辽宁偏旱地区农业种植项目的水源配置分析

吕晓慧

（辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁沈阳110006）

1 项目概况

大巴镇位于阜新蒙古族自治县东南部，全镇总面积为20200 hm2，其中耕地面积9467 hm2，集中连片，开发潜力较大。但该地区干燥多风，干旱频发，且受地势影响，存在区域性和季节性缺水，水资源利用率较低已严重影响了农业的生产效率。当地处于辽宁西部的低山丘陵区，属于北温带大陆季风气候区，四季分明，雨热同季，光照充足，土壤矿物质丰富，非常适合葡萄生长，同时为优化农业生产结构，提高农民收入，考虑对杜代营子和后朝阳等村平地适当发展葡萄果品项目，通过高效农业发展的新技术和手段，充分利用水资源，大幅提升农业经济效率。

2 需水分析

2.1 不同生育期需水分析

干旱地区最大的特点就是水资源短缺，而水资源又是作物正常生长发育和产量形成的重要条件。提高水分利用效率是发展节水农业的中心目标，旱地农业实践表明，植物可通过御旱、耐旱等机制来调节水分的吸收和利用，使其水分利用具有高度的可塑性。目前，现代葡萄园水分管理科学诊断是否需要灌水有较先进的方法，如应用电偶干湿度计，自动精确地测定细胞渗透势、压力势及水势，预报葡萄水分状况，与喷灌、滴灌系统相配套，自动灌水以供树体水分，在美国、以色列、澳大利亚等地已经广泛使用。我国干旱、半干旱地区，葡萄园在接近最大限度地控制水的径流、渗漏、蒸发之后，如何提高葡萄水分利用效率就成为一个重点研究问题。此次研究结合葡萄园灌溉系统的具体条件，如有正常滴灌设施的可改造成为PRD 滴灌系统；传统大水漫灌方式的则可以采用分根控制性交替小畦式灌溉来提高葡萄的水分利用率。

葡萄生育期一般分为五阶段，包括萌芽期、抽蔓期、花期、果实膨大期和着色成熟期，其中萌芽期一般灌水3～5次，抽蔓期5～7次，花期3次，果实膨大期10～11次，着色成熟期3次，通过长系列排频选出不同保证率下，各典型年葡萄生育期的具体时间段及灌水量情况，见表1。

2.2 典型年需水分析

通过对葡萄灌溉制度分析，选出1975年、1982年和2000年分别作为降雨频率为50%、75%和90%的典型年，灌溉净定额分别为4800 m3/hm2、4875 m3/hm2和5100 m3/hm2。与相关成果中葡萄的定额进行比较，各降雨频率定额基本一致，以此确定50%、75%和90%降雨频率的灌溉净定额分别为4800 m3/hm2、4875 m3/hm2和5100 m3/hm2。

表1 50%降雨频率的不同生育期灌溉情况mm

设施农业是农民致富的最有效途径之一，设施环境直接影响着作物的生长发育，加上化肥、灌溉方式等因素也不同程度影响着果实品质等问题，高效滴灌方式可一定程度上解决这些问题。该项目区葡萄灌溉为大棚，且未来规划配套高效节水措施，以优先利用现有水源的原则，即八道河提水为水源，结合当地农业灌溉方式实际情况确定灌溉水有效利用系数为0.8，则不同频率的灌溉毛定额分别为6000 m3/hm2、6090 m3/hm2和6375 m3/hm2。

经计算得出：3个降雨频率下666.67 hm2的灌溉面积需水量分别为400万m3、406万m3、425万m3。

3 水资源量计算

3.1 地表水资源量

项目区所在流域控制面积为365 km2，提水断面以上没有水文观测实测资料，所在的八道河上游有韩家杖子水文站，其断面与提水断面以上的降水及流域下垫面条件相似，年径流可用韩家杖子站面积比的一次方进行计算。韩家杖子水文站控制流域面积693 km2，多年平均年径流量为1185 万m3。该站观测系列较长，地表径流计算通过韩家杖子站面积比计算得到。

韩家杖子站年径流系列采用1951—2010年，多年平均径流量为2249 万m3。在不同保证率下，选择测验精度较高的年份为代表年，其径流量与设计频率的径流量接近，50%的代表年选择1996年、75%选择2009年、90%选择1981年。经计算，项目区3个保证率的设计年径流分别为724 万m3、326 万m3、199 万m3。

3.2 地下水资源量

地下水资源量补给来源主要是大气降水，补给方式为低山丘陵侧渗补给支流沟谷、一级阶地，再由支流沟谷和阶地补给河道。其它补给量只有河道渗透补给量和少量的灌溉入渗补给量。

由于项目区距离阜新市碱锅水库较近，且同属于绕阳河流域，降水及流域下垫面条件相似，因此，地下水资源量（扣除重复量）计算参考碱锅水库的相关资料，由碱锅水库地下水资源量（扣除重复量）经面积比计算为1233 万m3。

3.3 水资源总量

查《辽宁省水资源》，阜新县统计参数Cv取0.68，Cs/Cv取2.5。项目区在扣除重复量后，多年平均水资源总量为地表水资源量和地下水资源量之和。不同保证率下工程位置处对应的水资源总量见表2。

表2 水资源总量计算成果表

4 供需平衡分析

拟葡萄大棚从八道河提水，即取用地表水。同时，葡萄属于经济作物，保证率应在75%以上，故在不考虑地下水资源量的情况下，将天然径流、地表水可供水量以及灌溉制度分析计算出的月旬灌水量进行分析，计算出75%保证率下的供需平衡情况，见图1。

图1 75%保证率年份的地表水供需平衡趋势图

5 结论

1）根据已有资料可知［1］，该地区地下水含水层富水条件较差，上游地下水已处于多年超采状态，发展葡萄大棚的水源在平水枯水年份，基本无法考虑地下水补给。

2）由于项目区处于辽宁西部干旱地区，年径流小，同时葡萄为经济作物，对保证率要求较高，按月旬分析的地表水供需平衡可见，666.67 hm2的葡萄灌溉面积根本无法保证灌溉水量，年内实际最大灌溉面积只能保证176.53 hm2的灌溉水量。按月旬看，葡萄灌溉最大缺水量在7月上旬，666.67 hm2的灌溉面积缺水量为35.79 万m3。

3）按照节水优先、中水其次、外调水最后的原则，可参考国际上已有范例，考虑将生活污水进行处理后，通过第三类管道输配给葡萄灌溉工程，以达到充分高效利用中水的目的。

4）在中水也满足不了灌溉需求的情况下，可引用项目区位置较近的调水工程（目前已运行），建议可考虑在灌溉高峰期将该水源作为补给水源来提高葡萄大棚的灌溉保证率。