红山村示范区建设项目水资源供需平衡分析

孙亚兴

(新疆昌源水务科学研究院(有限公司)，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 项目区概况

呼图壁县位于新疆天山中段北麓，准噶尔盆地南缘，隶属于昌吉回族自治州，呼图壁现代化灌区示范区共包含军塘湖灌区的大丰镇7个村(联丰村、红山村、红柳塘村、社区村、十八户村、树窝子村、大土古里村)。在2019年中旬，相关部门启动了对其中的红山村项目区进行建设，工程等别为Ⅴ等小(2)型，建筑物级别为5级，主要目标见下表1所示。在此，本文对红山村项目区水资源开发合理性进行论证分析。

表1 红山村水利工程分项目设计目标

2 水资源供需平衡分析

2.1 水资源需水量计算分析

红山村现有总人口1667人，年末牲畜存栏数为1.3万标准头(只)，农民经济收入以种植业为主、畜牧业为辅。项目区控制灌溉面积1720 hm2，主要种植冬小麦、棉花、玉米、番茄及林地等，目前除了林地(73.33 hm2)外，已全部实现滴灌。

2.1.1 灌区需水项目计算分析

(1)设计水平年和设计保证率

现状水平年取2019年，设计水平年为2025年。根据《灌溉与排水工程设计规范》GB 50288—2018规定，灌区常规灌溉设计保证率取75%，节水灌溉保证率取90%[1]。

(2)国民经济发展指标预测

①人口数量发展预测

现状年项目区总人口S0为1667人，设计水平年人口S计算见公式(1)[2]

(1)

式中：δ为人口年增长率；n为现状年到设计水平年间隔年数，取6。

按年增长率10‰计算，人口预测达到1770人;按年增长率12‰计算，人口预测达到1791人。

②灌区畜牧业发展预测

项目区现状年年末牲畜存栏数为1.31万标准头(只)，根据多年自然增长率，取值20‰，计算公式同式(1)，计算到2025年年末畜存栏数为1.48万标准头(只)。

2.1.2 灌区各项需水量预测

(1)居民生活需水量

参照生活经验，本次设计红山村居民生活用水定额为120 L/人·d[3]，生活用水量见表2所示。

表2 红山村居民生活全年用水量预测

(2)牲畜需水量

参照生活经验，本项目设计红山村牲畜用水定额为5 L/只·d。牲畜用水量见下表3所示。

表3 红山村牲畜全年用水量预测

通过计算可知：项目区设计水平年(2025年)居民生活和牲畜共需水10.55万m3，根据呼图壁县水利局提供资料，项目区现状有两眼生活用井年取水量可达13.00万m3，可满足生活及牲畜用水需求，因此后文不再叙述。

(3)农业需水量预测

①农业种植结构

为了提高农民经济收入、减少灌溉用水量等，必然会对种植结构进行调整，项目区现状年和规划年的种植结构面积对比见下表4所示[4]。

表4 项目区现状年和规划年灌溉面积统计

②灌溉水利用系数分析

灌溉水利用系数η与渠系水利用系数、田间水利用系数有关，计算公式见式(2)。本项目通过理论计算结合GB 50288—2018综合确定，具体见下表5所示[5]。

η=ηs×ηf

(2)

式中：ηs为渠系水利用系数，可用各级渠道水利用系数连乘求得；ηf为田间水利用系数。

表5 各水平年灌溉水利用系数

③灌溉制度及灌水率确定

本项目区的灌溉制度是根据《中国主要作物需水量与灌溉》中作物需水量等值线图、彭曼公式结果、项目区已种农作物实际灌溉水平等综合比较分析后确定。限于篇幅，本文仅列出项目区番茄的灌溉制度(见下表6)[6]。

表6 项目区番茄灌溉制度(现状年和设计水平年一致)

根据GB 50288—2018要求，以累计30 d以上最大灌水率为设计灌水率。通过计算得到本项目灌水率柱状图(见下图1，现状年未显现)，可知：6—8月，灌水率处于高位；项目区现状年和设计水平年灌水率必须不低于0.051 m3/(s·100 hm2)。

④农业灌溉需水量计算

由于现状年的灌溉需水量比设计水平年要多，由于篇幅所限且计算方法一致，在此只计算前者，设计水平年只是列出数据。

现状年灌溉用水量根据实际用水量，对比灌溉制度，测算出分月灌溉用水量，对1653 hm2作物(滴灌)和73 hm2林地(常规灌溉)分别计算并相加[7]，结果见表7、表8所示。经计算：现状年农业灌溉需水总量为1050.35万m3；设计水平年农业灌溉需水总量为928.80万m3。

图1 项目区设计水平年灌水率柱状图

表7 现状年农业灌溉需水总量 万m3

注：灌溉水利用系数为0.7。

表8 现状年林地灌溉需水总量 万m3

注：灌溉水利用系数为0.56。

2.2 水资源供水量及供需平衡分析

2.2.1 供水量计算

根据呼图壁县三条红线分解至红山村的指标：红山村地表水供水量控制指标为613.5万m3，地下水供水量控制指标为324.5万m3。红山村现状年供水总量为938.0万m3，缺口达到112.4万m3。在6、7月份灌溉需求量较大时，短期缺口量会增大至135.1万m3。

2.2.2 短期供需不平衡问题调节

通过计算项目区水资源供需量，可知在该项目投入使用前，红山村会出现暂时性需水大于供水问题，而现状年解决供需失衡问题依靠超采地下水。一旦项目投入使用，便可大幅度降低灌溉用水量，可使红山村全年供需水保持平衡，用水结构合理。

3 结 语

通过计算，红山村项目区在2020年依然会面临水资源缺口问题，预计建设项目在2021年正式投入使用，可解决供需不平衡问题。由此可见，实施呼图壁现代化灌区项目，水利灌溉系统是保证灌区健康可持续发展的基础，也是解决水资源短缺问题的必由之路。