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        盤山水田灌區(qū)節(jié)水研究

        2022-03-30 02:36:54孫文偉
        地下水 2022年1期
        關(guān)鍵詞:柴河盤山清河

        孫文偉

        (遼寧省營(yíng)口水文局,遼寧 營(yíng)口 115003)

        1 灌區(qū)概況

        盤山水田灌區(qū)在遼河下游雙臺(tái)子河河段兩岸,距遼河口上朔約65~105 km處,位于東經(jīng)121.86°~122.42°,北緯41.08°~41.28°區(qū)域,水田灌溉面積4.30萬 hm2。主要灌溉水源是上游清河水庫(kù)和柴河水庫(kù)。盤山水田灌區(qū)系統(tǒng)是由清河水庫(kù)、柴河水庫(kù)、清河、柴河、遼河、盤山灌區(qū)提水閘站及雙臺(tái)子攔河大閘組成。清河、柴河、遼河河道將水庫(kù)水源輸送到雙臺(tái)子河盤山灌區(qū)河段,然后,由閘站輸送到盤山灌區(qū)子灌區(qū)的雙繞灌區(qū)、西繞灌區(qū)、新開灌區(qū)、吳家灌區(qū)。

        1.1 供水

        供水系統(tǒng)由清河水庫(kù)、柴河水庫(kù)組成。清河水庫(kù)位于遼河支流清河中下游,遼寧省鐵嶺市境內(nèi),水庫(kù)總庫(kù)容9.71億 m3,防洪庫(kù)容5.45億 m3,興利庫(kù)容8.47億 m3,最高水位137.40 m;柴河水庫(kù)是遼寧省大型水庫(kù)之一,位于遼河支流柴河下游,遼寧省鐵嶺市境內(nèi),水庫(kù)總庫(kù)容6.36億 m3,防洪庫(kù)容2.84億 m3,興利庫(kù)容4.70億 m3,最高水位116.80 m。

        1.2 輸水

        輸水系統(tǒng)由清河-遼河-雙臺(tái)子河河道輸水線和柴河-遼河-雙臺(tái)子河輸水線兩部分組成,擔(dān)負(fù)著水庫(kù)到灌區(qū)的區(qū)間輸水任務(wù)。

        1.2.1 清河-遼河-雙臺(tái)子河輸水線

        遼河輸水線地跨鐵嶺、沈陽、鞍山、盤錦四市,輸水河道設(shè)有6處水文站進(jìn)行輸水監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)站區(qū)間距離是:清河水庫(kù)至鐵嶺水文站河長(zhǎng)約為56 km,鐵嶺水文站至石佛寺水庫(kù)河長(zhǎng)約為67 km,石佛寺水庫(kù)至馬虎山水文站河長(zhǎng)約為22 km,馬虎山水文站至平安堡水文站河長(zhǎng)約為49 km,平安堡水文站至遼中水文站約為83 km,遼中水文站至六間房水文站約為34 km,六間房水文站至雙臺(tái)子河閘約為82 km。輸水線總長(zhǎng)約393 km。

        清河水庫(kù)至灌區(qū)沿線各水文站水流傳播時(shí)間,經(jīng)推求計(jì)算至最下游六間房水文站約為107~109 h,至盤山灌區(qū)約為135~149 h;六間房水文站至盤山灌區(qū)約為28~30 h。詳見表1—清河水庫(kù)至沿河逐站水流傳播時(shí)間表 。

        1.2.2 柴河-遼河-雙臺(tái)子河輸水線

        柴河-遼河-雙臺(tái)子輸水線地跨鐵嶺、沈陽、鞍山、盤錦四市,輸水河道設(shè)有6處水文站進(jìn)行輸水監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)站區(qū)間距離是:柴河水庫(kù)至鐵嶺水文站河長(zhǎng)約為18 km,鐵嶺水文站至石佛寺水庫(kù)河長(zhǎng)約為67 km,石佛寺水庫(kù)至馬虎山水文站河長(zhǎng)約為22 km,馬虎山水文站至平安堡水文站河長(zhǎng)約為49 km,平安堡水文站至遼中水文站約為83 km,遼中水文站至六間房水文站約為34 km,六間房水文站至盤山水文站(盤山河閘)約為82 km。輸水線總長(zhǎng)約355 km。

        柴河水庫(kù)至灌區(qū)沿線各水文站水流傳播時(shí)間,經(jīng)推求計(jì)算至最下游六間房水文站約為94~106 h,至盤山灌區(qū)約為122~136 h;六間房水文站至盤山灌區(qū)約為28~30 h。詳見表1—清河水庫(kù)至沿河逐站水流傳播時(shí)間表 。

        表1 清河水庫(kù)至沿河逐站水流傳播時(shí)間表

        表2 柴河水庫(kù)至沿河逐站水流傳播時(shí)間表

        1.3 提水

        盤山灌區(qū)提水系統(tǒng)由雙繞灌區(qū)、西繞灌區(qū)、新開灌區(qū)、吳家灌區(qū)等四個(gè)片區(qū)組成,構(gòu)成盤山灌區(qū)的排灌循環(huán)系統(tǒng)。

        1.3.1 雙繞灌區(qū)

        雙繞灌區(qū)是一個(gè)大型水田灌區(qū),位于盤山縣西北部,雙臺(tái)子河右岸。負(fù)責(zé)統(tǒng)一、城郊、陸家、太平、新生、胡家、甜水7個(gè)場(chǎng)鎮(zhèn)農(nóng)田灌溉,水田灌溉面積約1.45萬 hm2。灌區(qū)渠首在雙臺(tái)子河右岸建有小柳河閘,總流75 m3/s。

        1.3.2 西繞灌區(qū)

        西繞灌區(qū)是一座大型灌區(qū),位于盤山縣中北部,雙臺(tái)子河右岸。負(fù)責(zé)陳家、統(tǒng)一、喜彬、太平、大荒5個(gè)場(chǎng)鎮(zhèn)農(nóng)田灌溉,水田灌溉面積約1.29萬 hm2。灌區(qū)渠首在雙臺(tái)子河右岸建有西繞4孔河閘,總流45 m3/s。

        1.3.3 新開灌區(qū)

        新開灌區(qū)位于盤山縣東南部,雙臺(tái)子河左岸。負(fù)責(zé)沙嶺、壩墻子和古城子3個(gè)場(chǎng)鎮(zhèn)農(nóng)田灌溉,水田灌溉面積約0.91萬 hm2。灌區(qū)渠首在雙臺(tái)子河左岸建有北水南調(diào)河閘,總流50 m3/s。

        1.3.4 吳家灌區(qū)

        吳家灌區(qū)位于盤山縣中西部,雙臺(tái)子河中游左岸。負(fù)責(zé)吳家、渤海、新立、新興、新建、前進(jìn)和成交7個(gè)場(chǎng)鎮(zhèn)農(nóng)田灌溉,水田灌溉面積約0.65萬 hm2。灌區(qū)渠首在雙臺(tái)子河左岸建有吳家(六○河)河閘,總流30 m3/s。

        2 水田灌區(qū)效率(節(jié)水)分析

        從春季泡田插秧開始,盤山水田灌溉農(nóng)業(yè)都要從河道里提取上游水庫(kù)的放下來的淡水,以保證下游盤山4.30萬 hm2水田的正常農(nóng)耕生產(chǎn)。雖然在用水區(qū)的感潮河段修建了攔河閘,但是上游水庫(kù)距離下游的用水區(qū)域很遠(yuǎn),有長(zhǎng)達(dá)355~393 km輸水路途之遙,長(zhǎng)距離輸水必然用時(shí)很長(zhǎng),這就加大了取水提灌的不確定性。灌區(qū)上游提水晚了,在攔河閘形成壅水威脅河閘建筑安全,被迫提閘放水使寶貴的水資源白白流入大海形成棄水浪費(fèi)。通過近幾年對(duì)盤山水田灌區(qū)進(jìn)行的實(shí)際灌溉監(jiān)測(cè)資料,進(jìn)行灌溉系統(tǒng)效率(節(jié)水)分析如下:

        2.1 供水分析

        水庫(kù)供水能力的大小,決定著下游提水的多少,直接影響灌區(qū)的用水需求。清河水庫(kù)具有城市生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、發(fā)電等綜合利用的水庫(kù),每年農(nóng)業(yè)供水份額在0.80億~1.60億 m3之間;柴河水庫(kù)每年農(nóng)業(yè)供水份額在0.50億~1.00億 m3之間。長(zhǎng)期看兩處水源供水基地面臨農(nóng)業(yè)用水供求緊張矛盾。

        因此,科學(xué)合理調(diào)度水資源,是農(nóng)業(yè)節(jié)水增效的重要保證。在實(shí)際供水作業(yè)中,經(jīng)資料分析,每次供水過程:一是要根據(jù)下游用水的水量,預(yù)定多出3%~5%的水量進(jìn)行供給;二是在一次供水過程中最低供水總量不能小于0.25億 m3;三是要在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)完成集中連續(xù)供水。

        2.2 輸水分析

        水輸送量的大小、傳播時(shí)間,由河道上的水文站,對(duì)上游的來水進(jìn)行24 h的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。水文站用曼寧公式實(shí)時(shí)算出河道來水水量,繪制河道控制站流量過程線對(duì)比圖。

        圖2 清河遼河主要控制站水位流量過程圖 圖3 柴河遼河主要控制站水位流量過程圖

        (1)

        式中:Q為流量,m3/s; A為斷面過水面積,m2;n為糙率;R為水力半徑,m;J為比降。

        根據(jù)曼寧公式,確定各計(jì)算參數(shù),推求出沿河水情站點(diǎn)控制斷面的水位流量關(guān)系曲線,計(jì)算推導(dǎo)各水文站區(qū)間的水流傳播距離及時(shí)間。

        經(jīng)沿河水文站監(jiān)測(cè)資料連續(xù)計(jì)算,清河水庫(kù)至盤山灌區(qū)河流總長(zhǎng)約393 km,水流傳播時(shí)間約135~149 h;柴河水庫(kù)至盤山灌區(qū)河流總長(zhǎng)約355 km,水流傳播時(shí)間約122~136 h。

        2.3 提水分析

        上游水情站將水流傳播時(shí)間、流量大小報(bào)送閘站管理部門(末端水情站到灌區(qū)的來水預(yù)見期在28~30 h左右)。當(dāng)來水進(jìn)入灌區(qū)河段時(shí),灌區(qū)上游各閘站依次至下游開始提取來水,并逐漸增大提水流量,對(duì)灌區(qū)上游渠道實(shí)行大負(fù)荷注水灌溉,確保優(yōu)先蓄足水量。

        清河水庫(kù)從2020年7月12日8時(shí)開始供水,16日1時(shí)放水結(jié)束,此次清河水庫(kù)供水累計(jì)出庫(kù)水量為0.30億 m3。

        根據(jù)盤山水文局監(jiān)測(cè):截止7月20日8時(shí),盤山灌區(qū)的子灌區(qū)雙繞灌區(qū)、西繞灌區(qū)、新開灌區(qū)、吳家灌區(qū)等提水量合計(jì)為0.23億 m3,少提水0.07億 m3。

        柴河水庫(kù)從7月25日10時(shí)開始供水, 至27日20時(shí)放水結(jié)束,柴河水庫(kù)供水累計(jì)出庫(kù)水量為0.25億 m3。

        根據(jù)盤山水文局監(jiān)測(cè):截止8月6日6時(shí),盤山灌區(qū)的子灌區(qū)雙繞灌區(qū)、西繞灌區(qū)、新開灌區(qū)、吳家灌區(qū)等提水量合計(jì)為0.20億 m3,少提水0.05億 m3。

        表3 盤山水田灌區(qū)效率表 億 m3

        2.4 效率分析

        從灌溉系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況看,清河-遼河線損失水量較大,水庫(kù)供水0.30億 m3,實(shí)際利用水量約為0.23億 m3,損失水量0.07億 m3,供水效率只有77%浪費(fèi)較嚴(yán)重。

        柴河-遼河線輸水損失較少,水庫(kù)供水0.25億 m3,實(shí)際利用水量約為0.20億 m3,損失水量0.05億 m3,供水效率80%利用率比較高。

        分析原因:清河水庫(kù)放水在先,對(duì)下游河道補(bǔ)坑、填洼,應(yīng)有一部分損失,后期柴河放水時(shí),河道區(qū)間有部分降雨徑流形成基流,故輸水損失較少。

        3 結(jié)語

        目前,保農(nóng)村糧食穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)守耕地紅線是我國(guó)基本國(guó)策,從豐水地區(qū)調(diào)配貧水地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水,是水利部門今后的常態(tài)任務(wù)。這次盤山水田灌區(qū)調(diào)水的實(shí)際應(yīng)用證明,現(xiàn)有灌區(qū)的用水效率(節(jié)水)矛盾凸顯,用水效率只有77%~80%。為此,應(yīng)該優(yōu)化配置供用水的工程和非工程措施,制定科學(xué)調(diào)水制度來加以解決。(1)庫(kù)、河、站聯(lián)動(dòng),上下游緊密配合,整體合一步調(diào)一致,以保證水庫(kù)水資源在灌區(qū)有效利用;(2)開源節(jié)流,提高水利控制運(yùn)用的科學(xué)性主動(dòng)性。灌區(qū)提水閘站應(yīng)實(shí)時(shí)掌控上游來水動(dòng)態(tài),充分利用末段水情站到灌區(qū)28~30 h的來水預(yù)見期,充分準(zhǔn)備,提高引水效率;(3)增加投入,改善供水、輸水、提水環(huán)境。用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代工程措施,以智慧水利解決供需水矛盾,以水利的發(fā)展提高助力農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)豐收做貢獻(xiàn)。

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