长治市屯留区高标准农田建设项目水资源供需平衡分析

2022-02-20冯晓曦

山西水利 2022年9期

冯晓曦

（山西水资源研究所有限公司，山西太原 030001）

1 项目区概况

长治市屯留区2022年高标准农田建设项目，共建设高标准农田1533.4hm2，实施高效节水灌溉面积1320hm2，涉及屯留区丰宜镇洼沟村、东下旺村、西下旺村、高川村、茶棚村、里河村6村，耕地面积共406hm2；路村乡许村、路村、官庄村、西兴旺村4村，耕地面积共388.10hm2；余吾镇羊寨村、黄家岭村2村，耕地面积共149.9hm2；康庄园区常珍村、常金村2村，耕地面积共192.47hm2；张店镇张店村、唐王庙村2村，耕地面积共84.92hm2；河神庙乡中城村，耕地面积84.92hm2。

项目区位于屯留区偏东侧位置，属于长治盆地，地貌为冲积平原，属于耕种平地。

2 项目区水资源状况

2.1 水资源总量

根据《山西省水资源评价》（三次评价）成果，长治盆地（2001～2016年）多年平均浅层地下水总补给量13883万m3，地下水资源量13184万m3，地下水可开采量11042万m3，可开采系数0.80。

根据《长治市水资源评价》（二次评价）成果，屯留区（1956—2000年）多年平均地下水资源量5828万m3，地下水可开采量3027万m3，其中，盆地孔隙地下水资源量为3420万m3，可开采量为2804万m3。

2.2 水资源时空分布特点

根据长治市水文水资源勘测站统计成果，2020年长治市屯留区平均降水量为444.9mm，比上年同期降水量低31.1%，比历年同期降水量低20.6%。

降水量年内分配的特点是：汛前1～5月降水量占年降水量的28.0%，比上年同期降水量多25.6%，比历年同期降水量多12.5%；汛期6～9月降水量占年降水量的58.5%，比上年同期降水量少16.0%，比历年同期降水量少21.4%；汛后10～12月降水量占年降水量的13.5%。

2.3 水功能区水质情况

根据《山西省地表水环境功能区划》，项目区位于绛河屯留工业农业用水保护区，2020年长治市对屯留区下达的水功能区水质达标率目标值为66.7%，实际水功能区水质达标率为100%，已完成下达任务目标。

3 灌溉制度

3.1 灌溉保证率

根据项目区实际调查和经验进行分析，参考《灌溉与排水工程设计标准》（GB50288-2018），灌区玉米灌溉设计保证率取50%，蔬菜灌溉设计保证率取75%。

3.2 灌溉定额

项目区种植作物主要为玉米，每年灌溉2次，灌溉周期30d，每次灌溉水15d，50%保证率灌溉定额1263.16m3/hm2，灌溉水利用系数为0.855，净灌溉定额1080m3/hm2，每次灌水定额540m3/hm2；另有种植作物蔬菜，每年灌溉次数10次，灌溉周期100d，每次灌溉水10d，75%保证率计灌溉定额2105.26m3/hm2，灌溉水利用系数为0.855，净灌溉定额1800m3/hm2，每次灌水定额180m3/hm2。灌溉定额符合《山西省用水定额第1部分：农业用水定额》（DB14/T1049.1-2020）要求。

4 水资源供需平衡分析

4.1 需水量计算

项目区实施高效节水灌溉面积1320hm2，主要种植作物为玉米和旱地蔬菜，其中玉米面积占95%，旱地蔬菜面积占5%。项目区部分灌溉面积由项目区内现有机井灌溉，新增灌溉面积717.32hm2（其中玉米671.01hm2，蔬菜46.31hm2）。

项目灌溉用水指标为：种植作物为玉米，地下水灌溉，50%保证率，净灌溉指标为1080m3/hm2；种植作物为蔬菜，地下水灌溉，75%保证率，净灌溉指标为1800m3/hm2。

毛灌溉定额为（灌溉水利用系数为0.855）：种植作物为玉米，地下水灌溉，50%保证率，毛灌溉指标为1263.16m3/hm2；种植作物为蔬菜，地下水灌溉，75%保证率，毛灌溉指标为2105.26m3/hm2。

年灌溉取水量为：玉米种植，地下水灌溉，50%保证率，年灌溉取水量为84.76万m3；蔬菜种植，地下水灌溉，75%保证率，年灌溉取水量为9.75万m3。总年灌溉取水量为94.51万m3。

在取用合理的灌溉用水定额后，项目区年新增灌溉取水量为94.51万m3。

4.2 供水量计算

4.2.1 水源选择

屯留区境内有岚水河、绛河等主要河流，屯绛灌区、襄屯灌区等地表水灌区工程以及城区污水处理厂再生水水源。经调查，项目区所在区域均不在其供水范围内。

项目区位于长治盆地，区域内地下水开采以孔隙地下水为主。2000—2018年末水位动态资料分析计算，长治盆地浅层地下水水位呈上升趋势，年平均上升速率为0.16m，处于稳定上升阶段。根据“关于印发长治市实行最严格水资源管理制度工作方案和考核办法的通知”要求，2020年屯留区用水总量、万元工业增加值用水量降幅、农田灌溉水有效利用系数考核目标，分别为0.71万m3、3.0%、0.55，2020年实际完成情况分别为0.4615万m3、3.5%、0.57，各项指标均在控制范围内。

综合以上分析，确定项目取水方案为：全部取用孔隙地下水进行灌溉。

4.2.2 孔隙地下水补给量计算

灌区地貌为冲积平原，属于耕种平地。盆地区地下水计算以水均衡原理为依据，以现状资料和参数试验分析成果为基础数据。

（1）降水入渗补给量计算

降水入渗补给量计算公式为：

式中：Q降为降水入渗补给量；P为计算区年平均降水量；F为计算区面积；α为降水入渗补给系数。

降水入渗补给系数根据水资源评价成果，为0.15；年平均降水量为574.9mm。经计算，降水入渗补给量为313.68万m3。

（2）山前侧向补给量计算

山前侧向补给量为盆地边山区地下水渗透补给量，包括山丘区基岩裂隙水的侧向渗透补给量和河床潜流补给量。

本次根据地下水位等值线确定地下水流向，采用断面法计算，公式为：

式中：Q侧补为山前侧向补给量；K为渗透系数；D为剖面宽度；M为含水层厚度；I为垂直于剖面的水力坡度，‰。

项目区边界均为耕种平地，水力坡度较小，经计算山前侧向流入补给量较小，可忽略不计。

（3）河道渗漏补给量

盆地边山丘陵发育有大小河流流入盆地，该区地下水埋藏较深，河床岩性颗粒较粗，河水位一般比地下水位高，为河道渗漏段。此次论证灌区产流地类均为耕种平地，河流比较平缓，已不是河道渗漏段，故此次论证忽略灌区河道渗漏补给量。

（4）渠系渗漏补给量

渠系渗漏补给量Q渠系是指灌区进入田间以上各级渠道渗漏补给的地下水量。本次论证，计算区域均按小型机电灌站计算，渠系渗漏补给量在灌溉田间入渗补给量一并计算。

（5）灌溉田间入渗补给量计算

灌溉田间入渗补给量为灌溉引水进入田间后下渗补给地下水的量。小型机电灌站机计算公式为：

式中：Q田为田间入渗补给量；β为灌溉入渗补给系数；Q引为渠首引水量。

项目建成后，渠首设计引水量109.31万m3，灌溉入渗补给系数为0.15，灌溉田间入渗补给量为16.4万m3。

（6）井灌回归补给量

井灌回归补给量Q井是指抽取地下水进入农田灌溉时下渗补给地下水的量，它是地下水的重复量，不属于地下水资源的范畴，计算方法同田间灌溉入渗补给量，不再重复计算。

（7）总补给量计算

经计算，地下水资源量计算面积为36.37km2。

4.2.3 排泄量计算

根据盆地区地下水排泄途径，地下水排泄量有潜水蒸发量、地下水开采量、河道排泄量。长治盆地潜水埋深小于4m的范围为有效蒸发区，项目区内地下水水位埋深较深，因此不考虑潜水蒸发量；河道排泄量为当河水位低于两岸地下水水位时，河道排泄地下水，即为盆地基流。现状条件下，盆地地下水开发利用程度较多，地下水位普遍下降，盆地基流甚微。因此，项目区地下水排泄以地下水开采为主。

4.2.4 地下水可供水量计算

项目区地下水资源量为总补给量减去总排泄量。经计算，项目区地下水资源量为330.07万m3，地下水资源以降水入渗补给为主。

地下水可开采量的多少，取决于补给条件和水文地质条件。根据区域地下水的开采情况，利用开采系数法确定地下水可开采量。开采系数取值0.75，经计算，项目区地下水年可开采量为247.55万m3。计算面积范围内农村生活年用水量37.19万m3，年灌溉用水量22.40万m3，保留上述已批复水量，计算得到项目区地下水年可供水量为187.96万m3。