；

ΔH——计算时段(旬)始末田间水层变幅，mm。

3.2 旱作物灌溉制度

根据贵州省一些地区油菜灌溉试验资料，结合陆家坝水库灌区的实际情况，拟定各种油菜的灌溉期和需水总量，见表4。

表4 旱作物灌溉制度表

根据有关资料确定作物生育分期、土壤计划湿润层深度、土壤适宜含水量，再根据规范上的有关公式以典型年法计算油菜各种生长期的灌水次数、灌水时间、灌水定额，成果见表5。

表5 油菜生育期基本参数表

旱作物的灌溉定额采用需水量扣除有效雨量法进行计算。

油菜生长、灌溉期为11月—翌年4月，有效雨量是降水量与降水利用系数的积，当月降水量为10～100 mm时，利用系数取1.0～0.6，若月降水量为100～200 mm时，相应利用系数为0.6～0.3。

3.3 作物灌溉定额和需水量

3.3.1 作物灌溉定额

根据作物灌溉制度、历年逐旬降雨资料和历年蒸发资料，可计算出灌区各种作物历年逐旬净需水定额，陆家坝水库各种作物净灌溉定额见表6。

表6 水库灌区各种作物净灌溉定额成果表 m3/hm2

陆家坝水库P=80%典型年水稻和油菜净灌溉定额分别为4 605 m3/hm2(307m3/亩)和1 335 m3/hm2(89m3/亩)。

3.3.2 作物灌溉需水量

根据GB 50288—1999《灌溉与排水工程设计规范》，并结合本工程的输水设施确定灌区灌溉水利用系数。本工程从水库至分水口采用隧洞结合管道输水，从分水口至田间采用渠道输水，输水线路水利用系数取0.75(含隧洞、管道和渠道等)；田间水利用系数取0.95；因此，陆家坝水库灌区灌溉水利用系数为0.71。

根据作物的净灌溉定额和灌溉水利用系数，计算灌区历年逐月灌溉总需水量，陆家坝水库灌区P=80%典型年灌溉毛需水量为387万m3，多年平均灌溉毛需水量为345万m3，综合毛灌溉定额6 960 m3/hm2(464 m3/亩)。详见表7。

表7 陆家坝水库灌区综合毛需水过程 万m3

4 结 语

经计算，陆家坝水库P=80%典型年水稻和油菜净灌溉定额分别为4 605 m3/hm2(307 m3/亩)和1 335 m3/hm2(89 m3/亩)，同属松桃县的盐井水库P=80%典型年水稻和油菜净灌溉定额分别为4 617 m3/hm2(307.8 m3/亩)和1 312.5 m3/hm2(87.5 m3/亩)，非常接近；大兴水利枢纽设计保证率P=80%水稻、油菜灌溉定额分别为4 621.5 m3/hm2(308.1 m3/亩)和1 314 m3/hm2(87.6 m3/亩)，相差很小。

三座水库均为中型水库，同属松桃县，灌区内种植作物水稻和油菜计算的净灌溉定额非常接近，因此，陆家坝水库灌区作物需水量计算成果较为合理。

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翁建平 男 高级工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

赵国杰 男 高级工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

刘武军 男 工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222