佳县毛一渠灌区水资源供需平衡与节水改造效益分析

张飞飞，赵 丹

（1.佳县水利工作服务中心，陕西 佳县 719299；2.陕西山河水利技术有限责任公司，陕西 榆林 719099）

毛一渠灌区老化失修，破损严重，灌溉效益日益下降，为提升灌区灌溉管理效益，规划对灌区实施节水改造，故本文对灌区水源进行供需平衡分析，并对节水改造效益进行评价。

1 概况

佳县属中温带半干旱大陆性气候区，多年平均降水量395 mm（其中7 月～9 月降水占全年降雨量的68.2%，且多以暴雨形式出现）；春季少雨干旱，夏季炎热多雨，秋季秋高气爽，冬季寒冷干燥、少雪，属干旱区。毛一渠灌区位于佳县境内佳芦河上游，工程枢纽位于佳芦河上游王寨村，控制流域面积182.8 km2，设计灌溉面积0.96 万亩，有效灌溉面积0.36 万亩，恢复灌溉面积0.6 万亩，灌区改造涉及王家砭镇、通镇2 个乡镇，其中王家砭镇有雷家坬、打火店、马军王、旧寨、柳树村、窑湾、王寨，通镇涉及的村子有李家塌、史家沟、页梁湾。

2 存在问题与改造必要性

2.1 存在问题

对毛一渠灌区工程实际情况进行调查，发现灌区存在的主要问题有：毛一渠渠首滚水坝破损严重，农民临时用沙袋封堵蓄水，蓄水调节能力严重下降；毛一渠东渠多是农民自行修建的渠道和临时渠道，这些简易水利设施，水利用率低，而且没有保证，渠道衬砌率低；工程设施老化失修严重，配套情况差。已成为制约灌区农业实现可持续发展的问题瓶颈。

2.2 灌区节水改造必要性

毛一渠灌渠始建于1955年，蓄引佳芦河干流之水，由于灌区长期工程投入不足，基础设施建设相对落后，工程设施更新改造迟缓，致使灌区效益衰减，粮食产量低而不稳，且有下滑趋势，特别是骨干工程的干渠。干渠总长34 km，支毛渠均为土质渠道；原设计引水流量0.84 m3/s,灌溉面积410.61 hm2，由于年久失修，渠道淤积、冲刷、毁损、渗漏严重，现状引水量大幅减少，渠系水利用系数不足0.2，已远远不能满足农业生产发展的要求。为确保灌区灌溉效益，急需对灌区进行改造建设。

3 项目区水量平衡分析

3.1 年度项目区可供水量分析

项目区目前仅有毛一渠灌区利用地表水进行灌溉，其他均无灌溉，故本次只考虑地表水，地下水不予考虑。佳芦河毛一渠渠首枢纽以上流域无水文站，下游有申家湾水文站，枢纽以上降雨径流特性利用申家湾水文站径流特性加以说明。

（1）径流年际变化大、年内分配不均。佳芦河的径流主要由降水形成，水情随降水的变化而变化。河流的水量，汛期主要由降水补给，枯水季节依靠稳定的地下水补给，径流年际变化大、年内分配不均。据申家湾站1956年～2004年49年实测资料统计，多年平均径流量6290 万m3，最大年径流量16890 万m3（1970年），最小年径流量1813 万m3（2000年），最大值和最小值分别为平均值的2.69 倍和0.29 倍；汛期7 月～9 月径流量占全年径流量的49.9%，枯水季节12 月～2 月径流量仅占全年径流量的11.6%。

（2）水流含沙量大。据佳芦河1956年～2004年实测资料分析，多年平均含沙量为99.4 kg/m3。沙量主要集中在汛期，汛期7月、8 月两个月沙量占年沙量的89.7%。

毛一渠渠首枢纽流域缺乏实测资料，根据毛一渠渠首枢纽流域径流特点及现有的水文资料情况，采用申家湾水文站面积比拟法并考虑降雨修正进行计算（枢纽以上面雨量为434.0 mm，申家湾站以上面雨量为417 mm），计算得设计流域多年平均径流量为1220 万m3，不同频率年径流量计算成果见表1。申家湾站长系列资料计算，具有代表性。毛一渠渠首枢纽无实测资料，其年内月分配借用申家湾站，其径流年内月分配见表2。

表1 不同频率年径流量计算表 单位：万m3

表2 毛一渠渠首枢纽多年平均径流年内月分配表 单位：万m3

毛一渠灌区取佳芦河水为水源，灌区灌溉多年平均可供水176.25 万m3。

3.2 项目区现状年需水量分析

（1）农业灌溉需水量

项目区现状灌溉面积0.96 万亩，项目区种植以玉米作物为主。现状年毛一渠灌区灌溉水利用系数为0.40。根据《陕西省小型农田水利基本建设项目节水改造实施方案编制指南》，佳县位于陕北黄土丘陵沟壑区。项目区农作物均以种植玉米为主，由于灌区气候等原因，每年只能种植一茬作物，复种指数1.0。灌区作物玉米种植面积为9600 亩，种植比例为100%。根据有关试验研究资料，以及实际种植情况,灌区各类作物灌溉制度情况见表3。

表3 灌区各类作物灌溉制度确定表（50%）

现状年，毛一区项目区灌溉水利用系数为0.40，灌溉定额为262.5 m3/亩，则毛一渠灌区在50%灌溉保证率情况下，需水量为252 万m3。

（2）其它用水量

本项目主要为农田灌溉，故不考虑居民用水量，也无工业用水。生态环境用水仅指河道外生态环境的用水量，即城镇绿化、美化环境、河湖补水等。根据实际资料分析，生态环境用水可按总用水量的5.0%计算，经计算生态环境用水量为12.6 万m3。

综上所述，毛一渠灌区现状年在50%保证率情况下，共需水264.6 万m3。其中农业灌溉需水量252 万m3,生态环境用水12.6 万m3。

（3）项目区供需水量平衡分析

从项目区现状年需水量平衡计算知，2020年的需水量为264.6 万m3，可供水量176.25 万m3，缺水88.35 万m3。

3.3 项目设计水平年供需平衡分析

（1）农业灌溉需水量预测

项目区现状灌溉面积0.96 万亩，主要种植玉米。由于灌区气候等原因，每年只能种植一茬作物，复种指数1.0。项目实施后，灌区作物种植面积及比例、灌水次序、天数、灌水定额、综合净灌溉定额均不变。项目实施后，渠道灌溉水利用系数由0.4变成0.7，综合毛灌溉定额为150 m3/亩，项目区在75%灌溉保证率情况下，水平年农业灌溉需水量为144 万m3。

（2）其它用水预测

工业和生活用水没有，规划年生态环境用水可按总用水量的5.0%计算，经计算生态环境用水量为7.2 万m3。

综上所述，项目区水平年在75%灌溉保证率情况下共需水151.2 万m3。其中农业灌溉需水量144 万m3,生态环境用水7.2万m3。

（3）项目区供需水量平衡分析

项目区水资源供需平衡分析表见表4。从表4 可以看出：水平年需水量为151.2 万m3，可供水量176.25 万m3，余水25.05 万m3。也就是说，通过项目区灌区节水改造和高效节水的实施，灌溉水利用率提高了，总的需水量减少了，项目区需水量和供水量基本保持了平衡。

表4 设计水平年75%保证率各项目区供需平衡计算表 单位：万m3

4 节水灌溉效益分析

4.1 投资预算

工程预算总投资360.45 万元，调整投资288.36 万元。

4.2 工程效益分析

（1）灌溉效益

项目实施后0.96 万亩平均每亩灌溉增产50 kg/亩，单价1.8 元/kg，按照灌区近年作物灌溉增产调整数据及本地区2020年农产品综合价格计算后，灌溉效益为86.4 万元，灌溉效益分摊系数0.4，则水利灌溉分摊效益为34.56 万元。

（2）节水效益

改造前现状作物亩均用水量262.5 m3/亩，节水改造后作物的亩均用水量150 m3/亩，亩均节水为112.5 m3，共节水67.5 万m3。农业灌溉节水效益0.2 元/m3计，产生效益13.5 万元。则项目建成后总的效益为48.06 万元，6年便可以收回。

（3）社会效益和生态效益

随着项目区末级渠系改造项目的实施完成，实行农渠口计量收费，使用水户用明白水，交明白钱，减少了水事纠纷，减轻了灌区农民的负担，建立了良好的灌水秩序；同时由于工程的改造，渠道输水能力提高，可使灌溉周期由原来的10天缩短到5 天，抗旱能力增强，灌溉保证率提高，其社会效益十分显著。

依据以上增量效益和增量费用流量分析结果，该项目具有良好的国民经济效益，项目是可行的。

5 结语

毛一渠灌区地处黄土高原佳芦河上，要实施节水改造项目一是要论证其水源是否可靠，二是要评价其节水改造后的灌溉效益是否大于投资建设，值不值得进行资改造。采用水资源平衡法经过分析评价，可知毛一渠首水源充足，可供水量大于灌区农作物的需水量。改造后，节约了水资源，增加了粮食产量，其获得的经济效益在6年之内便可以收回，特别是产生的社会效益和生态效益是无法用经济估量的，项目完成可以进行实施。