榆林市靖边县羊圈湾村石家洼组高效节水灌溉工程项目区水资源供需平衡分析

冯 宁，高彩芬，王 静

（陕西省榆林市靖边县水资源调度中心,陕西 靖边 718500）

1 项目区概况

陕西省榆林市靖边县位于陕西省北部,榆林市西南部,席麻湾镇地处靖边县中南部,白于山区腹地,境内梁峁涧和丘陵沟壑交错,无地表径流,是典型的旱作农业大镇。项目实施区为席麻湾镇羊圈湾村石家洼组境内,有43 户240 人,有耕地1500 亩,全部为旱地,种植作物主要是靠天吃饭,无法灌溉,严重影响农业产值。工程主要解决席麻湾镇羊圈湾村石家洼组共计644.1 亩的农田灌溉用水问题。

羊圈湾村内地下水主要赋存在第四系冲、湖积中细砂孔隙含水层和白垩系碎岩屑裂隙孔隙含水层中,其中白垩系碎岩屑裂隙孔隙含水层全区广布,其厚度大、水质好、水量丰富,是该区的主要含水层。水位埋深100 m～140 m,单井涌水量1000 m3/昼夜～3000 m3/昼夜,是羊圈湾村用水主要水源。

2 项水资源供需分析

2.1 水资源量

项目区内无地表径流,可利用的灌溉水源为地下水。地下水平衡分析用均衡法和开采模数法分别进行计算。

2.1.1 均衡法

地下水的补给来源为大气降水、侧向径流补给、灌溉回归、凝结水补给,地下水的排泄途径主要为潜水蒸发、侧向排泄以及人为开采。

（1）地下水的补给量

a）大气降水

式中：P年为年降水量,根据《榆林市水文手册》,取1957 年～2015 年靖边观测站点实测的多年平均降水量397.71 mm（见表1）；a 为降水入渗补给系数,该区域取0.3；F 为计算区面积,km2。

表1 年降水入渗补给量计算成果汇总表

根据《榆林市水文手册》,CV=0.27,CS/CV=2.1,通过查P-Ⅲ曲线,则模比系数KP=85%=0.725,故,HP=85%=278.62 mm。

b）灌溉回归补给量（Q灌）

根据调查,利用地下水灌溉的水浇地644.1 亩,灌溉回归量约为2.68 万m3/a。

c）侧向径流补给

侧向径流补给量主要是均衡区周边对此均衡区内的补偿量,按达西公式：

式中：B 为断面长度,按照侧向汇水区域的横断面长度计算（该区地下水由西北向东南方向流动,在万分之一地形图上截取长度）（见表2）,m；K 为渗透系数,松散层段取2.5 m/d；I 为水力坡度,在1∶50000 潜水等水位图上量取,取0.01；H 为含水量厚度（m）,松散层段35 m。

表2 侧向径流补给量计算成果汇总表

经计算周边地下水径流的补给量为139.27 万m3/a。

d）凝结水补给量（Q凝）

式中：Ce为凝结水补给模数,根据中国地质调查局西安地质调查中心野外试验资料,取127.94（m3/（d·km2））；T 为产生凝结水的天数,根据中国地质调查局西安地质调查中心野外试验资料,取92 d；F 为产生凝水的补给面积（见表3）。

表3 凝结水补给量计算成果汇总表

计算得凝结水补给量为20.10 万m3/a。

该区域水资源补给主要有天然降水、井灌回归补水、地下水侧向径流量,即：

根据以上计算,项目区总补给量为398.44 万m3/a。

地下水补给量见表4。

表4 区域地下水补给量计算结果

根据以上计算,地下水补给量为329.34 万m3/a,其中农业灌溉回渗量来源于地下水的开采,为重复量,因此地下水天然补给资源量为329.34 万m3/a。

（2）地下水可开采量计算

采用可开采系数法计算,公式如下：

式中：Q可为可开采量,m3/a；ρ为可开采系数,取0.5；Qa为总补给量,m3/a。

计算的项目区地下水多年平均可开采量为164.67 万m3/a,85%保证率下可开采量为139.97 万m3/a。

2.1.2 开采模数法

项目区地处靖边县中部梁峁涧区,根据《靖边县水资源普查报告》,可开采模数为5.75×104m3/（km2·a）,计算区面积为18.97 km2,则可开采资源量为109.08 万m3/a。

两种方法计算结果相差不大,本次采取较小值109.08 万m3/a作为可开采量。

2.1.3 现状用水量

地下水现状用水量主要包括生活用水和农业灌溉用水,本项目主要为农田灌溉,故不考虑居民用水量。

2.1.4 生态用水量

生态年用水量取可开采水量的20%,即21.82 万m3/a。

2.2 需水量分析

项目区内需水量主要为灌溉用水量。

2.2.1 灌溉制度设计

1）设计水平年和灌溉保证率

根据《灌溉与排水工程设计标准》（GB 50288-2018）、《微灌工程技术规范》（GB/T 50485-2009）的规定,灌溉方式以滴灌灌溉,灌溉保证率一般取85%～95%,结合项目所在地水文气象、作物组成及经济效益等因素,综合考虑,确定设计灌溉保证率为85%。

2）作物灌溉定额

项目区属于半干旱大陆性气候区,由于海拔、热量等条件不足,因此,作物种植仅能达到一年一熟。项目实施后,经过土壤改良,土壤为沙壤土,适宜种植土豆等粮食作物。依据《陕西省作物需水量与分区灌溉模式》中对土豆灌溉模式分析可知,土豆的生长阶段为出苗、拔节、抽穗、灌浆及成熟。根据《陕西省行业用水定额》（DB61/T 943-2014）,土豆的灌溉定额为170 m3/亩。

2.2.2 灌溉用水量

根据项目区地形及灌溉设施条件,结合当地群众的意见,项目区规划为高效节水示范区,采用低压管道输水灌溉,设计灌溉面积为51.89 hm2。灌溉用水量采用下式计算：

式中：Q田为灌溉用水量F 为有效灌溉面积；e 为灌溉定额,取170 m3/亩；ηc为灌溉水利用系数,根据《土地整治高标准农田建设标准综合体》,取0.9。

根据计算,项目区分地块年灌溉需水量见表5,项目区总需水量为14.71 万m3。

表5 灌溉地块需水量计算表

2.3 水资源供需平衡分析

该项目地下水可开采量为109.08 万m3/a,项目区需水量为14.71 万m3/a,小于地下水可开采量,则地下水可开采资源量可满足项目区取水要求（见表6）。

表6 项目区用水潜力分析统计表 单位：万m3/a

3 结论

水利工程是区域经济发展的重要支撑,水资源平衡分析可以清晰地反映项目区当地水资源与水环境的承载能力,为合理科学调配水资源提供依据,保证经济社会全面协调可持续发展。经分析羊圈湾村家石洼组高效节水灌溉需水量占项目区地下水可开采量13.5%,从数据可知地下水可开采量可以满足当下项目区所需水量要求,实施后能在旱季给群众解决灌溉问题,改变干旱缺水的面貌。