平原地区高标准农田项目水资源供需平衡分析

赵永立

（惠济河睢县管理段，河南 睢县 476900）

0 引言

高标准农田水利工程项目区属淮河流域涡惠河水系，惠济河、幸福渠南北纵穿项目区，项目区内总长度16.54 km，现有斗、农沟20条、长20.20 km。地层主要有新第三和第四系松散物积淀而成，一般厚600～1 000 m，蕴藏着较为丰富的地下水。浅层水（埋深60 m以内）地层为第四系，一般厚度20～40 m，含水层厚5～20 m，顶板埋深10～20 m。中深层地下水（埋深分别为60～170 m、170～400 m），主要蕴藏在第四系中、下更新统与第三系沙泥质砂粒石含水层中，含水层厚度分别为5～10 m、10～40 m。主要靠降水入渗补给，具有补给快，水质好，易开采等特性，由于地下水径流微弱，储水条件好，是农业生产主要的供水来源。

1 工程概况

高标准农田水利工程项目建设高标准农田1 866.67 hm2，铺设地埋管道169.68 km，新打机井220眼，机井配套404套，疏浚沟渠8条总长10.66 km，新建桥涵22座等内容，受益人口32 396人。项目区夏粮作物以小麦为主，秋粮以玉米为主，经济作物以、棉花、油料、花生等作物为主，复种指数1.90，年粮食产量1.90万t，农民人均纯收入7 000元左右。

2 水资源利用现状和需求预测

2.1 农业灌溉需水量

睢县总土地面积为9.21万hm2，其中耕地面积为6.55万hm2，根据近几年统计资料分析，睢县夏粮作物以小麦为主，秋粮以玉米为主，经济作物以、棉花、油料、花生等作物为主，复种指数1.90，灌溉定额根据《河南省地方标准用水定额》确定，基本定额调节系数分别为：管道输水0.84、机井提水0.84、灌区规模为中型1.03。农作物种植结构及灌溉定额计算详见表1。

表1 农作物种植结构及灌溉定额表

根据以上农作物灌溉制度分析计算农作物综合灌溉净定额为11.26 m3/hm2，灌溉水利用系数取0.70，则全县农业灌溉需水量为23 717万m3。

2.2 工业需水量

睢县工业总产值为1 618 053万元，根据《河南省地方标准用水定额》，工业万元产值用水量综合指标为50 m3/万元。工业用水见表2。

表2 睢县工业需水量计算表

2.3 生活及其他用水量

睢县内现有常住人口66.81万人，其中农业人口45.61万人，非农业人口21.14万人。根据《村镇供水工程技术规范》及《河南省地方标准用水定额》，农村人口用水定额50 L/（d·人），城镇人口150 L/（d·人），据此计算生活用水量，由于商丘地区已实施多年安全饮水工程，部分人口使用深层地下水，经分析仍使用浅层地下水的人口占总人口的0.40左右，生活用水量见表3。

表3 睢县生活需水量计算表

2.4 其他用水量

除农业灌溉用水、生活用水、工业用水外，还有公共建筑用水、消防用水、环境卫生用水、漏耗及未预见水量等，这部分用水量按生活用水量的30%计。

综上所述，项目区总需水量见表4。

表4 睢县需水量汇总表 单位：万m3

2.5 可供水量预测

睢县多年平均地下水资源量为24 758.59万m3，地表水资源量为7 073.11万m3，扣除1 320.55万m3重复计算量，其中当地平均水资源总量为24 758.59万m3，引黄水8 100万m3。水资源可利用量为32 858.59万m3，其中地下水19 006.03万m3，地表水7 073.11万m3，引黄水8 100万m3，扣除1 320.55万m3重复计算量，见表5。

表5 睢县多年平均水资源总量及可利用量汇总表 单位：万m3

2.6 供需平衡分析

睢县水资源供水总量为32 858.59万m3，需水总量为32 842万m3，需水量小于供水量，供水量满足需水量的要求。

采取开源节流的各项措施：一是尽可能扩大地表水利用量，同时合理开采部分中、深层地下水并充分利用引黄水补源等；二要珍惜水资源，在农田灌溉方面，要采取先进节水灌溉技术降低灌溉定额，同时在各个方面都要节约用水；三是调整作物布局，适当增加耐旱省水作物种桩比例，以缓和供需矛盾。

3 项目区水资源评价与供需平衡分析

3.1 项目区地下水情况分析

根据睢县地下水分布示意图，项目区所在区域为中富水区。项目区紧邻惠济河，且区内引黄补源渠道分布合理，每年地下水补给都能得到很好的保证。

3.2 水资源概况及可供水量计算

项目区可供水量包括地表水和地下水两部分，本次项目区主要灌溉水源为浅层地下水，水质经商丘水环境监测中心化验分析符合《农田灌溉水质标准》，其补给量包括降水入渗、河流侧渗补给及灌溉回归补给三部分。

3.3 降水量

降水入渗补给量按照下式计算：

式中：W1—降水入渗补给量，m3／a；P—年降水量（mm），多年平均降水量为719.80 mm；α—年降水入渗系数，项目区降水入渗系数取0.20；F—地下水补给面积m2，项目区为平原，补给面积按项目区总面积计，为251万m2。

该项目区降雨入渗补给量为：

W1＝1.00×10-3×0.20×719.80×2 511.90×104＝361.61 m3

灌溉回归补给量按照下式计算：

式中：W2—灌溉回归水量，万m3；β—灌溉回归系数，参考《机井设计手册》和当地水文地质资料，0.20～0.35，取0.25；M毛—毛灌溉定额，平均按11.26 m3/hm2，M毛=152÷0.67=253 mm；A—灌溉面积，2 511.90 hm2。

计算得：回归补给量W2=10×0.25×2 511.90×253=158.88万m3。

河道侧向补给量按下式计算：

式中：W2——侧向补给量，m3；K——渗透系数，K=13 m/d；I—垂直于剖面的水力坡度，取为0.20%；A0－单位长度河道垂直于地下水流向的剖面面积，m2/m；L——河道计算长度，m；T1——渗漏时段，取120 d。代入数据计算该项目区河流侧向补给量为297.02万m3。

则项目区总补给量W供=W1+W2+W3=361.61+158.88+297.02=817.51万m3，按开采系数0.80计算，则项目区地下水年可开采量为654.01万m3。

3.4 需水量分析

3.4.1 灌溉保证率

依据《灌溉与排水设计规范》，项目区处于半湿润、半干旱地区，以地下水为水源，低压管灌灌溉设计保证率70%～80%，取75%。

项目区灌溉面积1 859.73 hm2，主要种植夏季作物为小麦，秋季作物主要为玉米，复种指数1.90，其中小麦种植比例0.80，秋季作物0.70，其他0.40。

3.4.2 灌溉定额选定

灌溉定额根据《河南省地方标准用水定额》确定，商丘分区为Ⅱ1，基本定额调节系数分别为：管道输水0.84、机井提水0.84、灌区规模为中型1.03，在75%灌溉保证率时，作物净灌溉定额如下：M小麦净=8.24 m3/hm2，M玉米净=4.60 m3/hm2，M其他净=3.63 m3/hm2。

3.4.3 灌溉方式

项目区的灌溉水源是以地下水（井灌）为主，项目实施后，配套机井及低压管道，采用低压管灌方式进行灌溉，根据规范，低压管道系统水利用系数范围值为0.95～0.98，此次取0.95，管灌田间水利用系数取0.90，则管灌灌溉水利用系数为0.95×0.90=0.855。

3.4.4 灌溉需水量计算

项目区需水量按下式计算：

式中：W—灌溉需水量（m3）；M—作物毛灌溉定额（m3/hm2）；A—灌溉面积（hm2）。M净—作物净灌溉定额（m3/hm2）；η—灌溉水利用系数。

经计算，项目区农业灌溉需水量551.31万m3。项目区人、畜用水已进行农村饮水安全工程配套，利用的是深层地下水。

3.5 供水能力

项目区现有耕地1 859.73 hm2。项目实施后，配套机井404眼，每年累积抽水灌溉时间40 d，每天抽水时间16 h，每25 m3/h，则404眼机井每年供水量为646.40万m3。

3.6 水资源供需平衡分析

项目区水资源供需平衡分析见表6。

表6 项目区水量供需平衡分析表 单位：m3

4 结论

综上所述，可预测水平年水量供需平衡。工程建成后，新增供水量379.20万m3，可供水量为646.40万m3，需水量为551.31万m3，需水量小于可供水量和可开采水资源量，满足项目需求。