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水量平衡分析在高标准农田建设项目中的应用

2022-07-14阙江峰朱方和姚桂红

湖南水利水电 2022年3期
关键词:保证率利用系数供水量

阙江峰,朱方和,姚桂红

(桃源县水利局,湖南 常德 415700)

1 概 述

水利是农业的命脉,农业要发展,水利须先行。在国家政策的引领下,为了全面贯彻落实“藏粮于地”、“藏粮于技”的发展战略,我国各地农村广泛开展了高标准农田建设等活动,这些工程项目的有效推进对加快补齐农村短板,促进农民增收,确保粮食供给等方面起到了重要作用。随着农业工程项目建设的开展,凸显出项目区水资源评价及水量供需平衡分析的重要作用。农业工程项目建设必须有充足的水资源作为支撑,才能真正发挥工程效益,才能全面提高农业综合生产能力,促进农业可持续发展。

2 分析方法

2.1 项目区现状调查

在进行农田基础设施建设项目规划前期,要对拟定项目区开展全面现状摸底调查,掌握项目区的社会经济状况、土地资源状况、水利基础设施状况、项目区的发展规划和当地居民的期望等,并作为项目计算推理的重要依据。资料能够真实、准确、全面、系统反映项目区的经济社会发展全貌。下面以桃源县某高标准农田建设项目为例,对项目区水量平衡进行分析推求。

2.2 项目区需水量分析

项目区需水量包括农业灌溉需水量、工业需水量、生活需水量三个方面。

2.2.1 农业灌溉需水量计算

《国家农业综合开发土地治理项目建设标准》规定:在中低产田改造及中型灌区节水配套改造建设项目中,湿润半湿润地区灌溉保证率按旱作区不低于75%,水稻区不低于85%确定;《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288-2018)规定:灌溉设计保证率可采用经验频率法,计算系列年数不少于30年。以项目降雨量频率作为灌溉设计保证率,对项目区多年灌溉期(4—10月)降雨总量按P=n/(m+1)进行频率计算。项目在靠近设计灌溉保证率(P=90%)的年份为1971年,将其确定为设计水平年。其推求结论如表1。

表1 1971年灌溉期降雨量对照表 mm

通过查湖南省地方标准《用水定额》DB 43/T388-2020,桃源县属于湖南省农田灌溉分区第三区,设计保证率为90%,并根据具体情况适当修正,水平年灌溉定额取为:双季稻674.38 m3/亩,旱作物(豆类、棉花)224.79 m3/亩。灌溉定额按月分配见表2。

表2 项目区设计水平年(1971年)灌溉定额分配值表 m3/亩

根据现状调查:项目区农作物以水稻、棉花、油菜为主,水田主种水稻,旱地主种棉花,油菜一般为冬季水田旱地混种农作物,其灌溉期与水稻棉花灌溉期分开。项目区集雨面积61 245亩,现状年水田17 244亩,旱地3 480亩;规划年水田17 244亩,旱地3 480亩(无“旱改水”、“旱改梯”条件和规划)。要求项目实施后,项目区灌溉水利用系数由0.5提高到0.6及以上。

农业灌溉需水量按项目区中低产田农作物种植面积、种类、分布等情况进行计算,其净需水量按下式计算:

W净=miAi

式中 W净——灌溉净需水量;

mi——第i种作物的灌溉定额;

Ai——第i种作物的灌溉面积。

毛灌溉需水量W毛=W净/η

式中 η——灌溉水利用系数。

根据以上推理,可以计算出在灌溉保证率90%时,灌溉净需水量W净=1 241.13万m3,项目区现状年灌溉毛需水量W毛=2 482.26万m3,项目区规划水平年灌溉毛需水量W毛=2 068.55万m3。具体计算见表3。

表3 项目区综合灌溉定额及净灌溉需水量计算表

2.2.2 工业需水量计算

根据现状调查:项目区内无工业企业,故无需计算工业需水量。如果项目区内有规模工业企业,其取用水量直接占用项目区农业灌溉水资源总量,应分月平均计入工业需水量。

2.2.3 生活需水量计算

根据现状调查:项目区内居民无需从项目区内取用生活饮用水,故无需计算居民生活需水量。如果项目区内有水厂等供水企业,其取用水量直接占用项目区农业灌溉水资源总量,应分月平均计入生活需水量。同时需进行牲畜需水量计算。现状年牲畜数量按现状年总人口的1/3计,即现状年牲畜数量=现状人口数量÷3,为3901头,规划年牲畜数量按每年0.5‰增长率计算,即规划年牲畜数量=现状人口数量×年增长率/3,为3 921头,牲畜生活需水量定额按40 L/d头计算。

2.2.4 总需水量计算

经计算,现状年总需水量计为2 485.58万m3,规划年总净需水量计为2 071.91万m3,见表4。

表4 项目区总需水量统计汇总表 万m3

2.3 项目区来水量分析

2.3.1 现有水利设施基本情况

根据现状调查:项目区属于沅水支流流域区,水资源较为丰富,项目区内有小(Ⅰ)型水库1座,小(Ⅱ)型水库2座,总库容143.70万m3。大小山塘1 032处,蓄水量约523.24万m3,总库容约666.94万m3。灌排泵站18座,月提水总量148.80万m3。

2.3.2 水资源总量估算

项目区集雨面积61245亩,1971年年降雨量1464.70 mm,设计水平年项目区自产总产水量W=1464.70×61245×666×0.65÷1 000÷10 000=3 883.35万m3。

2.3.3 可供水量估算

可供水量计算:

①山塘复蓄次数取2.0,山塘的可供水量W=523.24×20=1 046.48万m3。

②小型水库复蓄次数取1.5,小型水库的可供水量W=143.70×1.5=215.55万m3。

③坡面截流可供水量按其集雨面积,设计水平年灌溉期内的降雨量,多年平均径流系数,按下式计算坡面截流可供水量:

W毛=α×W×F÷10(万m3)

式中 α——月径流系数;

W——月降雨量(mm);

F——集雨面积(km2)。

一般月径流系数α取值采用经验值,具体参见表5。

表5 不同月降雨量对应径流系数表

经计算:坡面截流可供水量W=2 444.09万m3,见表6。

表6 项目区可利用水量及其年内分配计算表(P=90%)

经计算:项目区设计水平年总可利用水量为3 706.12万m3,其中:

灌溉期(4—10月)可利用水量为1 560.24万m3。

2.4 项目区水量平衡分析

水量平衡分析时,按照先自流灌溉,后提水灌溉;先用活水,后用死水;先用河坝水,后用塘库水;先用低水,后用高水的原则供水。

1)项目区现状年水量供需平衡计算

为进一步论证本项目区是否具有持续发展水资源条件,现以相应于灌溉保证率P=90%的典型年1971年进行项目区需水量与可供水量平衡分析。

根据现状调查:项目区现状年耕地面积20 724亩:其中水田17 244亩,旱地3 480亩。项目区现状年灌溉水利用系数为0.5,设计水平年灌溉水利用系数为0.6,见表7。

表7 项目区农作物灌溉水量平衡计算汇总表(现状年)

通过项目区现状年水量供需平衡计算分析可知:项目区现状年缺水=需水量-可利用水量=2 485.58-1 560.24=925.34(万m3),利用泵站累计提水595.20万m3,还存在缺水=925.34-595.20=330.14(万m3),不能满足项目区灌溉要求。

2)设计水平年水量供需平衡分析

设计水平年通过项目建设实施,项目区灌溉水利用系数由0.5提高到0.6,渠系水利用系数提高,减小水量损失,项目区设计水平年缺水=需水量-可利用水量=2 071.91-1 560.24=511.67(万m3),利用泵站累计可提水595.20万m3,满足项目区灌溉要求,见表8。

表8 项目区农作物灌溉水量平衡计算汇总表(设计年)

由此可知:项目区是一个水资源相对短缺的区域,通过加强水库山塘整治、泵站灌系改造、高效节水项目实施等,能够恢复和提高项目区蓄提水能力,可以更好地满足灌溉需水要求。否则,每年的7—10月间,会出现不同程度的缺水,影响和制约项目区农业生产发展。

2.5 项目比选

通过对拟定项目区水量平衡分析,在开展农田基础设施建设项目时,要坚持“以水定区、以水定项、以水定量”的原则,做到农田基础设施建设项目与项目区水资源状况挂钩,因地制宜、因“水”施策,同时结合开展农业措施、林业措施、科技措施等项目,切不可要求形式上的“齐步走、一刀切”。只有这样,才能真正发挥工程效益,全面提升农业抵御自然灾害的能力。

3 结 语

进入新时代,做好“三农”工作对于保障国家战略安全、实现高质量发展具有重要意义。水利工作是推动农业全面升级、农村全面进步、农民全面增收的重要支撑,因此,要做到智慧管“水”、人才兴“水”、科技强“水”、文化活“水”,为努力做好做优一桌“湖南饭”贡献水利力量。

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