劉吉磊 郝 英
(1.邱縣國土資源局,河北 邱縣 057450; 2.邯鄲學院,河北 邯鄲 056000)
水資源平衡分析是土地整治項目中的一項重要工作[1]。水量平衡是一個相對的概念,是指在一定的保證率下的水量供需平衡[2]。因此在進行水資源平衡分析之前,首先要確定灌溉設計保證率。根據(jù)GB 50288—99灌溉與排水工程設計規(guī)范,灌溉設計保證率可根據(jù)水文氣象、水資源、作物組成、灌區(qū)規(guī)模、灌水方法和經(jīng)濟效益等因素確定[3,4]。本研究以邱縣香城固鎮(zhèn)西留善固村等七個村土地整治項目為例,對水資源平衡進行了詳細分析。
研究區(qū)位于河北省邯鄲市東北部的邱縣,地理坐標為東經(jīng)115°03′02″~115°19′10″,北緯36°38′08″~36°57′49″。地處太行山東麓,大地貌屬黃河、漳河沖積扇的下部,冀南平原中部交接洼地以下的沖積平原,系由黃河、漳河沖積而成。研究區(qū)原為河流水面,由于上游整治、多處水閘的修建,今年水位下降,原河道兩側(cè)較高區(qū)域已經(jīng)露于地表,研究區(qū)內(nèi)總體地勢較為平緩,在地塊的局部存在陡坎。
根據(jù)項目區(qū)水資源評價材料,區(qū)內(nèi)可利用水資源分為兩部分,一是外流域調(diào)水,二是大氣降水。
2.1.1外流域調(diào)水量
項目區(qū)緊鄰的老沙河由邱城鎮(zhèn)入境,并由香城固鄉(xiāng)出境進入邢臺市威縣,流經(jīng)全縣6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)24個村莊,境內(nèi)長度為28 km,流域面積為24.68 km2。項目區(qū)南側(cè)為小屯蓄水閘,是邱縣最大的蓄水工程。該閘1979年10月建成,為中型蓄水閘,閘底高程19.98 m,閘頂高程34.88 m;設計過水流量346 m3/s,校核流量346 m3/s,最大蓄水深度4.6 m,最大蓄水量338萬m3,設計灌溉面積3.0萬畝。
由于項目區(qū)緊鄰該閘,故在該閘設計灌溉面積內(nèi),水量充足,完全滿足項目區(qū)灌溉需水量(按邱縣農(nóng)業(yè)灌溉綜合用水指標136 m3/畝計算,項目區(qū)復種指數(shù)為200%,需水約34萬m3,故本項目外流域調(diào)水量計為34萬m3)。
2.1.2大氣降水
根據(jù)《河北省邱縣水長期供求計劃報告》提供的降雨系列材料,得到本區(qū)內(nèi)降雨量特征值統(tǒng)計表見表1。
表1 項目區(qū)降雨量特征值統(tǒng)計表
根據(jù)上述分析,項目區(qū)偏枯年(P=75%)降水量P=447.9 mm,按30%計算有效降量,項目區(qū)土地整治面積S=83.432 8 hm2,則可利用有效降水量P′計算如下:
有效降水量(P′)=降水量(P)×有效降水系數(shù)×承雨面積(S)=447.9×30%×83.432 8×10-3=11.210 9萬m3。
2.1.3項目區(qū)典型年可供水資源
項目區(qū)典型年可利用水資源量見表2。
表2 項目區(qū)典型年可利用水資源量
2.2.1農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需水量預測
1)根據(jù)設計標準,灌溉設計保證率取75%。
2)依據(jù)《農(nóng)用地質(zhì)量分等規(guī)程》及《河北省耕地質(zhì)量等級調(diào)查與評定》,確定項目區(qū)標準耕作制度為:冬小麥、夏玉米,復種類型為一年兩熟,復種指數(shù)為200%。
3)項目區(qū)采用以機井配套管道灌溉為主,根據(jù)《灌溉和排水工程設計規(guī)范》,田間水利用系數(shù)取0.90,管道水利用系數(shù)取0.97,則本項目灌溉水利用系數(shù)為兩者的乘積,即0.87。
4)根據(jù)《中國主要作物需水量與灌溉》及項目區(qū)標準耕作制度,確定項目區(qū)在灌溉保證率P=75%的灌溉條件下主要作物灌溉制度:小麥灌水4次,灌水定額600 m3/hm2~675 m3/hm2;玉米灌水2次,灌水定額600 m3/hm2~675 m3/hm2。小麥、玉米灌溉制度見表3。
5)確定項目區(qū)灌溉面積。
表3 小麥、玉米灌溉制度表(P=75%)
項目區(qū)總面積為83.432 8 hm2,整治后耕地面積為81.852 6 hm2,則灌溉總面積為81.852 6 hm2。根據(jù)項目區(qū)現(xiàn)有耕作制度和種植習慣,確定項目區(qū)主要農(nóng)作物品種為:小麥、玉米,一年兩熟,按照復種指數(shù)為200%,種植模式為冬小麥—夏玉米,種植面積均為81.852 6 hm2。
6)灌溉需水量的確定。
項目區(qū)需水量主要考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需水量,用式(1)計算:
(1)
其中,W為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總需水量,m3;M為凈灌溉定額,m3/hm2;A為灌區(qū)面積,hm2;η為灌溉水利用系數(shù)。
則項目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總需水量計算見表4。
表4 項目區(qū)主要農(nóng)作物灌溉用水量計算表(P=75%)
2.2.2項目區(qū)用水總量預測
項目區(qū)總需水量包括小麥、夏玉和棉花米用水三類。項目區(qū)總需水量為:
W需=W小麥+W玉米+W棉花。
根據(jù)上述計算結(jié)果,項目區(qū)每年總需水量為33.870 0萬m3,其中小麥用水量為22.580 0萬m3,玉米用水量為11.290 0萬m3。
通過以上對項目區(qū)的可供水量分析及需水量預測,得到項目區(qū)年可供水量及需水量。項目區(qū)水資源供需對比,詳見表5。
表5 項目區(qū)水資源供需對比表
通過上述計算,該項目實施后在農(nóng)業(yè)灌溉保證率為75%條件下,項目區(qū)每年可供水總量為W供=45.210 9萬m3,總需水量為W需=33.870 0萬m3,W供>W需,供大于需,項目實施后能滿足作物灌溉需水要求。
綜上所述,項目區(qū)水資源具備了土地整治需要的農(nóng)業(yè)灌溉條件,但也要求在提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的同時,提高水資源利用效率、嚴格水資源管理、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)節(jié)水機制、加強農(nóng)業(yè)節(jié)水綜合措施,確保項目區(qū)水資源的節(jié)約可持續(xù)利用。
本研究以河北省邱縣香城固鎮(zhèn)西留善固村等七個村土地整治項目為例,結(jié)合項目區(qū)實際情況,對水資源平衡進行了分析。結(jié)果表明,項目區(qū)水資源具備了土地整治需要的農(nóng)業(yè)灌溉條件,通過水資源平衡分析,提高了研究區(qū)水資源利用率,確保了研究區(qū)水資源的節(jié)約與可持續(xù)利用,為項目的順利開展提供了保障。