楊英英

(撫順市水利勘測設(shè)計研究院有限公司,遼寧 撫順 113000)

1 概況

項目區(qū)分布遼寧牛心坨鎮(zhèn)、大黑崗子鎮(zhèn)、冷子堡鎮(zhèn)、滿都戶鎮(zhèn)、老大房鎮(zhèn)、六間房鎮(zhèn)、朱家房鎮(zhèn)、于家房鎮(zhèn)共有8個鄉(xiāng)鎮(zhèn),27個片區(qū),總灌溉面積2 766 hm2,種植作物為玉米和花生。

項目區(qū)灌溉作物為玉米和花生,與原種植作物相同,土地利用情況沒有改變。建設(shè)遼中縣“節(jié)水增糧行動”項目發(fā)展節(jié)水灌溉面積2 766 hm2,共27個片區(qū),涉及8個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))19個村;作物為玉米和經(jīng)濟作物,灌溉方式為管灌和噴灌。水源工程新打φ400 mm水源井268眼,設(shè)計井深60 m,安裝水泵268臺套。

2 分析與論證方法

2.1 取水方案分析方法

首先,通過對項目區(qū)的實地調(diào)研、區(qū)域水文地質(zhì)圖和遼中縣水文地質(zhì)調(diào)查報告資料,結(jié)合抽水試驗數(shù)據(jù),分析得出了論證區(qū)單井涌水量、影響半徑等水文地質(zhì)參數(shù)。然后,通過確定每個區(qū)域的單井涌水量,對方案中單井的控制面積和井數(shù)進行了復核,并提出了方案是否合理的結(jié)論,給出了方案建議,最后,對井位提出了合理的建議。

2.2 水源可靠性分析思路

遼中縣“節(jié)水增糧行動”取水方案為就地取用地下水,取水總量為252.4萬 m3,其實施方案提出了地下水源的典型井設(shè)計。其項目區(qū)為平原區(qū),根據(jù)以上情況,制定水源論證方案如下:

在項目所在區(qū)域地下水資源狀況及其開發(fā)利用分析的基礎(chǔ)上,首先進行論證單元的地下水資源量評價。采用補給法,分析計算1980-2021年的地下水補給量,作為本單元地下水資源量系列。為保證補給量的計算精度,同時進行排泄量的系列計算,以相互驗證水文地質(zhì)參數(shù)選取和計算結(jié)果的合理性。通過水資源評價,確定論證單元多年平均、設(shè)計保證率和連續(xù)枯水年的地下水資源量。

2.3 淺層地下水容積儲量計算方法

淺層地下水容積儲量計算采用下面公式:

W儲量=μV

(1)

式中:W為潛水含水層地下水容積儲量(m3);V為潛水含水層體積(m3);μ為給水度。

3 取水方案合理性分析

3.1 項目片區(qū)基本情況

遼中縣“節(jié)水增糧行動”項目總體實施方案:項目區(qū)域分布在遼中縣8個鄉(xiāng),每個鄉(xiāng)2～4個行政村,共19個行政村,27塊地。實施面積2 766 hm2,其中糧食作物(玉米)管灌780 hm2,噴灌1 433 hm2,經(jīng)濟作物噴灌553 hm2。規(guī)劃在區(qū)內(nèi)新建灌溉水井268口,管徑400 mm,井深60 m。設(shè)計出水量40～80 m3/h。單井控制面積管灌8.6～17.3 hm2,噴灌8～20 hm2。這些新井分布在這個地區(qū),開采淺層地下水。見表1。

表1 遼中縣節(jié)水增糧項目灌溉面積、用水量統(tǒng)計表

3.2 抽水井單井出水量數(shù)據(jù)獲取

3.2.1 已有項目片區(qū)單井出水量實驗成果

對遼寧省下遼河平原水文地質(zhì)報告中記載的現(xiàn)有試驗結(jié)果和遼中縣水利局提供的項目區(qū)部分村莊的完井報告和抽水試驗結(jié)果進行了統(tǒng)計匯總。詳見表2。

表2 項目片區(qū)已有單井出水量實驗成果統(tǒng)計表

3.2.2 無實驗成果項目片區(qū)單井涌水估算

根據(jù)已有片區(qū)的單井涌水量成果,參照用水量分區(qū)圖,對沒有實驗成果的村屯,采用相鄰和相似區(qū)域類比的原則,借用有實驗成果的相鄰或相似片區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)進行單井涌水量成果估算[1-2]。經(jīng)分析計算得各鄉(xiāng)鎮(zhèn)無資料項目片區(qū)單井涌水量成果。見表3。

表3 項目片區(qū)調(diào)查井單井出水量統(tǒng)計表

根據(jù)以上統(tǒng)計,計算遼中縣項目區(qū)單井涌水量分布為 朱家房、于家房2鎮(zhèn)單井出水量在40～50 m3/h;大黑崗子、老大房、滿都戶、六間房4鎮(zhèn)單井出水量在50～60 m3/h;冷子堡、牛心坨2鎮(zhèn)單井出水量在60～70 m3/h。

表4 項目片區(qū)已有資料影響半徑統(tǒng)計表

3.3 影響半徑的確定

依據(jù)遼寧省下遼河平原水文地質(zhì)圖、水文地質(zhì)報告和遼中縣水利局提供的項目片區(qū)各村屯集中供水井打井報告及已有抽水試驗成果數(shù)據(jù),經(jīng)統(tǒng)計得部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)單井出水量及影響半徑成果見表4。

(2)

(3)

式中:Q0為取水流量(m/s);R為影響半徑(m);S0為降深(m);H0為含水層厚度(m);K為滲透系數(shù)(m/d);r為設(shè)計灌溉井半徑(m)。

經(jīng)過多次試算,得項目區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)所轄村屯的單井出水量影響半徑成果。見表5。

根據(jù)以上分析可知,大黑崗子、滿都戶、冷子堡、 4鎮(zhèn)項目片區(qū)灌溉高峰期取水影響半徑在130～200 m之間;牛心坨、老大房、 六間房 、朱家房、于家房5鎮(zhèn)項目片區(qū)灌溉高峰期取水影響半徑在200～250 m之間。

3.4 取水水源位置

水井的影響半徑可分為兩個區(qū)。130～200 m之間的影響半徑為一個區(qū),200～250 m之間的影響半徑為一個區(qū)。按照規(guī)定,抽水井之間的距離應大于影響半徑的2倍[3-6],所有新設(shè)計的水源井均應在項目區(qū)鉆取。

表5 遼中縣項目片區(qū)出水流量影響半徑計算表

3.5 實施方案復核

3.5.1 單井出水量復核

根據(jù)《遼中縣“節(jié)水增糧行動”實施方案》,設(shè)計單井出水量(39～107 m3/h)。依據(jù)表2和表3的實驗和調(diào)查分析計算的單井出水量數(shù)據(jù),遼中縣區(qū)域單井出水量968～2 500 m3/d(39～107 m3/h)的情況,項目區(qū)內(nèi)地下水量完全滿足《遼中縣“節(jié)水增糧行動”實施方案》中設(shè)計單井出水量35 m3/h,滿足設(shè)計要求。

3.5.2 單井控制面積及開采井數(shù)量復核

根據(jù)《遼中縣“節(jié)水增糧行動”實施方案》,擬建節(jié)水灌溉項目片區(qū)27處,設(shè)計管灌面積780 hm2,噴灌面積1 986 hm2,總需水量252.4萬 m3。遼中縣“節(jié)水增糧行動”總體實施方案中,論證單元設(shè)計單井出水量為35 m3/h的情況下,噴灌典型設(shè)計地塊擬布井數(shù)為197眼。管灌典型設(shè)計地塊擬布井數(shù)為71眼。

項目區(qū)噴灌單井控制面積按下式計算:

(4)

式中:F為井水可灌面積,hm2;Q井為水井出水量,m3/h;Q井=30～70 m3/h;T為灌一次所需時間,d;設(shè)計灌水周期為5天;t為水井每天抽水小時數(shù),h;t =20 h;η為噴灌田間水利用系數(shù),η=0.90;η1為干擾抽水的水量消減系數(shù),取1%;m為灌水定額,m3/hm2。設(shè)計灌水定額319.5 m3/hm2。

水井出水量選Q井=30 m3/h,F=8 hm2;水井出水量選Q井=35 m3/h,F=10 hm2;水井出水量選Q井=40 m3/h,F=11 hm2;水井出水量選Q井=50 m3/h,F=14 hm2;水井出水量選Q井=60 m3/h,F=16.7hm2;水井出水量選Q井=70 m3/h,F=19.5 hm2。

根據(jù)計算噴灌單井控制面積為8～19.5 hm2,論證單元設(shè)計噴灌面積為1 986 hm2。因此,擬布井數(shù)在102～239(眼)之間?？紤]項目片區(qū)內(nèi)地塊的分布情況,《遼中縣“節(jié)水增糧行動”實施方案》中設(shè)計井數(shù)在197眼,井深60 m,在102～239(眼)之間,滿足設(shè)計要求。

項目區(qū)管灌單井控制面積按公式(4)計算:

式中:F為單井控制面積,hm2;Q為單井出水量,m3/h;Q=30～60 m3/h;T為灌一次所需時間,d;設(shè)計灌水周期為6 d;t為每天開機時間,h,t取20 h;為田間水利用系數(shù),η=0.8;η1為干擾抽水的水量消減系數(shù),取1%;m為灌水定額,m3/hm2。設(shè)計灌水定額21.3 m3/hm2。

水井出水量選Q井=30 m3/h,F=9 hm2;水井出水量選Q井=35 m3/h,F=10 hm2;水井出水量選Q井=40 m3/h,F=12 hm2;水井出水量選Q井=50 m3/h,F=14.9 hm2;水井出水量選Q井=60 m3/h,F=18 hm2。

根據(jù)以上計算,管灌單井控制面積為9～18 hm2。論證單元設(shè)計管灌面積為780 hm2,擬布井數(shù)為在44～88(眼)之間?？紤]項目片區(qū)內(nèi)地塊的分布情況,《遼中縣“節(jié)水增糧行動”實施方案》中設(shè)計井數(shù)在71眼,井深60 m,在44～88(眼)之間,滿足設(shè)計要求。

遼中縣節(jié)水增糧項目片區(qū)擬新建水源井數(shù)為146～327(眼)之間,《遼中縣“節(jié)水增糧行動”實施方案》中設(shè)計井數(shù)為268眼,井深60 m,在146～327(眼)之間,滿足設(shè)計要求。

遼中縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)項目片區(qū)設(shè)計新打灌溉井數(shù)量及灌溉井分布見表6。

表6 遼中縣項目區(qū)新建灌溉井數(shù)量統(tǒng)計表

4 結(jié)語

(1)全縣共實施節(jié)水灌溉面積2 766 hm2,根據(jù)當?shù)厮吹膶嶋H情況,建設(shè)項目采用在項目片區(qū)內(nèi)打井取地下水,采用噴灌和管灌方式進行灌溉,地下水經(jīng)提水泵送至項目片區(qū)干管,再由干管送入支管,最后由毛管或噴灌設(shè)備輸送給作物。

(2)按照《遼中縣“節(jié)水增糧行動”實施方案》和《遼寧省行業(yè)用水定額》,大田糧食作物采用的管灌灌溉定額為825 m3/hm2,采用的噴灌灌溉定額為675 m3/hm2,經(jīng)濟作物采用噴灌灌溉定額為1 650 m3/hm2,灌溉水有效利用系數(shù)管灌0.80,噴灌0.90,計劃總用水量為252.4萬 m3。項目區(qū)內(nèi)共布設(shè)取水井268眼,根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》管灌和噴灌在各類地區(qū)、各類作物灌溉設(shè)計保證率規(guī)定,確定本項目取水水源灌溉設(shè)計保證率管灌80%、噴灌90%。