山阳县新增小型农田水利项目水资源供需平衡分析

李 英

（商洛市水电勘测设计院,陕西 商洛 726000）

山阳县地处秦岭南麓的流岭与郧岭之间,是以低、中山为主体的八山一水一分田的土石山区。为了有效利用当地水资源,解决田地靠天吃局面,需对2017 年度农田水利项目水资源供需平衡进行分析。

1 概况

山阳县2017年小型农田水利项目年度实施方案涉及户家垣镇,项目区属北亚热带向暖温带过渡的季风性半湿润山地气候,多年平均降雨量为709 mm,年际变化较大,最多年可达1118.1 mm,最少年仅525.3 mm。户垣镇位于山阳县城西南40 km处,镇域面积162.8 km2,辖康家岭、党塬、寺坡、桃园、九湾街等22 个行政村,115 个村民小组。镇域地处流岭、郧岭西段,植被较好,草坡面积大。金钱河由西北向东南穿境而过。形成河谷川地,土地肥沃。项目受益村包括桃园村、寺坡村、党垣村、康岭村4 个村。共有耕地面积39840 亩,灌溉面积6040 亩,其中小型灌区4735 亩,纯井灌区1184亩。机井数量为66 眼,总装机198 kW,输水流量小于1.0 m3/s的灌溉渠道23.7 km,防渗长度7.9 km,配套渠系建筑物35 座。

2 项目工程存在的主要问题

现有水利工程普遍存在工程总量不足,规模偏小,建设标准低；投入不足,配套不完善,覆盖率低,年久失修,病险严重等问题,导致水资源利用不足,灌溉保证率低,供水不安全等,不能有效地解除旱灾的威胁,严重制约了项目区农业生产的发展。

2.1 水利化程度低

大量具备灌溉条件的耕地缺少灌溉水利设施,约占60%。主要原因是长期以来水利建设资金投入不足,无法兴建水利设施,导致水利基础设施建设严重滞后于农业经济社会发展。一些地方由于坡度较大或土地零星分散等原因,单位投资过大,亩均投资较大,无法兴建传统水利设施。

2.2 灌区水利设施老化及损坏严重

灌区配套的渠道设施大部分老化、砌石渠道表面损坏严重,灌溉水利用系数约为0.4,水量损失的80%为渠道渗漏,致使灌溉面积严重下降。另外,一些小型的灌溉设施,分布零散,无人管理,由于淤塞、损坏,绝大多数处于停运状态。

2.3 灌区水利设施配套不完善,节水改造滞后

现有灌区特别是较大灌区的渠道防渗率低。截止2016 年,项目区灌溉渠道36.1 km,衬砌30.6 km,渠道衬砌率为84.8%,仍有5.5 km为土渠。近几年国家投入资金对灌区进行了改造,但由于投入资金量小,只能对重点部位的干支渠道进行加固改造,而大范围的末级渠系仍没有得到配套,使用效益极低。

由于以上原因,导致有限的水资源得不到充分利用,设施有效灌溉面积逐年下降,粮食生产不能稳产高产,且严重制约了农村产业结构的优化调整,影响了农村经济的快速发展。

3 项目区水资源供需平衡分析

3.1 项目区需水量分析

（1）农业需水

山阳县主要粮食作物有小麦、玉米、水稻、薄膜洋芋、茶叶、油菜以及秋杂,复种指数为1.9。本项目实施的灌溉面积为7460 亩,其中渠灌1450 亩,管灌6010 亩,渠道灌溉水利用系数为0.76,管道灌溉水利用系数为0.85。设计水平年综合灌溉制度见表1。

表1 设计水平年（2020 年）灌溉制度（75%）

低压管道输水灌溉工程控制总灌溉面积为6010 亩。灌溉用水从桃园村磨坊湾组位置处引水堰由管道自上而下引水浇灌。灌水定额：

式中：m设为设计灌水定额,mm；h为计划湿润层深度,一般大田作物取0.4 m~0.6 m；β为田间持水率,%；β1为土壤适宜含水量（重量百分比）上限,取田间持水量的85%~95%；β2为土壤适宜含水量（重量百分比）上限,取田间持水量的60%~65% ；γ土为计划湿润层土壤干容重,t/m3；γ水为水容重,t/m3。

这里仅以需水量较大的大田作物玉米孕穗期为对象进行计算。计划湿润层深度h取50 cm,根据工程区土壤特点（主要为粘质壤土,部分中壤土）,值在30%~35%,取30%；β1取95%,β2取65%；γ土在1.30 ×103t/m3~1.45 ×103t/m3之 间,取中值1.375×103t/m3；γ水为1.0×103t/m3；则：

根据实际情况,确定设计灌水定额为40 m3/亩。全生育期玉米灌水3 次。

设计水平年灌溉需水量计算：灌溉面积为7460 亩,其中渠灌1450 亩,管灌6010 亩,灌溉需水量为342.08 万m3。

（2）城乡居民生活用水

根据《陕西省行业用水定额》,陕南商洛城镇居民生活用水定额为38 m3/（人·a）,农村人口用水定额为18 m3/（人·a）（含散养的牲畜用水量）,现状年项目区人口数1.06 万人（全为农村人口）,人口自然增长率采用6‰。

经计算,设计水平年人口为1.09 万人,设计水平年居民生活用水量为19.62 万m3。

（3）其它用水

项目区属于农业区,无工业,因此本次不再计算项目区工业用水。环境及生态用水为灌区的绿化用水和湿地补水等,按当地居民生活用水的10%计列,为1.96 万m3。综上所述,项目区需水总量为363.66 万m3。

3.2 项目区可供水量分析

项目区的可供水量主要由地表水和地下水构成。

（1）地表水

①水源情况

地表水设计从金钱河取水,具体为：在金钱河流域户垣镇桃园村上游1 km位置处新建折线形实用堰1 座,堰长60 m,集水面积1549.3 km2,深泓以上1.5 m,深泓以下2.0 m,主要用于抬高水位利于引水,为寺坡村、党垣村种植的水稻、莲菜以及小麦的作物提供水源,种植面积7000 亩左右,本次设计堰首引水流量为0.51 m3/s。项目区引用水源均发源自秦岭南麓中、高山区,森林植被较好,降雨量丰富,径流量稳定。各河沟上人烟稀少,无采选矿业、化工等污染源,河水清澈,水质良好,径流含沙量甚微。沿河群众生活、灌溉用水大多直接汲取河沟径流,水质满足农作物灌溉要求,是项目区地表水的主要水源。

②水量计算

金钱河上游南宽坪镇下坪村设有南宽坪水文站,建于1959 年1 月,站址控制流域面积3936 km2,有实测水位、流量、泥沙、降水和蒸发等水文资料。项目区水文比拟法以南宽坪水文站为参证站,对南宽坪水文站年径流量实测资料系列进行频率分析,成果见表2,所得结果按水文比拟至项目区处。

表2 南宽坪水文站不同频率设计年径流量成果表 单位：亿m3

项目区的水资源量多年平均来水量为5.11 亿m3,P=50%来水量为4.41 亿m3,P=75%来水量为3.42 亿m3。设计水平年（2020年）项目区引水、蓄水工程改造、建设完成,项目区可供水量达到513.21 万m3。

由于项目区降雨量丰富,在一些无条件引用河沟径流的高海拔地区,通过修建水窖,汇集雨水,用于生活和浇灌农田。设计水平年项目区蓄积雨水总量为2.02 万m3。

③水源可靠性分析

金钱河为常年流水河流,户家垣镇桃园村堰闸位于金钱河流域,工程断面以上流域面积1549.3 km3,平均年径流量5.11 亿m3,75%频率的年径流量为3.42 亿m3。根据《商洛地区水文手册》,金钱河流域75%来水年径流分配系数,得到各月径流量,见表3。

表3 75%来水年径流量各月分配表

经计算,在保证率为75%时,金钱河枯水日平均流量为3.56 m3/s,大于堰首引水流量0.51 m3/s,满足渠首设计流量要求。

（2）地下水

项目区地下水的类型主要是潜水,在项目区分布不均。地下水的补给来源主要以降水和地表水渗入补给。由于底层岩性、地质构造、地形地貌的差异,地下水分布很不均衡。工程区地下水可分为三类：一是基岩裂隙水,多分布于中低山区；二是潜水,多分布于松散覆盖层的空隙中,如河床、漫滩、河谷阶地等；三是溶隙水,主要分布于石灰岩地区,常以泉水出露地表。地下水主要是由降水和地表水渗入补给,基岩裂隙水和溶隙水又多以泉水出露,排泄于河流。中低山区以地下水补给河水为主,河谷阶地以河水补给地下水为主。

地表水和地下水水质良好,对混凝土无腐蚀作用。据资料分析灌区河水的水化学类型为HCO3-—SO42-—K++Na+和HCO3-—SO42-—K++Na+—Ca2+型；地下水的水化学类型 为HCO3-—K++Na+—Ca2+和HCO3-—SO42-—K++Na+型,地下水对钢筋及混凝土无侵蚀性。设计水平年年均地下水开采量11.30 万m3。

（3）设计水平年可供水量设计水平年均可供水量526.53 万m3,其中引地表水515.23 万m3,开采地下水11.30 万m3。

3.3 项目区水资源平衡分析

设计水平年项目区可供水量526.53 万m3,项目区需水量363.66 万m3。项目区水资源供需平衡结果为设计水平年满足农村生活和灌溉后,项目区富余水量为162.87 万m3,水资源供需平衡,见表4。

表4 设计水平年项目区水资源平衡分析计算表 单位：万m3

4 结语

山阳县水资源分布不均,开展农田水利建设进行节水灌溉,必需对项目区水资源进行评价论证。通过分析探讨山阳县2017 年农业节水灌溉项目区地表地下可供水量、农作物需水量,经过供需平衡对比可知,水源充足,农田水利建设完全可行,既节约了水资源又保障了农作物生产灌溉,为促进当地节水农业发展奠定了基础。