长沟河流域山前丘陵以下区域取水可行性分析

宋兴治

（辽宁省铁岭水文局，辽宁 铁岭112000）

1 概况

调兵山市长沟河流域山前丘陵以下区域，控制面积90.05km2，内含晓明镇绝大部分区域、兀术街道东部平原及晓南镇部分丘陵平原。耕地面积6333.33hm2，现状年常住人口10.74万人，其中城镇人口7.90万人，农村人口2.84万人。大牲畜0.589万头，小牲畜3.649万头，家禽77.176万只。水田灌溉275.4hm2，菜田灌溉76.93hm2，水浇地灌溉1152hm2。论证区多年平均降水量590mm，多年平均径流深105mm，多年平均大水体水面蒸发深870mm。

论证区域包含本次论证2个实施地块，拟建节水面积共666.67hm2，采用管灌方式，种植作物为玉米，灌溉定额740.4m3/hm2，水源为地下水。

2 取水方案合理性分析

2.1 单井出水量的确定

根据项目区区域地下含水层富水性条件 （单井出水量范围10～30m3/h），结合项目片区现有机电井的单井出水量资料、实地踏勘调查及区域水文地质资料，确定本论证区单井出水量取20m3/h。

2.2 单井控制面积复核

按照SL256—2000《机井技术规范》要求，管灌单井控制灌溉面积为：

式中 F0为单井控制面积 （hm2）；Q为单井出水量（m3/h）；t3为每天开机时间（h），管灌取22h；T2为每次轮灌期的天数，取6d；η为管灌灌溉水利用系数，取0.80；1为干扰抽水的水量消减系数，取1%；m2为综合平均灌水定额，玉米管灌取296.1m3/hm2·次。

经计算论证区666.67hm2玉米管灌单井控制面积7.07hm2。

2.3 灌溉水源井井数复核

论证区域水源井设计井数100眼，2014年实施，全部为新增井。通过本区建设面积复核，井数设计基本合理，即94眼即可满足灌溉要求。

2.4 开采井井位复核

实施方案的典型设计中，以单井控制面积结合机耕道情况均匀布设水源井位置，此方案基本符合本区含水层富水性条件。

2.5 实施方案复核

根据论证区含水层富水性条件、项目灌水定额及设计取水工艺分析复核，项目实施方案基本合理。论证区新增94眼水源井即可满足灌溉要求，水源井位置根据单井控制面积结合机耕道情况均匀布设，相邻水源井间距在142m以上。

表1 论证区逐年地下水资源均衡 单位：万m3

表2 地下水资源量（补给量）频率

3 论证区地下水均衡分析

论证区位于调兵山市长沟河流域山前丘陵以下，本次论证按平原区水资源量计算方法进行区域水均衡计算。按照地下水流场特征及补排条件，地下水补给主要为大气降水入渗补给、灌溉水回渗补给及山丘区山前侧向补给；地下水排泄主要为人工开采地下水、河道排泄及潜水蒸发。

论证区地下水资源量计算结果如表1。

依据1980～2011年论证区地下水资源量系列进行频率计算。样本均值Ex=1080.41；变差系数Cv=0.32，偏态系数Cs=0.69；倍比系数Cs/Cv=2.16。

根据频率计算结果，论证区各种频率对应的设计值如表2。

计算结果表明，论证区域多年平均地下水资源量1080.41万m3；确定90%设计保证率的典型年份为2000年，地下水资源量697.91万m3。

依据论证区域1980～2011年系列降水及地下水资源量计算分析结果，连续枯水年确定为1999～2002年。

4 取水可行性分析

4.1 多年平均地下水资源量与规划年开采量

论证区多年平均地下水资源量1080.41万m3，可开采量864.3万m3，规划水平年2020年预测需水量值732.0万m3，分别占多年平均地下水资源量和可开采量的67.8%，84.7%，项目取水不会造成地下水位持续下降，取水可靠。

4.2 典型年取水水源保证

4.2.1 典型年储量

论证区2002年年初地下水含水层厚13.23m，潜水变幅带给水度μ值取区域综合值0.09，则当年储量计算值为：

W=μV=0.09×13.23×90.05×100=10722万m3

式中 W为当年储量 （万m3）；μ为潜水变幅带给水度，取0.09；V为体积，地下水含水层厚13.23m，控制面积90.05km2，论证区域水源井设计井数100眼。

以2020规划水平需水量预测成果对典型年地下水补给量及当年储量进行调节演算。以2002年作为地下水补给典型年，补给量757.28万m3。规划水平年2020年预测需水量值732.0万m3，均衡差为25.28万m3。计算结果表明，在2020规划水平年的开采条件下，地下水补给量可满足供水需求，无需动用当年调节储量。

4.2.2 典型年5月份取水水源保证情况

2002年地下水4月末地下水含水层厚13.03m，则4月末储量：

W=μV=0.09×13.03×90.05×100=10560万m3

以2002年5月为典型年，Q总=Q降渗+Q山侧+Q河渗+Q灌回+Q井回=29.12+0.61+2.61+13.31+18.20=63.85万m3。

预测计算2020年5月开采量：

计算结果表明，保证率为90%的典型年灌溉高峰期（5月份），在2020规划水平年开采条件下，动用53.24万m3的地下水存储量可满足供水需求，动用的地下水存储量占4月末地下水储量的百分比分别为0.5%，丰水期即可得到回补。

4.3 连续干旱年供水风险

4.3.1 连续枯水年当年储量

根据论证区域1980～2011年系列降水及地下水资源量分析，连续枯水年组为1999～2002年。论证区域1999～2002年地下水年初含水层厚度分别为14.74，13.23，8.7，8.13m， 潜水变幅带给水度μ值取区域综合值0.09，则当年调节储量分别为：

4.3.2 连续枯水年内取水水源保证情况

连续枯水年年内取水水源保证情况如表3。

表3 连续枯水年取水水源保证情况 单位：万m3

从表3结果看，在2020规划水平年开采条件下，连续枯水年组中，1999，2002年地下水补给量即可满足供水需求，无需动用当年地下水调节储量；2000，2001年通过动用地下水储量可以满足供水需求，在2020规划需水条件下动用的储量分别占当年调节储量的0.3%，2.9%。

4.3.3 连续枯水年5月份取水源保证

论证区域1999～2002年地下水4月末地下水含水层厚度分别为13.96，13.03，8.27，7.72m， 潜水变幅带给水度μ取0.09， 论证区面积90.05km2，1999～2002各年4月末储量分别为：11314万，10560万，6702.42万，6256.67万m3。

连续枯水年5月份地下水补给量如表4，取水水源保证如表5。

表4 地下水补给量 单位：万m3

表5 取水水源保证情况 单位：万m3

1999～2002连续枯水年组的各年度灌溉高峰期（5月份），分别通过动用地下水储量的0.5%，0.1%，1.0%，0.9%可满足规划年供水需求，且在丰水年即可得到回补。

5 结语

（1）通过取水可持续性分析，项目取水不会造成地下水位持续下降，取水可行。

（2）通过典型年供水可行性分析，本论证单元在90%设计保证率情况下，可满足规划水平年的供水需求。

（3）通过连续枯水年的供水风险分析，本论证单元在1999～2002年连续枯水年条件下，能保证规划水平年的供水需求。

（4）论证2020规划水平年开采量732.0万m3，分别占多年平均地下水资源量和可开采量的67.8%、84.7%。在典型年的年度调节计算中，2020规划水平年开采条件下均无需动用当年调节储量。

（5）在典型年灌溉高峰期（5月份）调节计算中，2020规划水平年开采条件下仅需动用当月调节储量的0.5%。

（6）连续枯水年组中，规划水平年的年度最多动用当年调节储量的2.9%，灌溉高峰期（5月份）最多动用月初调节储量的1.0%。

（7）由于枯水条件下所动用的储量在丰（平）水期或丰（平）水年即可得到回补，因此供水水源可靠。

［1］尉成海.辽宁省水资源管理［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2006.

［2］王殿武.现代水文水资源研究［M］．北京：中国水利水电出版社，2008.

［3］王兵.铁岭市水资源公报（2011~2012）［R］.2012.

［4］辽宁省水文总站.辽宁省地表水资源［R］.1984.