□田 元

滄州市李家岸引黃工程飲水規(guī)模分析

□田 元

分析滄州市李家岸引黃工程供水范圍、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、灌溉制度，論證工程的引水規(guī)模，為工程主要渠系建筑物規(guī)模的確定提供依據(jù)，同時也為類似工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考。

滄州市；李家岸引黃工程；引水規(guī)模

滄州市屬典型的資源型缺水地區(qū)，該地區(qū)水資源總量12.3億m3，人均占有量108m3，畝均占有量108m3，僅為全國人均的8%和畝均5.5%，遠(yuǎn)低于“維持人類生存的最低標(biāo)準(zhǔn)”人均300m3。水資源的短缺已經(jīng)嚴(yán)重影響到該區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)各方面的發(fā)展。目前該區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會和農(nóng)業(yè)的的快速發(fā)展是靠超采地下水，是以犧牲農(nóng)業(yè)、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展為代價的。由于長期大量超采，造成地下水位急劇下降、地下水降落漏斗擴(kuò)展、地面下沉等一系列生態(tài)環(huán)境問題。

李家岸引黃工程自山東境內(nèi)李家岸渠首閘引水，經(jīng)牛角店閘送水入地下總干渠，再經(jīng)趙棒槌閘節(jié)制向北送水入馬頰河后，經(jīng)馬頰河孟家閘節(jié)制由樂陵市躍豐渠輸水，過漳衛(wèi)新河后向河北滄州市供水。該工程作為滄州市減少地下水開采的替代水源工程，可有效地緩解該區(qū)域的農(nóng)業(yè)地下水超采問題。在分析供水范圍、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、灌溉制度的基礎(chǔ)上，論證了工程的引水規(guī)模，為工程主要渠系建筑物結(jié)構(gòu)布置、方案設(shè)計(jì)、工程規(guī)模的確定提供了重要依據(jù)。

1.供水范圍及水平年

李家岸引黃工程引水時間長、線路短、引水便利，工程實(shí)施后，可用于引水工程沿線農(nóng)業(yè)灌溉，從而替代地下水灌溉，緩解地下水超采。李家岸引黃工程供水范圍為滄州市南皮縣、滄縣、孟村縣、鹽山縣、海興縣、黃驊市等6縣，控制灌溉面積為35萬畝，見表1。工程以2013年為現(xiàn)狀水平年，2015年為規(guī)劃水平年。工程供水任務(wù)主要為農(nóng)業(yè)灌溉，農(nóng)業(yè)灌溉保證率為50%。

2.現(xiàn)狀種植結(jié)構(gòu)

滄州市李家岸引黃工程沿線現(xiàn)有耕地面積為434萬畝，有效灌溉面積為176萬畝，其中李家岸引水工程能夠覆蓋的井灌區(qū)面積為35萬畝。工程沿線農(nóng)作物總播種面積為636.7萬畝，其中糧食作物播種面積為544.3萬畝，占播種面積的85.5%；經(jīng)濟(jì)作物播種面積為78.2萬畝，占總播種面積的12.3%，其他作物播種面積14.2萬畝，占2.2%。

3.引水規(guī)模分析

3.1 灌溉制度的擬定

根據(jù) 《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50288-99），并結(jié)合當(dāng)?shù)毓喔攘?xí)慣，小麥一年灌3水，初次灌水定額為55m3/畝，主要安排在每年的10月，生長期灌水定額為50m3/畝，主要安排在每年的3月和5月，播前灌水時間為12天，生育期灌水時間為11天；棉花一年灌1水，灌水定額為50m3/畝，主要在4月份，每次灌水時間為8天；玉米一年灌1水，灌水定額為50m3/畝，主要在6月份，每次灌水時間為11天，作物灌溉制度見表2。

根據(jù)以上各種作物灌水率，除棉花、其他作物灌水率較低外，為0.094m3/s/萬畝和0.092m3/s/萬畝，小麥和玉米灌水率均在0.4m3/s/萬畝左右，為了減少灌水率在時間上分布不均造成的渠道輸水規(guī)模及投資的增加，便于今后運(yùn)行管理，本次按棉花利用淺井灌溉，小麥和玉米由引黃水灌溉進(jìn)行考慮。在不影響作物需水要求的前提下，對小麥第二水、第三水，以及玉米灌溉時間進(jìn)行調(diào)整，均向前延長一天，調(diào)整后的灌水率相對比較均勻，為0.384m3/s/萬畝，可作為本次設(shè)計(jì)灌水率。

3.2 引水規(guī)模

根據(jù)李家岸引水工程沿線井灌區(qū)面積35萬畝，結(jié)合各縣作物灌溉制度，按照作物灌水率0.384m3/s/萬畝進(jìn)行計(jì)算，則農(nóng)田灌溉凈需水流量為13.44m3/s。

根據(jù) 《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5 0288-99）公式計(jì)算輸水渠道滲漏損失。

表1 李家岸引水工程沿線井灌區(qū)面積統(tǒng)計(jì)表 單位：萬畝

表2 農(nóng)作物灌溉制度表

式中：

σ＇—考慮地下水頂托情況，單位長度水量損失率(%/km)；

ε＇—受地下水頂托的滲水損失修正系數(shù)；

K—土壤透水性系數(shù)；

Qdj—輸水渠道凈流量，（m3/s）；

m—土壤透水性指數(shù)。

其中渠道土壤為中、輕壤土，土壤透水系數(shù)取1.6，土壤透水指數(shù)取0.37，修正系數(shù)取0.35，輸水渠道凈流量根據(jù)不同縣域河道流量進(jìn)行選取，并考慮0.8的田間水利用系數(shù)。

按上述公式計(jì)算，李家岸引黃干渠水利用系數(shù)為0.89，3個支渠水利用系數(shù)分別為0.75、0.72、0.96，李家岸引黃工程農(nóng)田灌溉需要的引水流量為29.66m3/s，鑒于躍豐渠設(shè)計(jì)引水規(guī)模為30m3/s，因此本工程引水規(guī)模定為30m3/s。

李家岸灌區(qū)渠首閘位于黃河艾山和洛口水文測站之間，依據(jù)李家岸灌區(qū)渠首閘多年引水資料，灌區(qū)引水主要集中在灌溉季節(jié)，即每年3~6月、7~10月、11月底至次年2月。滄州地區(qū)作物灌溉時間主要集中在3月~6月、10 月~11月前后，與山東李家岸灌區(qū)引水時間基本相同。因此，若滄州灌區(qū)與李家岸灌區(qū)同時引水灌溉，引水天數(shù)約70天，引水規(guī)模按10m3/s計(jì)，年引水量為0.6億m3；若滄州灌區(qū)避開山東李家岸灌區(qū)引水時間，利用非灌溉季節(jié)進(jìn)行引水，則需對引水量進(jìn)行調(diào)蓄，引水時間按22天考慮，引水規(guī)模按30m3/s計(jì)，考慮0.75的蓄水損失，則年引水量為0.76億m3。

滄州市李家岸引黃工程是解決滄州市水資源緊缺的重大戰(zhàn)略工程，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境和提高人民生活水平的重要民生工程。本工程在分析現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、作物灌溉制度的基礎(chǔ)上，經(jīng)逐級輸水渠道滲漏損失計(jì)算，分析了滄州市李家岸引黃工程的規(guī)模，可為類似工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供參考。

2017-02-06

田 元，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院，工程師。