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        秀水河小型河谷平原區(qū)灌溉取水可靠性論證分析

        2014-06-07 06:01:42楊英杰
        地下水 2014年2期
        關(guān)鍵詞:規(guī)劃

        楊英杰,蘇 浩

        (1.遼寧省水文局,遼寧 沈陽(yáng) 110003;2.遼寧省鞍山水文局,遼寧 鞍山 114002)

        論證區(qū)位于遼寧省彰武縣東側(cè)大四家子鄉(xiāng)境內(nèi)的秀水河兩岸,東經(jīng) 122°51'35″至 122°54'22″、北緯 42°37'06″至42°33'34″。論證范圍包括大四家子鄉(xiāng)的東梁、扎蘭營(yíng)子、宮家3個(gè)村,區(qū)域總面積為60.47 km2,其中河谷平原區(qū)為10.19 km2。

        論證區(qū)域多年平均降水量為497.4 mm,最大年降水量為1998年909.4 mm,最小年降水量為2001年324.4 mm。

        2011年區(qū)域內(nèi)有3 642人,大牲畜3 934頭,小牲畜11 000頭,原規(guī)劃農(nóng)業(yè)灌溉面積農(nóng)業(yè)灌溉面積7 920畝。由于區(qū)域內(nèi)已建65眼6寸水源井已超過(guò)使用年限供水量不足,本年實(shí)際灌溉面積382.4畝。

        論證區(qū)域內(nèi)種植作物均為玉米,灌溉方式大部分采用漫灌、少量管灌,一般灌溉三次,灌溉期為4—8月,現(xiàn)狀年綜合灌溉定額為125m3/畝,農(nóng)業(yè)灌溉用水量4.78萬(wàn)m3。

        2011年論證區(qū)域總用水總量32.39萬(wàn)m3,全部為地下水。

        本論證區(qū)“節(jié)水增糧項(xiàng)目”片區(qū)為5塊,全部分布在扎蘭營(yíng)子村,面積7 920畝,均為改建工程,灌溉方式采用膜下滴灌,規(guī)劃灌溉水量47.52萬(wàn)m3,比改建前規(guī)劃用水量99萬(wàn)m3節(jié)水 51.48 萬(wàn)m3。

        1 水文地質(zhì)條件分析

        本地區(qū)為基巖丘陵區(qū)含水層由細(xì)砂、細(xì)中砂、砂礫石等組成,含水層厚度為2~13m,地下水位埋深1~7m,多年含水層變幅為0~2m。每年4~5月為枯水期,降水補(bǔ)給較少,水位開始上升,到7月中下旬降雨量最大,地下水位則在5~25 d后達(dá)到最高峰值,表現(xiàn)出水位最高峰值較最大降雨量有滯后現(xiàn)象。9月以后到翌年4月為平水期,由于降水微弱,地下水處于自然徑流狀態(tài),水位緩慢持續(xù)下降至4~5月的最低值。歷年地下水變化趨勢(shì)豐枯交替出現(xiàn),沒(méi)有地下水超采現(xiàn)象。

        2 論證思路

        在區(qū)域需水預(yù)測(cè)及資源量評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上,通過(guò)典型年及連續(xù)枯水年調(diào)節(jié)計(jì)算分析供水可靠性,本次論證規(guī)劃水平年為2015、1020年。分析原理:認(rèn)為山丘區(qū)地下水開采量首先取用論證區(qū)地下水排泄量,當(dāng)排泄量不能滿足開采量要求的情況下取用地下水儲(chǔ)存量(潛水面至隔水底板間的地下水量),然后按月進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。調(diào)節(jié)計(jì)算中,當(dāng)儲(chǔ)存量為負(fù)時(shí),則相應(yīng)月的儲(chǔ)存量為0,并認(rèn)為相應(yīng)月的供水不能保證。具體計(jì)算思路為:

        項(xiàng)目實(shí)施前:補(bǔ)給量a、排泄量c為所選用典型年資源量平衡計(jì)算成果中的相應(yīng)數(shù)據(jù),開采量b為典型年實(shí)際開采量。

        項(xiàng)目實(shí)施后:補(bǔ)給量d=補(bǔ)給量a,采用典型年相應(yīng)補(bǔ)給量。開采量e為規(guī)劃水平年2015、2020年規(guī)劃開采量。

        q:為地下水儲(chǔ)存量

        e:為2015年2020年規(guī)劃年開采條件下地下水開采量。

        q,f(項(xiàng)目實(shí)施后排泄量)計(jì)算方法:

        當(dāng)e<c(項(xiàng)目實(shí)施前排泄量),f=c,q=q上月;

        當(dāng) e>c,f=e,q=q上月 -(e-c)

        c,f:排泄量中包含開采量。

        3 現(xiàn)狀年用水分析及規(guī)劃年需水預(yù)測(cè)

        3.1 現(xiàn)狀年用水分析

        2011年區(qū)域內(nèi)全部為農(nóng)村人口,共計(jì)3 642人,用水量8.96 萬(wàn)m3,用水定額為 67.4 L/人·d;大牲畜 3 934 頭,用水量8.61萬(wàn)m3,定額為60 L/頭·d;小牲畜11 000頭,用水量 10.04 萬(wàn)m3,定額為 26.7 L/頭·d;實(shí)際灌溉面積 382.4畝,用水量4.78萬(wàn)m3,定額為125m3/畝。論證區(qū) 2011年實(shí)際總用水量為32.39萬(wàn)m3。

        3.2 規(guī)劃年需水預(yù)測(cè)

        3.2.1 生活需水預(yù)測(cè)

        根據(jù)《彰武縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料匯編》及現(xiàn)狀年論證范圍內(nèi)人口資料預(yù)測(cè)規(guī)劃年人口數(shù)量2015年、2020年分別為3 671人、3 707人。根據(jù)遼寧省《行業(yè)用水定額》參考論證區(qū)域自然條件、水源條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,綜合確定2015年和2020年農(nóng)村居民用水定額為67.4 L/人·d,依據(jù)公式5.8計(jì)算不同規(guī)劃年農(nóng)村居民需水量。經(jīng)計(jì)算,2015年、2020年居民日常生活用水量分別為9.03萬(wàn)m3、9.12萬(wàn)m3。

        3.2.2 農(nóng)業(yè)需水預(yù)測(cè)

        1)農(nóng)田灌溉需水。本論證區(qū)域灌溉面積7 920畝,原規(guī)劃均利用地下水源井工程灌溉,由于水源井已接近使用年限,2011年實(shí)際灌溉面積382.4畝,用水定額125m3/畝,用水量4.78萬(wàn)m ,本次規(guī)劃改造面積7 920畝。

        改造項(xiàng)目擬采用膜下滴灌技術(shù),年用水定額為60m3/畝,全部利用地下水井工程取水。經(jīng)計(jì)算,2015、2020年農(nóng)業(yè)需水量預(yù)測(cè)均為47.52萬(wàn)m3。

        2)林牧漁業(yè)需水。根據(jù)遼寧省畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展規(guī)劃,2015年和2020年預(yù)測(cè)水平年大牲畜的平均遞增率為9‰和6‰,小牲畜的平均遞增率為11‰和8‰。同時(shí)根據(jù)遼寧省《行業(yè)用水定額》,2015年和2020年大牲畜、小牲畜的用水定額均為60 L/頭·d和25 L/頭·d。預(yù)測(cè)2015年、2020年畜牧業(yè)用水量為 19.32萬(wàn)m3、20.05萬(wàn)m3。見表1所示。

        表1 秀水河—大四家子論證區(qū)規(guī)劃年需水預(yù)測(cè)表 萬(wàn)m3

        表2 秀水河-大四家子論證區(qū)地下水均衡計(jì)算成果表 104m3

        4 取水可靠性分析

        4.1 地下水資源量分析

        區(qū)域地下水補(bǔ)給量主要包括:降水入滲補(bǔ)給量、山前側(cè)向補(bǔ)給量;排泄量主要包括:潛水蒸發(fā)量、河道排泄量、側(cè)向流出量、淺層地下水實(shí)際開采量,并通過(guò)補(bǔ)排均衡分析保證資源量計(jì)算的合理性,計(jì)算結(jié)果見表2。

        經(jīng)計(jì)算論證區(qū)域多年平均地下水總補(bǔ)給量199.5萬(wàn)m3,2015年規(guī)劃地下水取用量為75.87萬(wàn)m3,占多年平均地下水總補(bǔ)給量38.0%。因此在多年平均供水條件下,項(xiàng)目取水可靠。2020年規(guī)劃地下水取用量為76.69萬(wàn)m3,占多年平均地下水總補(bǔ)給量38.4%。因此在多年平均供水條件下,項(xiàng)目取水可靠。

        4.2 取水水源保證程度分析

        對(duì)補(bǔ)給量進(jìn)行排頻計(jì)算,選取保證率為85%的年份確定為典型年,即2009年。

        4.2.1 典型年月調(diào)節(jié)計(jì)算

        2009年初蓄水量計(jì)算:論證區(qū)面積10.19 km2,根據(jù)地下水水位資料與潛水含水層底板埋深資料,確定含水層厚度8.11m,給水度值取0.04,計(jì)算出2009 年初蓄水量為330.56萬(wàn)m3,供水保證程度分析見表3、表4。

        由上表計(jì)算結(jié)果可知,85%保證率條件下2015、2020規(guī)劃年開采條件下,地下水儲(chǔ)存量開采程度分別為2.9%、3.0%,動(dòng)用的地下水蓄水量能夠在豐水期得到及時(shí)回補(bǔ),能滿足供水需求,項(xiàng)目取水可靠。

        4.2.2 連續(xù)枯水年組月調(diào)節(jié)計(jì)算

        根據(jù)1980—2011年補(bǔ)給量系列和年降水量分析,選擇1999-2001年做為連續(xù)枯水年,通過(guò)對(duì)2015、2020年開采情況下連續(xù)枯水年調(diào)節(jié)計(jì)算,分析連續(xù)枯水年供水風(fēng)險(xiǎn)。調(diào)節(jié)計(jì)算方法同上。

        2000年初蓄水量計(jì)算:論證區(qū)面積10.19 km2,根據(jù)地下水水位資料與潛水含水層底板埋深資料,含水層厚度9.34m,給水度值取0.04,計(jì)算出2000年初蓄水量為380.7萬(wàn)m3。

        計(jì)算結(jié)果為連續(xù)枯水年2015、2020規(guī)劃年開采條件下,地下水儲(chǔ)存量開采程度分別為34.0%、34.2%,供水基本得到保證。

        表3 85%保證率典型年供水保證程度分析表(2015) 104m3

        表4 85%保證率典型年供水保證程度分析表(2020) 104m3

        5 取水可靠性分析結(jié)論

        通過(guò)上述典型年供水可靠性分析,本論證單元在85%設(shè)計(jì)保證率情況下,可以保證規(guī)劃水平年2015、2020年的供水需求。

        通過(guò)上述連續(xù)枯水年的供水風(fēng)險(xiǎn)分析,本論證單元在2000至2002年連續(xù)枯水年條件下,可以保證規(guī)劃水平年2015、2020年的供水需求。

        本單元2015、2020規(guī)劃水平年的開采量,分別占多年平均地下水補(bǔ)給量38.0%、38.4%,雖然典型年和連續(xù)枯水年在2015、2020規(guī)劃年需分別最大動(dòng)用地下水儲(chǔ)存量的3.0%和34.2%,在豐水年和平水年可以得到回補(bǔ),因此,供水水源可靠。

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