十四五期间道旭引黄灌区水资源供需规模预测分析

胡晓平 马新利

(滨州市水利资源开发建设中心，山东 滨州 256600)

我国是缺水国家，北方地区缺水尤其严重。我国一些灌区因建设年代久远，存在水利工程设施质量不高、设计标准偏低、工程效益衰减等问题。水资源工程配套设施不健全，加之严重的水污染导致水环境问题，使水资源供需矛盾更加尖锐[1]。实施大中型灌区续建配套节水改造，以及开展灌区水利工程设施续建配套改造，可减少渠道输水损失，提高渠系水利用系数，从而达到节约水资源的目的。

道旭引黄灌区位于黄河三角洲，灌区内土地肥沃，气候温和，光照充足，适宜农林牧渔全面发展。由于灌区的骨干工程及配套措施受当时技术水平以及财力物力等因素限制，导致灌区水资源利用率偏低，因此，本文对道旭引黄灌区水资源供需规模进行量化分析，分析结果可为灌区是否应进行节水改造提供技术支撑，并为以后灌区的科学发展提供合理化建议。

1 灌区概况

道旭引黄灌区位于山东省滨州市，黄河右岸，东以张东铁路为界，西至淄博市高青县界，南与桓台县为邻。该灌区是在1966年虹吸管引水灌溉的基础上，于1969年改建为引黄闸后逐步发展而成的中型灌区。灌区内土地总面积为25.2万亩，耕地面积17.07万亩，设计灌溉面积16.4万亩，引黄闸设计流量15m3/s，下设总输沙渠1条，南干渠1条，分干渠及支渠47条。

2 灌区需水量分析

2.1 农业灌溉需水量

2.1.1 主要作物组成及生育期

灌区作物以冬小麦、秋作、棉花和春作为主，本次用水分析，春作以春玉米为代表作物，秋作以夏玉米为代表作物，根据近几年来区内农业经济发展统计情况及农作物的种植情况，确定各种代表作物的种植比例和生育期(见表1)。

2.1.2 作物耗水量确定

作物耗水量包括叶面蒸腾和棵间蒸发，与气候、土质作物生长情况、产量、施肥等多种因素相关。对于各种作物的耗水量，因区内无实验资料，参照打渔张以及冶源、潘庄等相邻灌区的实验资料，结合本灌区实际拟定各种作物生育期综合耗水量(见表1)。

2.1.3 设计典型年的选择及有效水量模式分配

根据灌区内现有可查的1952—2011年的实测降水资料，分别计算全年小麦、玉米、棉花等生育期的降水经验频率，据此选择各相应时段的降水保证率接近50%的年份作为设计代表年。根据代表年逐日降水，采用无效降水扣除法，计算各种作物、各生育期的有效降水量。经计算多年平均年降水量为563mm，50%保证率年降水量为552mm。经比较选定1967年作为50%保证率的降水代表年，计算不同作物各生育阶段的有效降水量(见表2)。

表2 道旭灌区灌溉定额及灌水率计算

2.1.4 灌水定额与灌溉定额的确定

依据灌区作物种植结构，作物生育期耗水量和代表年各生育阶段的有效降水量以及灌溉设计规范，确定各种作物的灌水定额和灌溉定额。各种作物各次灌水率按下式进行计算：

式中：q为灌水率，m3/(s·万亩)；a为作物种植比例，%；m为相应作物的某次灌水定额，m3/亩；T为灌水延续天数,d。

灌溉制度拟定中，每天灌水时间是按24h计算的，考虑每天灌水实际不能达到24h，并考虑代表作物以外的需水，因此规划采用净灌水模数q=0.59m3/(s·万亩)。

经计算，综合净灌水定额为170m3/亩。2020年渠系水有效利用系数为0.48，毛灌水定额为354m3/亩。2025年，渠系水利用系数可由现状的0.48提高到0.65，灌水定额为262m3/亩。

2.1.5 农业灌溉用水量

现状灌区灌溉技术比较落后，灌溉水的有效利用系数较低，平均年有效灌溉面积12万亩，毛用水量4248万m3，非充分灌溉4.4万亩，毛用水量720万m3，灌区灌溉总用水量4968万m3。

2025年，灌区骨干工程改造配套完成后，规划灌溉面积达到原设计标准16.4万亩，其中扩大灌溉面积4.4万亩，灌区灌溉总用水量4297万m3。

2.2 工业用水量

灌区2020年工业增加值为20.52亿元，万元工业增加值用水定额为25m3，年用水量为513万m3。2020—2025年间工业增加值年均增幅8%，预计2025年工业增加值达到30.15亿元，万元增加值用水量10m3，2025年用水量预计达到302万m3。

2.3 生活用水量

灌区2020年农村居民15.94万人，城镇居民11.46万人。农村居民生活用水70L/(人·d)，城镇居民生活用水100L/(人·d)，合计年用水量825万m3。根据《滨州市政府工作报告》，灌区范围内人口增长率控制在14‰以内，按照年均14‰的人口增长率计算，滨州市常驻人口城镇化率达到60%左右。预计2025年灌区范围内人口达到29.37万人，其中农村居民11.75万人，城镇居民17.62万人。规划2025年灌区范围内农村居民生活用水80L/(人·d)，城镇居民生活用水110L/(人·d)，合计年用水量1050万m3。现状年与规划年用水量统计情况见表3。

表3 2020年、2025年生活用水量统计

2.4 需水量统计

需水量统计情况见表4。由表4可知，灌区2020年实际用水量为6677.6万m3；2025年实际用水量为6085.6万m3。

表4 需水量统计情况 单位：万m3

3 供水量分析

3.1 地表水

地表水主要包括当地地表径流、过境客水和黄河水。

3.1.1 地表径流

根据灌区1952—2011年实测降水资料统计分析，多年平均降水量为563mm，50%保证率年降水量为552mm，河道多年平均径流量为2560万m3，50%保证率的径流量为1850万m3。根据灌区现有拦蓄工程分析计算，当地地表水年可供水量为780万m3。考虑灌区现有拦蓄工程的完善，预计到2025年地表水年可供水量为1216万m3。

3.1.2 过境客水

内河客水主要包含灌区内三号支沟、支脉河、北支新河、小清河等河道来水，据计算内河客水多年平均径流量为4.33亿m3，50%保证率径流量为3.23亿m3。除去小清河污染水源及汛期不能利用部分，现状工程可供水量为2950万m3。到2025年工程可供水量仍为2950万m3。

3.1.3 黄河水

根据李福军[3]对高村站的统计，1951—2015年黄河山东省内平均入境水量为246.82亿m3。根据黄河水文资料统计分析，自黄河小浪底水库建成运行后，下游来水流量减少，因此黄河来水计算已不能沿用原有长系列水文资料进行。本次采用2005—2015年引水情况分析，引水最多的为2015年，月引水量最大的为2013年4月，达到了1.451亿m3。道旭引黄闸保证率为50%时，可引天数为160天，可引进水量为1.45亿m3。

现今仍采用水利部黄河水利委员会1990年《关于黄河可供水量分配方案的通知》中“八七”分水方案，山东分配黄河可供水量为70亿m3。根据山东省水利厅和山东省黄河河务局《关于印发山东境内黄河及所属支流水量分配暨黄河取水许可总量控制指标细化方案的通知》(鲁水资字〔2010〕3号文)，滨州市的分配水量为8.57亿m3。根据滨州市水利局《关于调配分配我市黄河取水许可总量控制指标的通知》(滨水办字〔2010〕61号文)，滨州市分配道旭灌区引黄量为1950万m3。2025年黄河水可利用量为1950万m3。

3.2 可供水量统计

根据上述分析计算，灌区2020年可供水量为5680万m3，2025年可供水量为6116万m3，见表5。

表5 灌区可供水量统计情况 单位：万m3

4 供需平衡分析

灌区水量供需对比情况见表6。

表6 灌区水量供需对比分析 单位：万m3

通过以上统计结果可以看出，因骨干渠道没有防渗衬砌，2020年灌区干支渠及田间工程不配套，灌区灌溉的利用系数较低，实灌面积达不到设计灌溉面积，仍有4.4万亩耕地得不到有效灌溉，2020年缺水量达997.6万m3。2025年引黄灌区内共需水为6085.6万m3，可供水量为6116万m3，余水量30.4万m3，通过渠道衬砌防渗，大力推广各种形式的节水灌溉，地表水合理调度，可满足灌区16.4万亩灌溉要求。

5 结论及展望

道旭引黄灌区大部分干支渠没有衬砌，灌溉水利用系数低，水资源浪费严重，地表水和地下水现状利用程度不高，过境河道的水质污染严重，黄河来水量呈不断减少的趋势，现状年缺水量达997.6万m3。为满足灌区农业灌溉、工业、生活、生态用水，建议如下：

a.开展水利工程节水改造，渠系水利用系数可由现状0.48提高到0.65，可供水量达6116万m3，可满足灌区16.4万亩灌溉要求。采取节水改造工程措施的同时应结合实施高效灌溉制度并科学调整农业种植结构，根据王爱滨[4]的测算，采取以上措施后节水效果显著，具有非常大的节水潜力。

b.结合滨州市雨污分流民生工程，促进城市雨水资源化利用[5]，使市区内收集的雨水科学组织分流，雨水污染轻，可直接排入城市内河以及周边河湖，可充盈河湖水量，提高地表水的使用效益，且可以增加地下水补给量，涵养水源，改善地区水文地质环境。

c.近年来全球厄尔尼诺现象频发，对我国气候的影响越发复杂，2020 年汛期气候总体上表现为雨多温高、涝重于旱，且气候异常突出、极端事件频发[6]。建议实施以麻大湖为中心的江河湖水系连通项目，合理利用麻大湖的蓄水功能，实现汛期蓄水，旱期供水的调节功能。