雷惠渠灌区节水改造水资源供需平衡分析

王振军，刘 涛

（榆林市横山区水利灌溉管理工作站，陕西 榆林 719000）

1 概况

雷惠渠灌区地处陕北黄土高原，始建于1943 年，是无定河流域第二大灌区。灌区以无定河为水源，以有坝侧向引水。灌区受益范围包括雷龙湾、横山、波罗3 个乡镇4.5 万人。设计引水流量4.3 m3/s，有效灌溉面积2.2 万亩。雷惠渠灌区是横山区水稻、玉米的主产区，为促进当地经济社会可持续发展提供了重要保证。经过七十多年运行，加之灌区设施建设的先天不足，灌区工程设施年久失修老化破损严重，供水保证率由设计的95%降为40%，进行灌区节水改造项目迫在眉捷。

2 水资源分析

雷惠渠灌区属黄河流域，区内水资源相对较为丰富。

地表水：无定河为区内主要地表水资源，也是该灌区的唯一灌溉水源，区内流长35 km 左右，多年平均径流量42422 万m3。地表水属重碳酸盐水，矿化度一般低于2 g/L，绝大部分为好的和比较好的灌溉用水，现已建成的各类坝库储水矿化度均为1 g/L～2 g/L 的微咸水，符合灌溉水质要求。

地下水：灌区内地下水埋深较小，约在0.5 m～4.5 m 之间；其补排条件和赋存运移条件较好，补给主要靠大气降水入渗补给、灌溉回归补给和灌区右翼山区地下水侧向径流补给；其排泄主要靠潜水蒸发和地下水侧向径流排泄，一年中多数时间无定河为灌区地下水侧向径流排泄通道。该区生活用水为地下水，但占其排泄比例较小。由于灌区减小，尚未以独立单元进行区域地下水资源评价，根据现场勘察，估计管井或大口井单井出水量在60 m3/h 以上。地下水水质良好，矿化度小于1 g/L，是较好的灌溉用水和饮用水水源，具有很好的开发利用价值和前景。

3 项目区水资源平衡分析

3.1 灌区面积

雷惠渠灌区现有耕地9.02 万亩，人均耕地2.2 亩，耕地中99%以上为基本农田，粮田占地约为79%左右，经济作物占地约为19%左右，林果占地不足2%。原设计灌溉面积2.5 万亩，现有效灌溉面积2.2 万亩。该灌区地处无定河河谷川道区，地势较平缓，土壤肥沃，水肥气热条件良好，为宜耕宜农土壤。土壤类型按农业土壤分类属淤土，按土壤的力学性质划分属沙壤土。

3.2 种植结构

雷惠渠灌区农业生产包括种植业和养殖业，以种植业为主。由于灌区地处无定河川道区，地势相对平坦，土地肥沃，光照充足，灌水便利，为榆林市粮油主产区。因此，种植业以农作物种植为主，主要农作物包括水稻、玉米、花生、西瓜、蔬菜、谷子、大豆等，以种植水稻、玉米、花生、西瓜、蔬菜作物为主，其中水稻和玉米占总种植面积的87%，复种指数为1.0。由于陕北地区干旱、半干旱气候特点，灌区农作物多年平均亩产量为旱地的4 倍以上，玉米亩产达700 kg/亩以上。无定河川道区的水稻种植历史悠久，久负盛名，但其耗水量较大，随着榆林地区工农业的发展、特别是能源化工基地的建设和城市化水平的提高，该地区水资源供需矛盾将愈加尖锐，高耗水的生产行业将被淘汰，因此，该灌区的水稻种植面积将被逐步压缩，最终，水稻种植将仅限于因地下水位高，存在渍害和盐碱问题，不宜改种旱作物的部分区域。

3.3 水量供需平衡分析

雷惠渠灌区是以无定河为水源的渠灌区。通过对灌区水源来水量、灌溉用水量分析计算，采用设计代表年法进行灌区水量平衡分析。

3.3.1 可供水量分析计算

（1）年径流量频率分析

雷惠渠灌区渠首位于无定河赵石窑水文站附近，故采用赵石窑水文站水文资料进行来水量分析计算，该站具有1956年～2005 年50 年实测径流资料，为了保证长系列水文资料的一致性，根据水量平衡分析的原理和需要，对实测径流资料进行还现一致性处理。其年径流量频率曲线见图1，保证率50%的典型年为1977 年，保证率75%的典型年为1980 年和1983年，各典型年月径流量见表1。

（2）来水量计算

根据年径流量频率分析和实测径流资料，其保证率50%的设计代表年为1977 年。保证率75%的设计代表年为1980年和1983 年。各设计代表年年径流量及年内分配见表1。

图1 无定河（赵石窟站）年径流量经验频率曲线

3.3.2 灌溉用水量分析计算

（1）作物种植比例

目前，雷惠渠灌区农作物以种植水稻、玉米、花生、西瓜、蔬菜等作物为主，复种指数达100%。目前，雷惠渠灌区作物种植面积及比例见表2。根据榆林市今后逐步压缩水稻种植面积的农业种植结构调整政策，鉴于雷惠渠灌区目前水稻种植区部分区域地下水位高，存在渍害和盐碱问题，不宜改种旱作物的实际情况，灌区节水改造后水稻种植面积由灌区节水改造前的1000 亩压缩至灌区节水改造后的500 亩。灌区节水改造后作物种植面积及比例见表2。

表2 雷惠渠作物改造前与改造后的种植面积及比例

（2）作物灌溉制度与灌水率

从作物种植比例看出，雷惠渠灌区节水改造前以玉米、水稻种植为主，分别占作物种植面积的81%和6%，灌区节水改造后以玉米种植为主，占作物种植面积的80%。因为花生、西瓜、蔬菜改造前后灌溉定额没变化，所以这里不探讨，仅探讨玉米、水稻的灌水率。根据灌区多年运行实际，灌区节水改造前主要作物50%保证率的灌溉制度与灌水率见表3。根据有关灌溉试验研究资料、灌区多年运行实践，以及灌区节水改造后管理措施的变化等，该灌区节水改造后主要作物50%保证率的灌溉制度与灌水率见表3。

表3 雷惠渠灌区节水改造前、后各类作物灌溉制度

续表3

（3）灌溉需水量计算

根据主要作物的灌溉制度、灌溉面积，有关公式W净=∑miωi计算的灌溉需水量。

（4）灌溉用水量及用水过程计算

通过分析计算，灌区现状和节水改造后，50%设计水平年灌溉用水量及用水过程，结果见表4、表5。灌区现状和节水改造后，渠系、田间和灌溉水有效利用系数分别为：

灌区现状：η干=0.786，η支=0.604，η斗=0.897，η农=0.89，η田=0.87，η=0.506。

灌区节水改造后：η干=0.96，η支=0.92，η斗=0.975，η未衬斗=0.897，η农=0.89，η田=0.87，η=0.709。

表4 雷惠渠灌区50%设计代表年灌溉用水量计算表（改造前）

表5 雷惠渠灌区50%设计代表年灌溉用水量计算表（改造后）

3.3.3 水量平衡计算

根据以上来水量与灌溉用水量及用水过程计算结果，进行水量平衡计算，灌区现状和节水改造后水量平衡计算结果见表6。

从表6 用水量、来水量及其过程和水量平衡计算结果可以看出：灌区现状和节水改造后，50%设计水平年的来水量，均满足灌区灌溉用水要求，且引水量均不超过来水量的1/3。

3.3.4 灌溉节水量计算

根据灌区现状和节水改造后50%设计水平年灌溉用水量计算结果（见表6）。灌区节水改造后，50%保证率的灌溉用水量从改造前的717.7 万m3减少到436.4 万m3，年节水281.3 万 m3，节水效果显著。

表6 灌区现状与节水改造后50%水量平衡计算表 单位：万m3

3.3.5 远期种植调整后水量平衡预估

根据榆林市国民经济发展规划（远期）和水资源利用规划，为适应未来榆林市城市化发展水平和水资源承载力，远期榆林市农业生产结构将做进一步调整，灌区农业种植结构也将相应调整。假定调整后的农、经比例将从节水改造后的5∶1 调整为3∶1，远期灌区农作物种植比例为水稻为500 亩，种植比例占4%。玉米为11000 亩，种植比例占73%。西瓜为1000 亩，种植比例占6%。花生为500 亩，种植比例占4%。蔬菜为2000 亩，种植比例占13%。

根据进一步调整后的作物种植比例和改造后作物灌溉制度，计算远期50%水平年用水量为469 万m3，年用水量较节水改造后436.4 万m3增加32.6 万m3，来水量满足灌区灌溉用水要求，且引水量仍不超过来水量的1/3，渠道断面设计加大流量即可满足引水要求。

4 结语

黄土高原区灌区水资源较为紧缺，如何提高灌区灌溉效益一直是个有争议的问题。通过对雷惠渠节水改造水资源供需平衡分析，可见，灌区节水改造后效果显著，年节水达281.3 万m3；远期种植结构调整后，年用水量虽然增加32.6 万m3，来水量仍可满足灌区灌溉用水要求，可见节水改造的效果巨大。