劉文榮，李國平

(1.遼寧省鬧德海水庫管理局，遼寧 阜新 123000；2.遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局，遼寧 沈陽 110003)

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大凌河木頭城子河段“節(jié)水增糧”工程供水分析

劉文榮1，李國平2

(1.遼寧省鬧德海水庫管理局，遼寧 阜新 123000；2.遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局，遼寧 沈陽 110003)

水資源短缺已經(jīng)成為制約我國農(nóng)業(yè)和糧食穩(wěn)定發(fā)展的主要瓶頸。通過對大凌河木頭城子河段“節(jié)水增糧”工程項目取水方案合理性和可靠性分析，得出項目可行的結(jié)論，從而為提高水資源利用效率和科學管理提供依據(jù)。

大凌河；取水方案；地下水資源量；年需水量；取水可靠性

1　大凌河木頭城子河段(以下簡稱河段)概況

大凌河木頭城子鎮(zhèn)位于朝陽縣西部，大凌河南岸，東鄰臺子鄉(xiāng)，南接勝利鄉(xiāng)，西部與喀左縣接壤。社會面積20.3萬畝，耕地6.3萬畝，其中水澆地近4萬畝。全鎮(zhèn)有人口28 600人。大凌河木頭城子河段包括烏蘭和碩鄉(xiāng)、木頭城子、臺子鄉(xiāng)、東大道鄉(xiāng)的北梁、東大道、勝利、柳城等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。區(qū)域總面積755.3 km2，其中河谷平原區(qū)面積為218.8 km2。含11個項目片區(qū)，片區(qū)總面積為81 000 畝。新增5 000畝，改造76 000畝，灌溉方式為滴灌，規(guī)劃灌溉水量486.0萬 m3，比改建前規(guī)劃用水量950.0萬 m3節(jié)水464.0萬 m3。

河段內(nèi)2011年總?cè)丝跒?3 512人，全部為農(nóng)村人口，經(jīng)濟以農(nóng)業(yè)為主，用水全部為地下水。現(xiàn)狀年總用水量為1 279萬 m3，各項用水量月分配統(tǒng)計表見表1。

表1　現(xiàn)狀年各項用水量月分配統(tǒng)計表　萬 m3

2　取水方案合理性分析

依據(jù)《朝陽縣“節(jié)水增糧行動”實施方案》大凌河木頭城子河段項目片區(qū)面積為81 000畝。其中5 000畝為新增工程，76 000畝為改造工程，原有灌溉井375眼，設(shè)計新建灌溉井45眼，水源總體位置位于大凌河河谷平原區(qū)，取水井宜在河谷平原區(qū)布設(shè)，靠近大凌河。

通過查閱水文地質(zhì)報告、實地踏勘調(diào)查確定論證片區(qū)的水文地質(zhì)參數(shù)，對實地抽水試驗進行復核，以及根據(jù)公式計算影響半徑、單井出水量和單井控制面積，同時根據(jù)已成井驗收資料對計算成果數(shù)據(jù)復核，由河段片區(qū)面積和單井控制面積的比值取整，得到滿足項目需水要求的保證井數(shù)量，再與實施方案中的井數(shù)比較，進而分析實施方案的合理性，抽水試驗資料確定單井出水量為1 200 m3/d，水文地質(zhì)勘察報告及已成井驗收資料確定單井出水量為960～1 920 m3/d，抽水試驗資料與水文地質(zhì)勘察報告及已成井驗收資料相符，計算結(jié)果見表2、表3。

由以上計算結(jié)果分析，實施方案中設(shè)計灌溉井數(shù)在改造現(xiàn)有311眼井基礎(chǔ)上滿足灌溉要求。根據(jù)計算得出的影響半徑，新建水井間距150～300 m較適宜，取水地點靠近大凌河沿岸，由于原有井經(jīng)過多年灌溉實踐，對于出水量不足、設(shè)備老化的水井需要進行改造。

表2　大凌河木頭城子河段單井出水量計算成果表

表3　大凌河木頭城子河段井數(shù)及單井控制面積計算表

3　地下水資源量評價

3.1補給量

3.1.1降水入滲補給量

降水入滲補給量采用Pr=10-1·P·α·F計算，式中Pr為降水入滲補給量(萬m3)、P為降水量(mm)、α為降水入滲補給系數(shù)(無因次)、F為均衡計算區(qū)計算面積(km2)、河谷平原區(qū)降水入滲補給系數(shù)α值參照水文地質(zhì)勘察報告以及經(jīng)驗值。經(jīng)計算，1980-2011年平均降水入滲補給量為1 142萬 m3。

3.1.2側(cè)向補給量

山前側(cè)向補給量采用降水入滲補給量公式計算，根據(jù)本論證單元匯水區(qū)降雨量、基巖巖性、破碎程度、地表坡度、植被等因素，結(jié)合水文地質(zhì)資料綜合確定匯水區(qū)降水入滲系數(shù)為0.09。經(jīng)計算1980-2011年平均側(cè)向補給量為1 539萬 m3。

3.1.3上游境外地下流入量

公式采用：W=A·i·k·t=B·H·i·k·t

采用木頭城子上游剖面計算，i=0.1%，k=81.11 m/d，t=365 d，剖面長B=4 000 m，

含水層厚H用各年平均地下水位求得。上游境外地下平均流入量為72.2萬 m3。

地下水補給量包括降水入滲補給量、側(cè)向補給量、地下流入量3項，河段1980-2011年平均地下水補給量為2 753萬 m3。

3.2排泄量

3.2.1潛水蒸發(fā)量

采用潛水蒸發(fā)系數(shù)法計算，公式E=10-1·E0·C·F， C值根據(jù)各年地下水平均埋深，地下水埋深大于6 m，參照潛水蒸發(fā)系數(shù)經(jīng)驗系數(shù)取值為0。故潛水蒸發(fā)不計算。

3.2.2河道排泄量

單側(cè)河道滲漏補給量采用公式Q側(cè)=10-4·K·I·A·t計算，剖面位置的滲透系數(shù)參照水文地質(zhì)勘察報告和抽水試驗成果資料；垂直于剖面的水力坡度根據(jù)歷年地下水位計算；河段滲漏時間t根據(jù)實測資料統(tǒng)計，逐年計算河道排泄量。經(jīng)計算河段1980-2011年平均河道排泄量為1 931萬 m3。

3.2.3淺層地下水實際開采量

本河段的淺層地下水實際開采量通過調(diào)查統(tǒng)計得出,1980-2011年系列淺層地下水實際開采量多年平均值為517.0萬 m3。

3.2.4下游地下流出量

公式采用：W=A·i·k·t=B·H·i·k·t

采用木頭城子上游剖面Ⅵ—Ⅵ′計算，i=0.2%，k=97.41 m/d，t=365 d，剖面長B=2 120 m，

含水層厚H用各年平均地下水位求得。下游地下平均流出量為212.5萬 m3。

地下水排泄量包括潛水蒸發(fā)量、河道排泄量、側(cè)向流出量、淺層地下水實際開采量4項，河段1980-2011年平均地下水排泄量為2 660萬 m3。

3.3地下水均衡

對河段1980-2011年逐年進行各項補給量和排泄量的計算，并作水平衡分析，地下水均衡計算成果見表4。

表4　河段地下水均衡計算成果表　104 m3

通過計算本河段多年平均均衡差為92.8萬 m3，補給量大于排泄量，地下補水滿足排泄要求。

4　規(guī)劃年需水量預測

4.1生活需水量預測

依據(jù)公式Q=p×a預測居民水平年生活日常用水量，P為預測水平年人口總數(shù)、a為人均用水定額。根據(jù)地區(qū)自然條件、水源條件和經(jīng)濟發(fā)展水平，確定2015年和2020年農(nóng)村居民用水定額為65 L/人·d。經(jīng)計算，2015年、2020年居民日常生活用水量分別為239.6萬 m3、216.6萬 m3。

4.2農(nóng)業(yè)需水量預測

4.2.1農(nóng)田灌溉需水

農(nóng)田灌溉用水指標分析采用凈灌溉定額及灌溉水利用系數(shù)兩類指標，考慮到耕作技術(shù)、灌水技術(shù)的提高，未來各水平年灌溉凈定額將趨于減小。由于節(jié)水增糧行動采用膜下滴灌技術(shù)，用水定額為60 m3/畝， 2015、2020年農(nóng)業(yè)需水量預測均為546.2萬 m3。

4.2.2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)劃和遼寧省行業(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。預測2015年、2020年林牧漁用水量為424.1萬 m3、439.8萬 m3。

4.3工業(yè)需水預測

河段內(nèi)無規(guī)劃投產(chǎn)的大企業(yè)，因此無工業(yè)需水量。

5　取水可靠性分析

5.1典型年確定

對補給量進行排頻計算，選取保證率為85%的年份確定為典型年，經(jīng)計算1988年為典型年。

5.2典型年供水可靠性分析

經(jīng)計算河段供水保證率85%的年份為1988年。1988年初蓄水量為35 950萬 m3。對1988年年內(nèi)供水、耗水進行月分析，同時對規(guī)劃年2015、2020年進行年內(nèi)供水、耗水月分析，分析灌溉期供水滿足情況。分析方法是月補給量減月開采量等于月排泄量，當月排泄量為負值時說明動用了地下蓄水量。各排泄量為正值。通過典型年分析計算，本河段地下水補給量即可保證規(guī)劃水平年的供水需求。

5.3連續(xù)枯水年供水風險分析

根據(jù)1980-2011年補給量系列計算得出1999-2002年為連續(xù)枯水年，1999年初蓄水量為38 890萬 m3，對這四年的年內(nèi)供水、耗水進行月分析，同時對規(guī)劃年2015年和2020年進行年內(nèi)供水、耗水進行月分析，分析灌溉期供水滿足情況。計算分析方法是月補給量減月開采量等于月排泄量，當月排泄量為負值時說明動用了地下蓄水量。超采地下水量可當年月調(diào)節(jié)或多年調(diào)節(jié)。

通過以上連續(xù)枯水年分析計算，本

河段在設(shè)計保證率條件下，通過動用928萬 m3的地下水儲存量可保證規(guī)劃水平年的供水需求，動用地下水儲量占1999年年初地下水總儲量的2.4%。

通過以上連續(xù)枯水年分析計算，本河段在設(shè)計保證率條件下，通過動用1 025萬 m3的地下水儲存量可保證規(guī)劃水平年的供水需求，動用地下水儲量占1999年年初地下水總儲量的2.6%。

5.4取水可靠性分析結(jié)論

通過上述典型年供水可靠性分析，本河段在85%設(shè)計保證率情況下，可以保證規(guī)劃水平年2015、2020年的供水需求。通過上述連續(xù)枯水年的供水風險分析，本論證單元在1999-2002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給量44.0%和43.7%，雖然連續(xù)枯水年最大需動用地下水儲存量的2.6%，在豐水年和平水年可以得到回補。因此，供水水源可靠。

5.5取水影響分析

“節(jié)水增糧”工程實施后，河段總?cè)∷繛?86.0萬 m3，其中項目新增取水量30.00萬 m3，改造片區(qū)減少取水量494.0萬 m3，項目總?cè)∷繙p少464.0萬 m3。

由于項目實施后，取水量減少，不會產(chǎn)生對第三者的不利影響，同時項目片區(qū)采用滴灌節(jié)水新技術(shù)作為灌溉方式，有利于生態(tài)保護。

6　結(jié)語

2012年，財政部、水利部、農(nóng)業(yè)部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于支持黑龍江省 吉林省 內(nèi)蒙古自治區(qū) 遼寧省實施“節(jié)水增糧行動”的意見》，決定自2012年至2015年支持四省區(qū)3 800萬畝農(nóng)田實施“節(jié)水增糧行動”，大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉。各級政府能夠結(jié)合當?shù)貙嶋H認真研究，充分發(fā)揮土地資源優(yōu)勢，以保障水資源安全、提高糧食和農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力為立足點，大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉，不斷推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)，為國家糧食安全提供了強有力支撐。

[1]供水水文地質(zhì)手冊編寫組.供水水文地質(zhì)手冊[J]. 地質(zhì)出版社.1983,3.

[2]冮行久.阜新經(jīng)濟轉(zhuǎn)型期水資源開發(fā)潛力研究[J].地下水.2005(6)，424-451.

2016-03-21

劉文榮(1967-)，男，遼寧阜新人，工程師，主要從事水資源研究及工程管理工作。

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