江西马迹岭灌区节水配套改造工程供需水平衡分析

陈洪斌

（湖口县水利技术指导站，江西 湖口 332500）

1 引言

灌区工程建设可以改善灌溉水资源短缺、时空分布不均等问题，具有促进当地经济发展、维护社会稳定等重要意义[1～3]。在长期使用过程中，各项水利建筑难以避免老化、破损等情况，这会对灌区作用的发挥产生不利影响，造成水资源利用效率降低，导致作物灌溉率难以保证[4～6]。因此，准确分析灌区内水资源供需关系是十分必要的[7～10]。

2 工程概况

马迹岭灌区范围内总耕地面积6.05 万亩（其中水田2.87 万亩，旱地3.18 万亩），设计灌溉面积5.28 万亩，现状灌溉面积2.27 万亩。灌区于上个世纪70 年代初建设形成，现有总干1 条，支渠7 条，斗渠36 条，现状渠系完好率21%，渠系建筑物完好率33%，渠系水利用系数0.32。工程设计标准低、质量差、运行多年、工程老化，失修矛盾突出，导致蓄、提水能力差。

3 灌区水资源分析

马迹岭灌区现有中型水库1 座、小（1）水库3 座、小（2）型水库9 座。泵站工程6 座、目前总装机容量310 kW，塘堰37 座。灌区灌溉供水以马迹岭水库为主，其它小型水库为辅，兼有塘坝及提水灌溉工程。

3.1 地表水资源量

马迹岭灌区灌区土地面积66.1 km2，加上马迹岭等水库集雨面积40.94 km2计算水资源量土地面积107.04 km2，南北港过境水面积100 km2。经分析，灌区多年平均地表水资源量（不含过境水）7557×104m3，多年平均地表水资源量（含过境水）15791×104m3，灌区流域面积地表水资源量见表1。

表1 灌区地表水资源量成果表

3.2 现状水资源利用及水资源工程

灌区用水基本上为农田灌溉用水量，灌区设计灌溉面积为5.28 万亩，其中采用本地水源的蓄水工程设计灌溉面积为4.90 万亩，多年平均地表水资源量5373×104m3，蓄水工程设计灌溉面积多年平均占有水量为1542 m3/亩，大于用水总需量，其余0.38 万亩田采用南北港提水工程解决。本区域的天然产水量能满足区域内农业灌溉及居民生活的用水总需求。由于区域内天然来水在年际、年内的分配极不均匀，现状缺水状况主要属工程性缺水，同时，现状条件下的管理水平低下造成水资源浪费严重，也是造成水源紧张的又一重要原因。

3.3 水文资料及测站情况

工程邻近的水文站为铺头水文站（集雨面积185 km2）和梓坊水文站（集雨面积626 km2）等。考虑到铺头水文站流域气候、植被及其下垫面等情况与本工程相近，且根据两水文站的集雨面积，铺头站集雨面积与工程区集雨面积相差小，故本设计采用铺头水文站作为设计依据站。

铺头站位于瑞昌市高丰镇，乌石河中游。该站目前有1980年～2012 年33 年的水位、流量资料。断面水位流量关系基本稳定。铺头水文站年月径流成果见图1。

图1 铺头站实测年月径流成果

图2 多年年平均流量图

（1）径流系列特性

从图1 径流系列中可看出，径流年际内变化大。从图2 可知，最大年平均流量为8.7 m3/s（1998 年），最小年平均流量为2.096 m3/s（2000 年），最大年平均流量是最小年平均流量的4.1 倍。径流年内分配也不均匀，汛期连续5 个月（3 月～7月）径流量占全年径流量的比重达66.27%，其中6 月份最大，占全年径流量的16.27%，10 月至翌年2 月为枯水期，其连续5个月径流量仅占年径流量的19.46%，其中12 月份径流量最小，占全年径流量的2.34%，最大月平均流量29.23 m3/s（2004 年6 月），是最小月平均流量0.27 m3/s（1988 年1 月和12 月）的108 倍。

（2）径流系列的合理性和代表性

铺头水文站的33 年的水位、流量、降水量等水文资料均按照有关的规程、规范的要求进行观测和整编，资料质量可靠。

该系列分别有丰、平、枯水年组，说明铺头站径流系列具有一定的代表性。

对铺头站33 年年平均径流系列进行统计及频率分析计算，求得坝址多年平均流量为4.92 m3/s，CV=0.33，CS/CV=2.5，多年平均径流量为15515.7×104m3。各频率年径流设计成果见表2。

表2 铺头站年平均流量频率分析计算成果表

本灌区以种植水稻为主，因此设计灌溉保证率取85%。

3.4 可供水分析

马迹岭灌区有四个灌片，各灌片水源相互独立，本次设计分灌片介绍各灌片供水水源情况。总干马迹岭水源地灌片、总干其他水源地片区、亭子涧和泉水垄水源地片区、莲花水源地片区。

年平均可供水量有以下两种计算方法:

式中：W 为年平均可供水量；Q 为平均径流流量；T 为时间；N为复蓄指数，取1.2；V 为有效库容。

表3 各片区可供水量分析

4 灌区水量供需分析

4.1 现状水量供需分析

灌区设计灌溉面积5.28 万亩，现有效灌溉面积2.27 万亩。灌区工程节水配套改造后，近期可恢复设计灌溉面积2.98 万亩，远期可恢复设计灌溉面积3.78 万亩。现状作物种植面积见表4。

表4 作物种植面积

根据作物种植面积获取灌溉需水量，各片区供水平衡分析结果见图3。

图3 四个片区现状供需水分析

通过对马迹岭灌区（分区）供需水量计算，在现状水平年，85%保证率条件下，马迹岭灌区可用径流水量及兴利库容可满足本片区有效灌溉面积2.27 万亩需水要求。通过水量调配达到灌区水量供需平衡，经过调配后灌区各片区尚有余水。说明通过水量调配，灌区能满足现状2.27 万亩灌溉面积需水要求。由于灌区目前工程年久失修，渠道淤积断面减小，渠底水量渗漏严重，渠系建筑物不全以及老化，灌溉水利用系数偏低，管理制度不健全，致使灌溉效益远远没有达到原设计要求5.28 万亩。灌区内尚有3.01 万亩农田在枯水年无水或只有少量水进行灌溉。

4.2 节水改造后供需分析

4.2.1 节水改造工程建设内容

根据工程布置和现状实际情况，本次实施低压管道输水灌溉总长度为15.460 km，清淤总长度4.406 km；新建和改造总干渠渠系建筑物4 处，其中新建节(控)制闸2 座，新建斜拉闸1 座，维修改造节制闸1 座（更换闸门设施）；设水表量测设备52 处，流量计量测设备26 处。

4.2.2 改造后供需分析

根据农业“三优一高”的发展要求和湖口县农田灌溉工程规划，灌区经作物种植结构调整后，及本次节水配套改造项目设计方案，对骨干渠道清淤、护砌，因此项目实施完成后灌区灌溉面积可恢复至设计灌溉面积5.28 万亩，远期目标可达到5.55 万亩。主要农作物是水稻、棉花、油菜、蔬菜等。设计水平年种植作物组成见表5。

表5 马迹岭灌区各片区设计水平年种植作物组成表（远期）

根据前面供水和需水计算可知，总干马迹岭水源地片可用径流水量374 万m3及兴利库容775 万m3（马迹岭水库和移山水库兴利库容总和），需水量967 万m3，供水大于需水，可满足灌溉面积1.98 万亩需水要求。供、需水量平衡见图4。

图4 总干马迹岭水源地改造后供需水分析

经过对灌区节水改造，设计水平年马迹岭灌区（远期）水量能满足区内3.78 万亩农田灌溉用水量（总干马迹岭水源地片控制灌溉面积1.98 万亩、总干其他水源地片控制灌溉面积0.99 万亩、亭子涧和泉水垄水源地片控制灌溉面积0.48 万亩、莲花水源地片控制灌溉面积0.33 万亩），改善灌溉面积1.51 万亩。

5 结论

马迹岭灌区在长期使用过程中，渠系建筑物老化、破损、淤积现象较为严重，大大降低了灌区内农田的灌溉保证率，通过分析，现状水资源仅能满足2.27 万亩农田用水需求，节水改造工程建设后，大大提高了水资源利用效率，可在远期实现灌溉5.55 万亩的目标。