夏县2014年高效节水工程水资源平衡分析

2020-10-16李闯

山西水利 2020年5期

李闯

（运城市水利勘测设计研究院有限公司，山西运城044000）

夏县位于运城市东约20 km，是农业大县，经济收入主要靠农业。夏县国土面积1 352.6 km2，总耕地面积4.24万hm2，其中粮食种植面积2万hm2，棉花0.36万hm2，水果种植面积0.69万hm2，蔬菜种植面积1.40万hm2。近年来，随着国家对农业结构调整和农业生产投入加大，蔬菜和果林等经济作物种植比例不断提高，高水肥农业发展迅猛，农业用水需求大幅增加。

“水利是农业的命脉”，夏县地表无水、地下水资源有限，且连续多年的大量开采，地下水已处于严重超采状态；根据《山西省运城市第二次水资源调查评价报告》结果，该县主要农业生产区均属于地下水严重超采区。水资源严重不足的现实，已对当地农业经济的持续快速发展造成了不良的影响，发展节水灌溉已成为缓解水资源供需矛盾的有效途径。

1 项目概述

按节水灌溉技术划分，夏县2014年高效节水工程分为两个区：一是末级渠系配套工程区，包括禹王乡的西秦、中秦、东浒、东浒庄；裴介镇的西浒、营里、鲁因、高家堰、毛家堰等村；发展渠道输水灌溉，节水灌溉面积0.12万hm2。目前，各村的农业灌溉水源主要以地下水为主，但水资源量远远不能满足作物灌溉需要，虽然尊村引黄在夏县有规划供水量，但自1993年八干夏县分干渠建成至今，农水工程迟迟没有配套到位，受益面积有名无实。二是井灌区（管灌区和涌泉灌区），为胡张乡的枣园村、西下冯、胡张、王村、东张南、西张南、其毋、张村、郭村、西谷等村，发展管灌、涌泉灌节水灌溉，面积0.21万hm2。近年来这些村的油桃等经济作物发展速度很快，现有的灌溉工程普遍存在配套不到位、规划不合理等问题，急需发展高效节水灌溉技术，尽快完善现有灌溉的配套工程。

2 项目区存在的主要问题

2.1 引黄灌溉配套工程效益不能发挥

覆盖夏县的尊村引黄灌区，灌溉范围为裴介镇的西浒和禹王乡的东浒、西秦、东浒等村，设计灌溉面积0.674万hm2，由八级干渠末引出的夏县分干渠供水，但目前，夏县分干还需要修复，设计的6条支渠中，目前仅修建支渠1条，斗渠4条，可灌溉面积约为0.15 hm2，与设计灌溉面积0.674万hm2的差距还很大。因此，需加快末级渠道的配套设施建设，使其早日发挥工程效益。

2.2 灌溉水利用系数较低

近年来，由于气候干旱，加之经济作物种植面积的不断扩大，农田灌溉用水量不断加大，致使地下水位出现严重下降，机井出水不足，导致机井报废增多，有效灌溉面积减少。另外，灌溉管网经过多年运行，老化失修，跑冒滴漏现象严重，渠系水利用系数较低，加之田间工程配套差，灌溉水利用系数低，浪费水现象严重，急需发展高效农业节水技术，以缓解当地水资源严重不足的矛盾。

3 项目区水资源条件

3.1 灌溉设计标准及设计基准年选择

项目区属于缺水地区，主要以旱作物为主，根据水利部农田水利司编制的《节水灌溉技术选编》要求，考虑到该地区为全省的粮食主产区，且随着农业产业结构的调整和经济作物种植比例的不断提高，灌溉需水量不断增大，故管灌设计保证率取80%，涌泉灌设计保证率取为85%，尊村渠灌区则维持原设计保证率50%，设计基准年选择2014年。

3.2 项目区水资源开发利用状况及可供水量

项目区属于青龙河冲积平原区，项目区2014年高效节水工程井灌区总面积70 km2。根据《山西省运城市第二次水资源调查评价报告》，项目区地下水开采模数为12.88万m3/（a·km2），地下水可开采量为900万m3；现状年机井150眼，灌溉面积0.21万hm2，需水量为889万m3，供水量大于需水量，供水量满足项目用水要求。

末级渠系配套工程为尊村引黄灌区，发展灌溉面积0.12万hm2，经与尊村引黄管理局落实，干渠已配套到位，供水有保障。

因末级渠系配套工程，干渠已配套到位，供水有保障，所以需水量计算中只计算井灌区（管灌区和涌泉灌区）的需水量。

4 灌溉制度拟定

4.1 灌溉水利用系数确定

根据《节水灌溉工程技术规范》（GB/T 50363-2006）要求，大型灌区（尊村引黄属大型灌区）渠系水利用系数取0.55，田间水利用系数取0.9，灌溉水利用系数0.5。纯井灌区管道输水渠系水利用系数取0.95，田间水利用系数取0.9，正常运行井灌区管灌灌溉水利用系数0.85，涌泉灌灌溉水利用系数0.9。

4.2 农作物种植比例

项目区农作物主要以小麦、玉米、棉花、蔬菜、油桃、核桃等为主，随着农村种植结构的调整，油桃，核桃和经济作物的种植面积逐年增大。经调查统计，灌区作物种植情况如下：

管灌区的种植比例为小麦60%，果树（油桃为主）40%，复播60%；涌泉灌区全部为油桃和核桃等经济林。

4.3 设计典型年选择

降水频率计算公式：

式中：p——降水频率；

m——每次降水从大到小的排位序号；

n——序列总数。

根据夏县气象局提供的年降水量资料（1953—2009年），进行频率计算，进而对频率及降水量进行皮尔逊Ⅲ型曲线拟合，拟合的理论频率曲线如下图。

图1洪峰流量频率曲线

通过皮尔逊Ⅲ型曲线拟合，降雨量的均值为535.37 mm，Cv=0.28，Cs=0.42。P=80%降雨频率的设计值为407.0 mm，经比较，与1986年及2008年的降水量比较接近，由于管灌区种植作物多样，其生长期涵盖了全年各个时期，故选择最不利年份时应重点考虑那些生长期多处于干旱季节作物的灌溉要求，很显然，本区主要为小麦及果树作物，经对两年的降雨年内分配进行分析，其中2008年的降雨年内分布对作物生长不利，故最后选择2008年作为设计典型年。各设计典型年各月降水量情况结果详见表1。

P=85%降雨频率的设计值为381.8 mm。经比较，与2008年及1995年降水量比较接近，经对两年的降雨年内分配进行分析，其中1995年的降雨年内分布对作物生长不利，故选择1995年作为设计典型年。按典型年各月所占比例分配各设计频率年的各月降水量，得设计频率年各月降水量分配情况，详见表2。

表1典型年各月降水量情况表

表2设计频率年各月降水量分配表

4.4 灌溉定额确定

作物的灌溉定额直接决定着作物的产量，根据《山西省小麦和作物灌溉试验总结》及项目区多年来的灌溉经验，项目区各种作物高产及相应田间耗水量见表3。

表3各种作物产量及相应的田间耗水量

上表均为田间实行大水漫灌情况下的田间耗水量值。本次设计除小麦和玉米外，油桃将采用涌泉灌节水技术。实行涌泉灌节水技术后，其田间耗水量较大水漫灌将有较大降低。但目前运城市有关灌区的灌溉试验站，还没有做过涌泉灌技术灌溉情况下的实验，故田间耗水量暂参考其与田间大水漫灌比较后的节约灌水量近似值来代表。考虑到降水为全面灌溉，涌泉灌为局部灌溉，两者的灌水方式和质量都有所不同，故经综合分析，本次油桃树的耗水量计算按3 000 m3/hm2计。

通过作物生育期总降水量、降水利用系数、生育期总耗水量等指标计算不同作物生长期的灌溉定额，计算结果见表4。