義縣節(jié)水灌溉工程示范項(xiàng)目水資源平衡分析

劉艷芬

(遼寧省錦州市義縣水利局，遼寧義縣121100)

1 工程概況

義縣“節(jié)水灌溉示范項(xiàng)目”工程位于義縣七里河鎮(zhèn)西后臺(tái)，項(xiàng)目區(qū)面積200 hm2。項(xiàng)目區(qū)為該縣糧食主產(chǎn)地，屬大凌河流域，地下水貯量較豐富、地勢(shì)較平坦。項(xiàng)目區(qū)種植糧食作物為玉米，共涉及耕地200 hm2。對(duì)于節(jié)水灌溉工程，水資源的平衡分析是至關(guān)重要的。下面進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2 水資源概況

七里河水文地質(zhì)單元面積為32.5 km2，包含了七里河鄉(xiāng)團(tuán)山子、新民屯、石橋子、西后臺(tái)村13個(gè)屯。水澆地種植作物均為玉米，灌溉方式大部分采用漫灌，灌溉期為 4—8月，現(xiàn)狀年定額為1 725 m3/hm2，用水總量34.5萬m3。項(xiàng)目區(qū)地面積平坦，微向河谷傾斜，漫灘為坡坎相接，坎高1.00～2.00 m，最高4.00 m。地質(zhì)單元長(zhǎng)9.96 km，寬度可達(dá)2.36～5.71 km。區(qū)域主要含水層巖性主要為中粗砂含礫、砂礫石，礫卵石含水層，厚度一般2.7～7.3 m，水位埋深1.0～5.95 m，滲透系數(shù)K取100～166，導(dǎo)水性及富水性較好，單井涌水量可達(dá)38～47 m3/h。

3 項(xiàng)目區(qū)地下水資源量分析

3.1 補(bǔ)給量的計(jì)算

3.1.1 降水入滲補(bǔ)給量

降水入滲補(bǔ)給量采用下式計(jì)算:

降水量采用1980－2011年實(shí)測(cè)降水系列值。

根據(jù)地質(zhì)資料的土壤結(jié)構(gòu)及七里河水文地質(zhì)單元的面積32.5 km2，確定α為降水入滲補(bǔ)給系數(shù)(無因次)為0.20，Pr為降水入滲補(bǔ)給量多年平均為282.8萬m3，并計(jì)算出1980—2011年降水入滲補(bǔ)給量的系列值。

3.1.2 山前側(cè)向補(bǔ)給量

根據(jù)對(duì)七里河水文地質(zhì)單元的實(shí)地踏勘考察及參考義縣地質(zhì)等高線圖，最后劃分出能夠匯入七里河水文地質(zhì)單元的匯水區(qū)面積為53.250 km2。確定降水入滲補(bǔ)給系數(shù)(無因次)α為0.06，再根據(jù)降水量計(jì)算出多年山前側(cè)向補(bǔ)給量平均值為118.8萬m3，并計(jì)算出1980—2011年山前側(cè)向補(bǔ)給量的系列值。

3.1.3 側(cè)向補(bǔ)給量

側(cè)向補(bǔ)給量是以地下潛流形式流入論證區(qū)的水量[1]。一般采用地下水動(dòng)力學(xué)法(剖面法)計(jì)算，即沿均衡計(jì)算區(qū)的地下水下游邊界切割計(jì)算剖面，利用達(dá)西公式計(jì)算。

通過計(jì)算七里河水文地質(zhì)單元多年平均側(cè)向補(bǔ)給量為132.3萬m3，并計(jì)算出1980－2011年側(cè)向補(bǔ)給量的系列值。

3.2 排泄量計(jì)算

3.2.1 潛水蒸發(fā)量

潛水蒸發(fā)量是指潛水在毛細(xì)管作用下，通過包氣帶巖土向上運(yùn)動(dòng)造成的蒸發(fā)量。計(jì)算方法采用臺(tái)安徑流實(shí)驗(yàn)站的潛水蒸發(fā)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.2.2 側(cè)向流出量

以地下潛流形式流出論證區(qū)的水量稱為側(cè)向流出量。本單元采用地下水動(dòng)力學(xué)法(剖面法)計(jì)算，即沿七里河水文地質(zhì)單元區(qū)的地下水下游邊界切割計(jì)算剖面，利用達(dá)西公式計(jì)算。

3.2.3 河道排泄量

當(dāng)河道內(nèi)河水水位低于岸邊地下水水位時(shí)，河道排泄地下水，排泄的水量稱為河道排泄量。計(jì)算方法利用達(dá)西公式計(jì)算。

式中:Q河排為年河道排泄量，萬m3;K為剖面位置的滲透系數(shù)，m/d，本單元K取值為166 m/d;I為垂直于剖面的水力坡度(無因次)本單元通過補(bǔ)測(cè)計(jì)算水力坡度;A為剖面面積，m2;t為計(jì)算時(shí)間每年均采用365 d。最后計(jì)算出 Q河排多年平均河道排泄量為196.5萬 m3。

3.2.4 淺層地下水實(shí)際開采量

各均衡計(jì)算區(qū)的淺層地下水實(shí)際開采量通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)得出。因本單元在山間河谷平原居住人口較少，淺層地下水實(shí)際開采量年際之間變化較小。故1980—2011年系列淺層地下水多年平均開采量為24.5萬m3。經(jīng)計(jì)算該論證單元多年平均補(bǔ)給量533.9萬m3，大于規(guī)劃年2015、2020年預(yù)測(cè)需水量105.1萬 m3和105.8萬 m3。

4 項(xiàng)目片區(qū)需水量分析

4.1 居民日常生活用水量預(yù)測(cè)

計(jì)算公式為:

式中:Q為居民預(yù)測(cè)水平年生活日常用水量;P為預(yù)測(cè)水平年人口總數(shù);a為人均日用水量。

1)2015年居民日常生活用水量預(yù)測(cè):

2)2020年居民日常生活用水量預(yù)測(cè):

4.2 農(nóng)業(yè)需水量預(yù)測(cè)

2015、2020年農(nóng)業(yè)需水量，為現(xiàn)狀條件下，經(jīng)過節(jié)水改造后的農(nóng)業(yè)總需水。

2015、2020年農(nóng)業(yè)需水量預(yù)測(cè)均為69.6萬m3。

4.3 工業(yè)需水量預(yù)測(cè)

論證區(qū) 2015、2020規(guī)劃年需水預(yù)測(cè)分別為105.1萬 m3和105.8萬 m3。

5 項(xiàng)目區(qū)水資源供需平衡分析

地下水取水可靠性分析主要是通過分析取水水源的保證程度，評(píng)價(jià)供水風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)行多年長(zhǎng)系列調(diào)算，分析年取水水源的保證程度，分析灌溉期可供水保證情況及連續(xù)枯水年供水風(fēng)險(xiǎn)分析。本單元多年平均地下水資源量533.9萬m3。項(xiàng)目實(shí)施后，2015規(guī)劃水平年開采量105.1萬m3，開采量占地下水資源量的19.69%;2020規(guī)劃水平年開采量105.8萬m3，開采量占地下水資源量的19.82%。

經(jīng)過計(jì)算分析七里河水文地質(zhì)單元85%保證率供水情況下，動(dòng)用地下儲(chǔ)存量105.71萬m3，占總儲(chǔ)存量516.36萬m3的20.5%?？梢詽M足2020年供水要求。

根據(jù)1980－2011年系列供水情況計(jì)算得出1999—2001年為連續(xù)枯水年，經(jīng)計(jì)算1999年年初地下水儲(chǔ)存量為2437.50萬m3，根據(jù)這3 a的年內(nèi)供水對(duì)規(guī)劃年2015年、2020年開采條件下進(jìn)行供水風(fēng)險(xiǎn)分析。經(jīng)過計(jì)算分析七里河水文地質(zhì)單元1999—2001年連續(xù)枯水年供水情況下，動(dòng)用地下儲(chǔ)存量386.25萬 m3，占總儲(chǔ)存量2437.50萬 m3的15.8%?？梢詽M足2015年、2020年供水要求。

6 結(jié)論

通過上述典型年供水可靠性分析，本論證單元在85%設(shè)計(jì)保證率情況下，可以保證規(guī)劃水平年2015、2020年的供水需求。通過上述連續(xù)枯水年的供水風(fēng)險(xiǎn)分析，本論證單元在1999—2001年連續(xù)枯水年條件下，可以保證規(guī)劃水平年2015、2020年的供水需求。本單元2015、2020規(guī)劃水平年的開采量，分別占多年平均地下水補(bǔ)給量19.69%和19.82%，雖然典型年和連續(xù)枯水年需分別動(dòng)用地下水儲(chǔ)存量的20.5%和15.8%，但在豐水年和平水年可以得到回補(bǔ)，不會(huì)造成地下水位下降。

[1]周益，李援農(nóng).石羊河流域水資源供需平衡分析[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2008，19(06):86 －89.