魏君平

(陜西省土地工程建設集團, 陜西西安 710075)

土地整治系指對低效利用、不合理利用、未利用以及生產建設活動和自然災害損毀的土地進行整治，提高土地利用效率的活動[1]。在我國，將土地整治與農村發(fā)展，特別是與新農村建設相結合，是保障發(fā)展，保護耕地、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)土地配置的重大戰(zhàn)略[2]。而水文水資源分析作為土地資源整治工作的前提和基礎，是農田水利工程的重要保障，直接關系到土地整治的成敗[3]。即在實施土地整治項目首先要考慮的是水資源的供需問題，水資源是決定土地開發(fā)整治面積大小的主要因素[4]。水資源供需平衡分析是糧食生產的支撐，是工程建設的重要環(huán)節(jié)和技術保障。水資源供需平衡分析是灌區(qū)灌溉規(guī)模論證的主要依據[5]，在土地整治項目的可行性研究階段需要進行水資源供需平衡分析[6]。只有摸清土地整治項目區(qū)的水資源狀況，才能因地制宜地對項目區(qū)進行科學的規(guī)劃，全面提高土地利用效率，確保經濟效益、社會效益和生態(tài)效益達到合理的協(xié)調統(tǒng)一和效益的最大化[7-10]。

筆者結合陜北長城沿線風沙區(qū)特殊的地域特點，以神木縣錦界鎮(zhèn)公草灣林場土地整治項目為例，對水資源供需平衡進行了計算，分析了該項目中水資源供需平衡情況，以期為今后周邊地區(qū)實施土地整治項目的水資源供需平衡提供有效的指導。

1 研究區(qū)概況

公草灣林場土地整治項目區(qū)位于神木縣錦界鎮(zhèn)西北部29.5 km處的溝掌村，距離縣城80.0 km，處于毛烏素沙地與黃土丘陵區(qū)過渡地帶，隸屬于神木縣公草灣林場?？偨ㄔO規(guī)模為821.222 hm2，新增耕地為791.04 hm2，土地類型包括其他草地、天然牧草地以及灌木林地。項目區(qū)屬于陜北風沙灘區(qū)，地表覆蓋主要為風沙土，地形開闊，地勢自西南向東北微傾，坡度3%左右。區(qū)內多年平均氣溫8.5 ℃，極端最高氣溫38.9 ℃，極端最低氣溫-29 ℃。多年平均降水量365.1 mm，降雨呈明顯的不均勻性。

神木縣境內的主要河流有黃河、窟野河、禿尾河以及紅堿淖閉流區(qū)數條小河流。黃河干流徑流量年際變化大，年內分配不均，從黃河干流取水很不經濟，黃河水資源利用程度較?。豢咭昂与m徑流量大，但年內分配不均，多年平均含沙量高達184.0 kg/m3，對地表水資源的開發(fā)利用造成一定難度；禿尾河流域徑流主要由降雨形成，地區(qū)徑流分布不均勻，年際變化不大，年內分配較均勻，上游含沙量小。干流設有高家堡和高家川水文站，高家川站多年平均徑流量3.68億m3，該站控制面積占禿尾河流域面積的96%，可以代表禿尾河的徑流情況。近年來，紅堿淖湖面呈逐年萎縮趨勢，目前水域面積僅剩44.67 km2，水質不斷惡化，pH由7.40～7.80上升到9.00～9.42。

項目區(qū)位于禿尾河上游圪丑溝頂部，紅堿淖的南部，距紅堿淖約20.0 km。紅堿淖區(qū)域地下水流系統(tǒng)的平面分布范圍約150.0 km2，底部以白圣系砂泥巖為隔水底板，地下水的最大循環(huán)深度約80.0 km，紅堿淖湖面是下水的最低排泄區(qū)，屬一閉流地下水域。大氣降水的滲入是地下水系統(tǒng)的主要輸入，地下水接收補給后，由四周向中心匯集，在徑流途中除以蒸發(fā)的形式垂直排泄外大部分經過不同深度的循環(huán)最終排入紅堿淖湖內。

2 項目區(qū)水資源現狀

2.1大氣降水項目區(qū)位于禿尾河上游圪丑溝頂部，屬于禿尾河流域。禿尾河上游建有高家堡水文站，該研究收集高家堡站1953—2010年共58年的逐日降水量資料。根據高家堡站58年降水資料，進行頻率分析，統(tǒng)計參數采用矩法初步計算，再用適線法調整，線型采用P-Ⅲ型曲線，經分析計算，多年平均降水量為411.38 mm，Cv=0.32，Cs/Cv=2.43，其中最大為769.70 mm,最小為110.70 mm，說明項目區(qū)降水的年內變化較大，年內變化大主要表現為冬季干旱少雨，夏季濕潤多雨。不同頻率降水量如下：25%，489.26 mm; 50%, 394.05 mm; 75%, 314.73 mm; 90%, 255.78 mm; 95%, 225.82 mm; 97%, 208.41 mm。

2.2徑流禿尾河是黃河中游的一條重要支流。在禿尾河建立的高家堡和高家川2個水文站長期收集禿尾河上中游的水文資料，此次收集高家堡水文站1966—2010年長系列徑流資料，高家川水文站1956—2005年長系列徑流資料。

根據高家堡水文站45年年徑流系列進行頻率分析，統(tǒng)計參數采用矩法初步計算，再用適線法調整，線型采用P-Ⅲ型曲線，經分析計算，多年平均徑流量為2.60億m3，Cv=0.34，Cs/Cv=2.11，不同頻率徑流量見表1。

根據高家川水文站50年年徑流系列進行頻率分析，統(tǒng)計參數采用矩法初步計算，再用適線法調整，線型采用P-III型曲線，經分析計算，多年平均徑流量為3.86億m3，Cv=0.31，Cs/Cv=2.0，不同頻率徑流量見表1。

表1 禿尾河流域水文站不同頻率徑流量

2.3地表水資源量及可利用量項目區(qū)地表水資源面積為19.94 km2。此次地表水水資源范圍確定為禿尾河流域，以禿尾河流域高家堡水文站作為參證站，控制流域面積2 095.00 km2。根據高家堡站1967～2010年45年徑流系列進行分析，高家堡站多年平均徑流量為2.60億m3，采用面積比擬，并參考徑流深進行修正，修正系數為1.026，項目區(qū)地表水資源量為253.93萬m3，不同頻率徑流量計算成果如下：1%，503.1萬m3；2%，467.0萬m3；5%，400.5萬m3；10%，376.1萬m3；25%，303.8萬m3; 50%，243.2萬m3；75%，191.5萬m3；90%，152.4萬m3；95%，131.9萬m3；97%，119.2萬m3。

結合項目區(qū)分析地表水資源可利用量，由于當地降雨量較少，蒸發(fā)量大，地表并無較大的河流湖泊，地表水基本無法采用。因此，不考慮地表水源作為項目區(qū)灌溉的取水水源。

2.4地下水資源量及可利用量此次地下水水資源依據禿尾河、榆溪河兩大流域邊界，確定項目區(qū)周邊的邊界條件，再進行地下水資源量的分析。項目區(qū)主要依靠第四系松散層潛水來滿足灌溉需要，因此只對第四系松散層潛水進行計算。采用數值分析法，年降雨量取365.1 mm，入滲系數取0.36，蒸發(fā)深度取1.13 m, 潛水蒸發(fā)系數取0.08。根據計算分析可知：邊界補給量為629.448萬m3，降雨等補給量為77.815萬m3，地下水儲量為707.263萬m3。

采用可開采系數法確定允許開采量，按公式計算：

Q可=ρ·Wa

(1)

式(1)中，Q可為可開采量(m3/a)；ρ為可開采系數，參考榆林市相關文件取0.423；Wa為地下水儲量(m3/a)。

經計算可得，項目區(qū)潛水層多年平均可開采量為299.17萬m3/a。根據項目設計，為了保證項目區(qū)內農作物的正常灌溉用水，項目區(qū)總需水量為165.33萬m3/a，因此能夠滿足項目區(qū)灌溉需水要求。

3 水資源供需平衡分析

項目區(qū)灌溉水源為開采地下水，可供水量為地下水可開采量，地下水可開采量為299.17萬m3?？紤]井灌回歸補給可開采量后可供水量還可再大一些。

井灌回歸補給可開采量依下式計算：

Q井=β·Q灌·ρ

(2)

式(2)中，β為井灌回歸系數，取0.25；Q灌為灌溉用水量；ρ為可開采系數。

針對作物灌溉水量，可計算得到作物井灌回歸補給可開采量。項目區(qū)水量供需平衡分析如下：

△Q=Q可-Q需+Q井

(3)

式(3)中，△Q為供需平衡差(萬m3/a)；Q可為可開采量(萬m3/a)；Q需為總需水量(萬m3/a)；Q井為井灌回歸補給可開采量(萬m3/a)。

通過項目區(qū)供需水量平衡計算，75%保證率項目區(qū)地下水可利用量(確保生態(tài)用水)完全滿足灌溉用水量。同時，項目實施后灌溉可產生農田灌溉回滲補給量，按灌溉回補系數0.25考慮，灌溉回補水量為41.33萬m3。即項目區(qū)仍剩余可開采地下水資源為175.17萬m3，占地下水可開采量的55.26%，完全滿足區(qū)域生態(tài)環(huán)境需水量要求，表明現狀地下水可開采量足以支撐區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展，不會對該地區(qū)水量平衡產生明顯影響。

4 結論

由此可見，項目在水資源供需達到了有效平衡，可滿足農業(yè)灌溉需求量。實施土地開發(fā)中采用節(jié)水灌溉措施，使當地灌溉水利用系數得到提高，同時提高了項目區(qū)水土蓄養(yǎng)水平。建議在農業(yè)種植中，調整項目區(qū)種植結構，進一步發(fā)展需水量少，經濟價值高的作物，推廣節(jié)水灌溉制度，逐步形成良性的農業(yè)節(jié)水發(fā)展機制。

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