孔海龍 黃喜良 黃威威

(1.河南省水利勘測有限公司， 河南 鄭州 450003；2.河南省農田水利技術推廣站， 河南 鄭州 450003；3.河南譽庭巖土工程有限公司，河南 鄭州 450003)

新鄭市新村鎮(zhèn)農田水利現(xiàn)代化項目水量供需平衡分析

孔海龍1黃喜良2黃威威3

(1.河南省水利勘測有限公司， 河南 鄭州 450003；2.河南省農田水利技術推廣站， 河南 鄭州 450003；3.河南譽庭巖土工程有限公司，河南 鄭州 450003)

本文通過對不同灌溉對象在不同保證率條件下灌區(qū)水量供需變化進行分析，提出灌溉工程建設和節(jié)水增效的措施建議，為灌區(qū)水資源的可持續(xù)利用及長效運行提供技術支撐。

新村鎮(zhèn)；農田水利；示范項目； 水量分析

1 引 言

新村鎮(zhèn)位于新鄭市西北部，是傳統(tǒng)的農業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。全鎮(zhèn)國土面積14000hm2，其中耕地面積3000hm2。農作物主要有小麥、玉米、蔬菜等，由于灌溉條件差，復種指數(shù)僅為160%。地表水資源主要來自雙洎河和黃水河，但河道多處斷流。工農業(yè)用水主要依靠開采地下水，造成了地下水漏斗。2015年新村鎮(zhèn)爭取項目資金擬建設農田水利現(xiàn)代化示范鄉(xiāng)鎮(zhèn)項目，水資源問題成為制約項目實施的主要瓶頸。因此亟須開展水資源評價，采取必要的技術經濟措施，保障項目建設和持續(xù)運行，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

2 項目區(qū)水土資源開發(fā)利用現(xiàn)狀分析

2.1 項目區(qū)土地資源利用現(xiàn)狀

新村鎮(zhèn)國土總面積14000hm2，土地利用總量為7400hm2，占國土總面積的 52.86 %。新村鎮(zhèn)土地資源利用現(xiàn)狀見表1。

表1 新村鎮(zhèn)土地資源利用現(xiàn)狀

2.2 項目區(qū)水資源及開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.2.1 項目區(qū)水資源現(xiàn)狀

2.2.1.1 地表水資源及其可利用量

項目區(qū)多年平均降雨量為580mm，50%保證率時降雨量為560mm，75%保證率時降雨量為435mm，95%保證率時降雨量為252mm。

多年平均徑流量由式(1)計算：

W=0.1αXF

(1)

式中W——多年平均徑流量，萬m3；

α——徑流系數(shù)，一般取0.2～0.6，本次計算取0.4；

X——多年平均降雨量，mm；

F——產流面積，km2，在此取43km2。

項目區(qū)多年平均地表水資源總量998萬m3，50%、75%、95%保證率時地表水資源量分別為963萬m3、748萬m3、433萬m3。

由于項目區(qū)降水年內分配不均，季節(jié)變化大，汛期徑流集中， 6—9月徑流量占全年徑流量的60%以上；徑流攔蓄控制性水工建筑物少，大部分流出境外，因而地表水的利用率很小，在地表水資源可利用量估算時按徑流量的80%考慮。故項目區(qū)多年平均地表水資源可利用量為798萬m3，50%、75%、95%保證率時地表水資源可利用量分別為770萬m3、598萬m3、364萬m3。項目區(qū)地表水資源及其可利用量計算成果見表2。

表2 項目區(qū)地表水資源及其可利用量計算成果

2.2.1.2 項目區(qū)地下水資源及其可利用量

項目區(qū)地勢平坦，且含水層顆粒較細，滲透性較弱，地下水坡度平緩，所以水平方向流入流出不予計算。項目區(qū)淺層地下水綜合補給量主要包括降雨入滲W1和灌溉回歸W2，即

W地下=W1+W2

(2)

降雨入滲補給量為

W1=0.1αPF

(3)

式中W1——降雨入滲補給量，萬m3；

α——入滲系數(shù)，一般取0.23～0.26，本次計算取0.25；

P——多年平均降雨量，mm；

F——控制面積，km2，在此取項目區(qū)面積43km2。

灌溉回歸水補給量為

W2=Q定UF灌

(4)

式中Q定——灌溉定額，37.5m3/km2；

F灌——灌溉面積，43km2；

U——回歸系數(shù)，取0.2。

地下水可開采量等于地下水補給量乘以可開采系數(shù)，可開采系數(shù)取0.85。項目區(qū)地下水資源量計算成果見表3。

表3 項目區(qū)地下水資源量計算成果

2.2.1.3 項目區(qū)水資源可利用總量

項目區(qū)水資源可利用總量見表4。

表4 項目區(qū)水資源可利用量計算成果

2.2.2 項目區(qū)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.2.2.1 項目區(qū)需水量現(xiàn)狀

a.項目區(qū)生活、生態(tài)及副業(yè)需水量。項目區(qū)農業(yè)

人口4.5萬人；大、小牲畜分別為0.4萬頭、3萬只；項目區(qū)內基本無工業(yè)生產企業(yè)。規(guī)劃年灌溉面積4333hm2，人口自然增長率為5‰,大小牲畜增長率均為3%。農村居民生活用水定額按照55L/d計算，則20m3/(人·a)。大牲畜用水定額按照50L/(頭·d)計算，則18.25m3/(頭·a)。小牲畜用水定額按照4L/(只·d)計算，則1.46m3/(只·a)。生態(tài)環(huán)境用水量占可利用總量的10%計算。年農副產品加工分別為50萬t、60萬t、70萬t， 每噸用水量8L。項目區(qū)生活、生態(tài)及副業(yè)需水量計算結果見表5。

表5 項目區(qū)生活、生態(tài)及副業(yè)需水量計算

b.項目區(qū)現(xiàn)狀農業(yè)灌溉需水量計算。項目區(qū)主要農作物有小麥、玉米、蔬菜、果園、草地、苗圃等，現(xiàn)狀年灌溉面積3770 hm2，其中耕地面積3000hm2，林地533hm2，園地150hm2，草地50 hm2；現(xiàn)狀年耕地灌溉面積中包括：小麥1200 hm2，玉米1050 hm2，露地蔬菜360 hm2，復種指數(shù)為1.87，灌溉水利用系數(shù)為0.6。凈灌溉定額根據項目區(qū)灌溉調研數(shù)據，并參考河南省《農業(yè)用水定額》(DB41/T 958—2014)等資料確定。根據項目區(qū)作物實際灌溉情況確定毛灌溉定額(見表6)。

表6 項目區(qū)現(xiàn)狀年農業(yè)灌溉需水量計算

續(xù)表

c.項目區(qū)現(xiàn)狀需水總量計算成果見表7。

表7 項目區(qū)現(xiàn)狀需水總量計算成果 單位：萬m3

d.項目區(qū)供水工程供水能力計算成果見表8。

表8 項目區(qū)供水工程供水能力計算成果

2.2.2.2 項目區(qū)現(xiàn)狀水量供需狀況分析

a.現(xiàn)狀水資源承載能力分析。在現(xiàn)有水資源條件下，50%和75%保證率時水資源滿足農業(yè)生產和生活用水需求。95%保證率時水資源可利用量與需水量接近，供需關系緊張?，F(xiàn)狀年水資源供需平衡測算見表9。

表9 現(xiàn)狀年水資源供需平衡測算 單位：萬m3

b.現(xiàn)狀供水能力與水量需求分析。在現(xiàn)有供水條件下，50%保證率時水量滿足農業(yè)生產和生活用水需求。75%和95%保證率時供水工程供水能力不能滿足農業(yè)生產和生活用水需求，亟待建設新的供水工程，增加供水能力，滿足項目區(qū)農業(yè)生產和生活用水需求?，F(xiàn)狀年供水工程與水量需求測算見表10。

表10 現(xiàn)狀年供水工程與水量需求測算 單位：萬m3

3 項目區(qū)規(guī)劃水平年水資源供需平衡分析

3.1 水平年的設定

新村鎮(zhèn)擬建設的農田水利現(xiàn)代化示范項目于2015年立項，將2015年設定為現(xiàn)狀水平年。2016年為建設期間，2017年交付運行，將2017年設定為近期水平年。主要取水工程為水井，設計使用年限為15年，將2032年設定為遠期水平年。

3.2 項目區(qū)規(guī)劃水平年土地利用分析

隨著供給側的經濟結構性改革和農業(yè)結構調整，預測到2032年，項目區(qū)土地利用總量不變，但耕地復種指數(shù)提高，林地、園地、草地面積增加，其他用地減少。規(guī)劃水平年土地資源利用分析見表11。

3.3 項目區(qū)規(guī)劃水平年經濟社會及農業(yè)發(fā)展需水量分析

a.項目區(qū)社會經濟發(fā)展需水量預測。項目區(qū)規(guī)劃年人口自然增長率為5‰,大小牲畜增長率為3%。項目區(qū)社會經濟發(fā)展需水量預測分析見表12。

表11 規(guī)劃水平年土地資源利用分析

表12 項目區(qū)社會經濟發(fā)展需水量預測分析

b.項目區(qū)農業(yè)發(fā)展預測。規(guī)劃水平年灌溉面積4333 hm2，較現(xiàn)狀年新增22%。復種指數(shù)由現(xiàn)狀年的1.87，提高到2.0。低壓管田間灌溉水利用系數(shù)為0.75，噴灌田間灌溉水利用系數(shù)為0.85，微灌田間灌溉水利用系數(shù)為0.95。項目區(qū)規(guī)劃水平年農業(yè)灌溉需水量計算見表13。

表13 項目區(qū)規(guī)劃水平年農業(yè)灌溉需水量計算

c.項目區(qū)規(guī)劃水平年需水總量計算成果見表14。

表14 項目區(qū)規(guī)劃水平年需水總量計算成果 單位：萬m3

d.項目區(qū)規(guī)劃水平年水量供需狀況分析。在現(xiàn)有水資源條件下，規(guī)劃水平年50%保證率時水資源滿足農業(yè)生產和生活用水需求；75%保證率時基本滿足農業(yè)生產和生活用水需求；95%保證率時缺水率為29%，必須采取制定嚴格的節(jié)水措施，建設新的節(jié)水工程，保障項目區(qū)農村經濟社會發(fā)展用水安全。項目區(qū)規(guī)劃水平年水量供需計算成果見表15。

表15 項目區(qū)規(guī)劃水平年水量供需計算成果 單位：萬m3

4 水質分析

新村鎮(zhèn)項目區(qū)灌溉用水水質分析見表16。

表16 新村鎮(zhèn)項目區(qū)灌溉用水水質分析

續(xù)表

5 主要結論

基于上述分析，在復種指數(shù)提高、糧食增產、人口增加、種植結構調整、生態(tài)用水增加明顯的情況下，項目區(qū)規(guī)劃水平年將出現(xiàn)水資源供需緊張的狀況。因此，在建設新的供水工程，提高供水能力的同時，必須通過節(jié)水灌溉工程措施、管理措施的聯(lián)合運用，提高灌溉水利用系數(shù)，挖掘節(jié)水增效的潛力，才能保障項目區(qū)水資源的有效供給和可持續(xù)利用。建議充分利用地表水灌溉工程，減少對地下水的開采。對現(xiàn)有的地下水取水機井進行改造，在距離地表水較遠的地塊，適當新建取水工程。通過對田間灌溉設施的改造，重點發(fā)展噴灌、微灌等高效節(jié)水灌溉，減少農業(yè)灌溉用水量。

[1] 水利部農村水利司,中國灌溉排水發(fā)展中心.節(jié)水灌溉規(guī)劃[M].鄭州：黃河水利出版社，2011.

[2] 水利部水資源管理司，水利部水資源管理中心.建設項目水資源論證培訓教材[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[3] 河南省水資源編纂委員會.河南省水資源[M].鄭州：黃河水利出版社，2007.

Analysis on water supply and demand balance of farmland water conservancy modern project in Xincun Town of Xinzheng City

KONG Hailong1, HUANG Xiliang2, HUANG Weiwei3

(1.HenanWaterConservancySurveyCo.,Ltd.,Zhengzhou450003,China; 2.HenanFarmlandWaterConservancyTechnologyPromotionStation,Zhengzhou450003,China； 3.HenanYutingRock-SoilEngineeringCo.,Ltd.,Zhengzhou450003,China)

In the paper, water supply and demand changes in the irrigation district under the condition of different irrigation objects and assurance rate are analyzed. Measures and suggestions of irrigation project construction and energy-saving efficiency increase are proposed, thereby providing technical support for sustainable utilization and long-term operation of water resources in the irrigation district.

Xincun Town; farmland water conservancy; demonstration projects; water quantity analysis

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.08.001

TV93

A

2096-0131(2017)08- 0001- 06