楊海源

(甘肅省張掖市甘州區(qū)盈科水利管理所，甘肅 張掖 734000)

盈科灌區(qū)作為甘肅省大型灌區(qū)，覆蓋甘州區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，灌區(qū)不僅擔(dān)負(fù)著農(nóng)田灌溉任務(wù)，而且還擔(dān)負(fù)著向農(nóng)村城鎮(zhèn)生活和工礦企業(yè)供水的任務(wù)。隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，非灌溉用水將進(jìn)一步增加，盈科大型灌區(qū)已成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的命脈。灌區(qū)自運行以來，工程老化程度及建設(shè)規(guī)模與續(xù)建配套資金投入不協(xié)調(diào)，大部分灌排渠系已經(jīng)老化，嚴(yán)重影響灌區(qū)整體效益的發(fā)揮，已不能適應(yīng)國家對大型灌區(qū)現(xiàn)代化管理的要求，進(jìn)行節(jié)水改造十分必要。而進(jìn)行灌區(qū)水資源評價和水資源供需平衡計算是進(jìn)行節(jié)水改造的重要基礎(chǔ)。

1 灌區(qū)所屬流域概況

黑河是我國西北地區(qū)第二大內(nèi)陸河，發(fā)源于青藏高原北部的祁連山中段，流經(jīng)青海、甘肅、內(nèi)蒙古三省(區(qū))。流域南以祁連山為界，北與蒙古人民共和國接壤，東西分別與石羊河、疏勒河流域相鄰，范圍介于東徑96°40′～102°04′，北緯37°45′～42°40′之間。涉及青海、甘肅、內(nèi)蒙古三省(自治區(qū))，流經(jīng)青海省的祁連縣，甘肅省的肅南、山丹、民樂、甘州、臨澤、高臺、金塔縣(區(qū))，和內(nèi)蒙古自治區(qū)的額濟(jì)納旗。東起山丹縣境內(nèi)的大黃山與石羊河流域接壤，西部以嘉峪關(guān)境內(nèi)的黑山為界與疏勒河流域相鄰，南起青海祁連縣境內(nèi)的祁連山南北分水嶺，北至中蒙邊境，流域總面積14.3萬 km2。

2 灌區(qū)水資源狀況評價

盈科大型灌區(qū)位于甘肅省河西走廊中部的黑河?xùn)|岸，從東西南三面環(huán)繞甘州區(qū)市區(qū)，海拔在1 440～1 600 m之間，地勢南高北低，屬祁連山前沖洪積平原。灌區(qū)東西長17.4～33.5 km，南北寬14.2～66.4 km，占地約1 694 km2。灌區(qū)以引黑河水源灌溉為主，井水泉水補給為輔，設(shè)計灌溉面積31.44萬畝，實際灌溉面積31.44萬畝。盈科灌區(qū)轄新墩、長安、三閘、梁家墩、烏江等11個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))104個行政村和1個國營林場，總?cè)丝?4.1萬人，是張掖市重要的糧食、瓜果蔬菜生產(chǎn)基地。

2.1 地表水資源量

根據(jù)黑河干流出山口鶯落峽水文站1945-2014年(n=70年)徑流資料統(tǒng)計分析，

多年平均流量Q=50.1 m3/s，多年平均徑流量15.8億 m3，Cv=0.163。平水年(P=50%)時，Qp=50%=49.6 m3/s，Cv=0.16，Cs=2Cv，Wp=50%=15.64億 m3。選取1977年典型年進(jìn)行同倍比放大計算出的設(shè)計平水年P(guān)=50%情況下月、年徑流成果如表1。

表1 黑河鶯落峽站設(shè)計平水年(P=50%)月年徑流量

2.2 地下水資源

采用均衡法計算盈科灌區(qū)地下水資源量，均衡區(qū)邊界與灌區(qū)邊界基本吻合，均衡面積485 km2。根據(jù)均衡法計算結(jié)果，盈科灌區(qū)地下水補給總量為10.76億 m3/a，天然排泄量為10.35億 m3/a，天然補給差為0.41億 m3/a，現(xiàn)狀條件下地下水的允許開采量為0.568億 m3/a。

2.3 灌區(qū)可利用水資源總量

根據(jù)《甘州區(qū)水務(wù)局關(guān)于下達(dá)局屬各單位2015年2020年2030年水資源管理控制指標(biāo)的通知》，2020年盈科灌區(qū)可利用的水資源總量為18 208萬 m3，其中地表水11 836萬 m3，地下水6 372萬 m3。

3 灌區(qū)水資源供需平衡分析

本次供需平衡分析以2019年和2020年分別作為現(xiàn)狀水平年和設(shè)計水平年。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》(GB50288-2018)規(guī)定，以旱作物為主的缺水地區(qū)，其灌溉設(shè)計保證率取50%～75%。由于盈科灌區(qū)屬于缺水地區(qū)，故灌區(qū)設(shè)計灌溉保證率取50%。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)范》(SL687-2019)規(guī)定，城鄉(xiāng)生活供水保證率取P=95%。

3.1 灌溉面積

盈科灌區(qū)現(xiàn)狀有效灌溉面積為31.44萬畝，其中農(nóng)田面積28.28萬畝，生態(tài)面積3.16萬畝，盈科灌區(qū)灌溉面積統(tǒng)計表見表2。

表2 盈科灌區(qū)灌溉面積統(tǒng)計表 萬畝

3.2 現(xiàn)狀年供需平衡分析

3.2.1 農(nóng)田灌溉需水量

1)灌溉制度

盈科灌區(qū)現(xiàn)狀農(nóng)田灌溉制度是根據(jù)該灌區(qū)近年來實際的灌溉定額和灌水次數(shù)及現(xiàn)狀種植比例，并參考了灌溉實驗資料分析確定的。盈科灌區(qū)種植的主要作物有小麥、玉米、帶田、經(jīng)濟(jì)作物等，灌溉方式有渠灌、管灌和滴灌。渠管灌灌溉制度見表3、滴灌灌溉制度見表4，灌水率見圖1。

圖1 盈科灌區(qū)灌水率圖

表3 盈科灌區(qū)渠管灌灌溉制度表

2)灌溉水利用系數(shù)

確定灌溉水利用系數(shù)，必須首先確定各級渠道的渠道水利用系數(shù)和田間水利用系數(shù)。各級渠道的渠道水利用系數(shù)根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》(GB50288-2018)規(guī)定推薦的下列公式計算。

η0=1-σL

(1)

式中：σ為渠道單位長度損失率(%/km)；L為渠道工作長度(km)。

灌區(qū)現(xiàn)狀渠道水、田間水、灌溉水利用系數(shù)是在灌區(qū)實測資料的基礎(chǔ)上，按上述計算公式復(fù)核后確定的，根據(jù)各干渠渠系，逐段逐級計算得渠系利用率后，再根據(jù)各渠系控制灌溉面積加權(quán)平均后得灌區(qū)渠系水利用率，然后乘以田間水利用系數(shù)后得到灌區(qū)渠灌灌溉水利用系數(shù)。盈科灌區(qū)以地表水和地下水為灌溉水源，地下水渠灌灌溉水利用系數(shù)取0.75，管灌灌溉水利用系數(shù)取0.80，滴灌灌溉水利用系數(shù)取0.90。盈科灌區(qū)地表水灌溉水利用系數(shù)見表5。

3)農(nóng)田灌溉需水量計算

據(jù)灌區(qū)灌溉制度、灌溉水利用系數(shù)和灌溉面積計算可得，盈科灌區(qū)農(nóng)田灌溉需水量為17 417萬 m3，其中：渠管灌灌溉需水量為15 305萬 m3；滴灌灌溉需水量2 112萬 m3。

表4 盈科灌區(qū)滴灌灌溉制度表

表5 盈科灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)表

3.2.2 生態(tài)需水量

1)灌溉制度

盈科灌區(qū)現(xiàn)狀生態(tài)灌溉制度是根據(jù)該灌區(qū)近年來實際的灌溉定額和灌水次數(shù)及現(xiàn)狀種植比例，并參考了灌溉實驗資料分析確定的，生態(tài)灌溉以地下水管灌為主，具體灌溉制度見表6。

2)生態(tài)灌溉需水量計算

盈科灌區(qū)生態(tài)灌溉面積3.16萬畝，凈灌溉定額為234 m3/畝，灌溉水利用系數(shù)為0.80，灌溉需水量為923萬 m3，因此盈科灌區(qū)生態(tài)灌溉需水量為923萬 m3。

3.2.3 生活需水量

現(xiàn)狀年盈科灌區(qū)總?cè)丝?4.1萬人，大牲畜(牛、馬、驢、騾、駱駝)2.64萬頭，豬3.82萬頭，羊12.2萬只，農(nóng)村人口用水定額為45 L/d·人，大牲畜用水定額為40 L/d·頭、豬30 L/d·頭，羊8 L/d·只。管網(wǎng)漏失水量、未預(yù)見水量和水廠自用水量分別取10%、8%、5%計，經(jīng)計算現(xiàn)狀年盈科灌區(qū)城鄉(xiāng)生活需水量為434萬 m3。

表6 盈科灌區(qū)現(xiàn)狀年管灌灌溉制度表

3.2.4 供需平衡分析

根據(jù)項目區(qū)可利用水資源量和灌區(qū)需水量，對項目區(qū)水土資源進(jìn)行平衡分析。盈科灌區(qū)2019年總需水量18 774萬 m3，可供水量18 208萬 m3，缺水量566萬 m3。

3.3 設(shè)計水平年供需平衡分析

3.3.1 農(nóng)田灌溉需水量

1)灌溉制度

設(shè)計年水平年項目區(qū)灌溉面積和灌溉制度仍維持現(xiàn)狀，灌溉制度見表3和表4。

2)灌溉水利用系數(shù)

根據(jù)項目建設(shè)任務(wù)，項目實施后灌溉水利用系數(shù)提高。盈科灌區(qū)以地表水和地下水為灌溉水源，地下水渠灌灌溉水利用系數(shù)取0.80，管灌灌溉水利用系數(shù)取0.85，滴灌灌溉水利用系數(shù)取0.90。項目實施后項目區(qū)地表水灌溉水利用系數(shù)見表7。

表7 盈科灌區(qū)設(shè)計年灌溉水利用系數(shù)表

3)農(nóng)田灌溉需水量計算

據(jù)灌區(qū)灌溉制度、灌溉水利用系數(shù)和灌溉面積計算可得，盈科灌區(qū)農(nóng)田灌溉需水量為16 956萬 m3，其中：渠管灌灌溉需水量為14 863萬 m3；滴灌灌溉需水量2 093萬 m3。

3.3.2 生態(tài)灌溉

設(shè)計年項目區(qū)生態(tài)灌溉面積和灌溉制度仍維持現(xiàn)狀，盈科灌區(qū)生態(tài)灌溉面積3.16萬畝，凈灌溉定額為234 m3/畝，灌溉水利用系數(shù)為0.850，灌溉需水量為869萬 m3，因此盈科灌區(qū)生態(tài)灌溉需水量為869萬 m3。

3.3.3 生活用水

預(yù)測設(shè)計水平年盈科灌區(qū)總?cè)丝?4.2萬人，大牲畜(牛、馬、驢、騾、駱駝)2.66萬頭，豬3.86萬頭，羊12.3萬只，農(nóng)村人口用水定額為50 L/d·人，大牲畜用水定額為40 L/d·頭、豬30 L/d·頭，羊8 L/d·只。管網(wǎng)漏失水量、未預(yù)見水量和水廠自用水量分別取10%、8%、5%計，經(jīng)計算現(xiàn)狀年盈科灌區(qū)城鄉(xiāng)生活需水量為487萬 m3。

3.3.4 供需平衡分析

根據(jù)項目區(qū)可利用水資源量和灌區(qū)需水量，對項目區(qū)水土資源進(jìn)行平衡分析。盈科灌區(qū)設(shè)計水平年總需水量18 312萬 m3，可供水量18 208萬 m3，缺水量為104萬 m3。

4 結(jié)語

盈科灌區(qū)是一個以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的地區(qū)，灌溉歷史悠久，為典型的農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)。灌區(qū)水資源有限，干旱缺水是制約灌區(qū)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵性因素。灌區(qū)現(xiàn)狀缺水現(xiàn)象較為嚴(yán)重,灌區(qū)缺乏必要的配套設(shè)施導(dǎo)致用水短缺問題顯著。對灌區(qū)實施節(jié)水配套改造意義重大。在充分論證水資源狀況，進(jìn)行水資源供需平衡計算的基礎(chǔ)上，通過實施合理節(jié)水配套項目建設(shè),對灌區(qū)進(jìn)行以節(jié)水為中心的續(xù)建配套和現(xiàn)代化改造，可把有限的水資源配置到最需要的地方和效率更高的環(huán)節(jié)和用途，實現(xiàn)灌區(qū)水資源在區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的優(yōu)化配置和可持續(xù)利用。