石現(xiàn)春

(水發(fā)規(guī)劃設計有限公司，山東 菏澤 274000)

0 引 言

灌區(qū)工程建設可以有效保證灌區(qū)范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、牲畜等多方面的用水需求[1-2]。中國自1949年以來修建了大量的灌區(qū)工程，在長時間的使用過程中，灌區(qū)工程損毀較為嚴重，造成引水效率低下，導致水資源嚴重浪費[3-4]。針對這種情況，采取相關(guān)的措施對灌區(qū)工程進行改造是十分必要的。在節(jié)水配套改造的過程中，對水資源供需進行分析十分重要，準確分析水資源供需水平，是節(jié)水配套改造工程的基礎數(shù)據(jù)之一[5-8]。

1 工程概況

菏澤市閆潭引黃灌區(qū)位于菏澤市西南部，灌區(qū)總面積1350km2，其中耕地面積9.46萬hm2，設計灌溉面積6.67萬hm2。送水干線總長133km，其中引水渠段長9.2km，輸水渠段長123.8km。2000-2014年，年均引黃河水3.25 億m3，對菏澤市西南部廣大地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了可靠的水源，成為菏澤市糧棉生基地，在菏澤市的經(jīng)濟發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。

2 灌區(qū)可供水分析

2.1 分析方法及灌溉保證率

灌區(qū)水資源供需平衡分析，大型灌區(qū)采用長系列實測資料法，但對于缺乏長系列實測資料的灌區(qū)也可采用對應灌溉設計保證率的典型法。鑒于灌區(qū)具有1953-2008 年歷年逐月降雨資料，灌區(qū)水資源供需平衡分析采用典型年法。灌溉設計保證率P=50%；排水工程設計標準：按5a一遇除澇標準設計。灌區(qū)內(nèi)水資源可分為地表水和地下水2部分。

2.2 地表水資源分析

地表水資源的主要來源包括：引黃水和灌區(qū)范圍內(nèi)地表徑流水。

2.2.1 黃河水源分析

黃河高村站與閆潭閘間的距離為76km，因此，可以根據(jù)該站的實測資料分析閆潭灌區(qū)段黃河的水文特征。根據(jù)實測資料，多年來高村站平均徑流量為388×109m3，平均流量為1231m3/s。在閆潭灌區(qū)春、冬灌期間的平均流量為786m3/s、975m3/s。年際間的徑流量變化較大，每年一月上旬至二月下旬為黃河冰凍期。在冰凍期間，灌區(qū)一般不引水。春(三月到六月)、冬灌(十一月、十二月)期黃河含沙量較低，來水分別約83×109m3、51×109m3，占全年的21.4%、13%。七月至十月為汛期，含沙量較高，不宜引水。

表1 高村站(1980-2014 年)來水量分析成果表(實測數(shù)據(jù)) 億 m3

圖1 高村站來水量頻率分析圖

前進防沙閘始建于1981年，引水流量達到80 m3/s。據(jù)閆潭引黃閘 2000-2014年引黃量統(tǒng)計，年平均引黃量為3.25億m3，菏澤市分配給該灌區(qū)的灌溉季節(jié)引黃水量為2.9億m3。由此可見，前進防沙閘前黃河來水量基本能滿足該區(qū)引黃灌溉的需求。前進防沙閘過流能力見表2，2000-2014年引黃水量統(tǒng)計見表3。

表2 前進防沙閘過流能力

表3 2000-2014 年引黃水量 萬 m3

小浪底水利樞紐修建完成后，對閆潭灌區(qū)的引水灌溉工程產(chǎn)生了輕微的影響。小浪底水利樞紐的調(diào)水調(diào)沙功能，造成該處河道拉伸、變形，導致黃河水位出現(xiàn)一定的下降。在流量相同的情況下，黃河水位下降降低了1.5m，導致閆潭灌區(qū)引水流量較之前有所降低。前進防沙閘為黃河進入山東省的第一處引水口，引水情況較好，調(diào)水調(diào)沙后的黃河水仍具有較好的引水情況，可以保證閆潭灌區(qū)的引水量。

2.2.2 灌區(qū)地表徑流分析

閆潭灌區(qū)總面積為1350km2，灌區(qū)范圍內(nèi)地表徑流主要來自大氣降水，降水年際分布不均勻。根據(jù)氣象資料，灌區(qū)內(nèi)降水量在286.5-1206.1mm之間，多年平均降水量為681.4mm。降水年內(nèi)分布也不均勻，汛期降水量占全年降水量的70%。汛期降水較為集中，導致該部分水資源利用效率較低，地表水資源可利用量實際為汛末攔蓄的一部分徑流量，根據(jù)多年統(tǒng)計資料，灌區(qū)內(nèi)各水庫攔蓄水量見表4。

表4 灌區(qū)地表徑流攔蓄量

2.3 地下水分析

灌區(qū)地下水來源是降雨入滲、黃河側(cè)滲和灌溉回歸水補滲。黃河側(cè)滲補給集中于黃河沿岸的狹長地帶，這一地帶均在引黃自流灌區(qū)內(nèi)，其補給范圍較小，不予考慮。灌區(qū)內(nèi)土壤類型主要為粉細砂、亞砂土。據(jù)多年觀測資料，灌區(qū)地下水埋深在1.58-3.91m之間。

通過分析地下水位觀測資料可以看出，灌區(qū)地下水位年際變化較小，埋深較淺，其動態(tài)變化受蒸發(fā)影響。淺層地下水礦化度≤1，灌區(qū)地下水資源量為18657萬m3。多年平均淺層地下水可開采量模數(shù)15-20萬m3/km2·a，灌區(qū)淺層地下水開采潛力巨大。

閆潭灌區(qū)以開采淺層地下淡水為主，淺層淡水分布面積約占總面積的86%，地下水開采條件較好。地下水資源可開采量是指在可預見的時期內(nèi)，通過經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的措施，在不致引起生態(tài)環(huán)境惡化條件下，允許從地下含水層中獲取的最大水量。

根據(jù)水文條件及開發(fā)利用情況，根現(xiàn)狀年地下水開采率為0.70，預測2025年為0.75，則現(xiàn)狀年地下水可利用量為13060萬m3，2025年為 13993萬m3。

因此灌區(qū)可供水總量為：現(xiàn)狀年43174萬m3，2020年44107萬m3。

3 需水量分析

3.1 農(nóng)業(yè)灌溉用水量分析

灌區(qū)設計灌溉面積6.67萬hm2，現(xiàn)狀年灌溉水利用系數(shù)為 0.43，根據(jù)灌溉面積及綜合凈灌溉定額，求得 P=50%的需水量見表5。

表5 現(xiàn)狀灌溉需水量

2025年灌區(qū)控制灌溉面積為6.67萬hm2，灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為 0.6，求得灌溉設計保證率P=50%的需水量見表6。

表6 2025年灌溉需水量

3.2 其他需水量

菏澤市工業(yè)、生活及農(nóng)村人畜用水指標，結(jié)合當?shù)氐挠盟F(xiàn)狀，并參考外地同類用水量，現(xiàn)狀年灌區(qū)工業(yè)用水定額為120m3/萬元、居民生活用水定額為0.05m3/人·d，大牲畜用水定額0.05 m3/頭·d，小牲畜用水定額為 0.025m3/頭·日，預測2025年工業(yè)用水定額為70m3/萬元、居民生活用水定額為 0.07m3/人·d，大牲畜用水定額0.05 m3/頭·d，小牲畜用水定額為0.025m3/頭·d。工業(yè)年增長率 8%、牲畜 4%、人口 6‰，其他部門需水量見表7、8。

表7 現(xiàn)狀其他需水量 萬m3

表8 2025其他需水量 萬m3

農(nóng)業(yè)灌溉需水及其他部門用水量合計：現(xiàn)狀年總需水量47044萬m3，2025 年總需水量38952萬m3。灌區(qū)總需水量見表9。

表9 灌區(qū)總需水量 萬m3

4 結(jié) 論

根據(jù)計算結(jié)果可知，灌區(qū)地下水可以滿足范圍內(nèi)居民、工業(yè)、牲畜、農(nóng)業(yè)用水需求，隨著節(jié)水配套工程的實施，灌溉水利用系數(shù)從0.43提升至0.60，保證了灌區(qū)在2025年的用水需求，并在一定程度上有所剩余。計算結(jié)果可為灌區(qū)內(nèi)，節(jié)水配套工程設計提供參考。