遼寧偏旱地區(qū)農(nóng)業(yè)種植項(xiàng)目的水源配置分析

呂曉慧

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧沈陽110006）

1 項(xiàng)目概況

大巴鎮(zhèn)位于阜新蒙古族自治縣東南部，全鎮(zhèn)總面積為20200 hm2，其中耕地面積9467 hm2，集中連片，開發(fā)潛力較大。但該地區(qū)干燥多風(fēng)，干旱頻發(fā)，且受地勢(shì)影響，存在區(qū)域性和季節(jié)性缺水，水資源利用率較低已嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。當(dāng)?shù)靥幱谶|寧西部的低山丘陵區(qū)，屬于北溫帶大陸季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨熱同季，光照充足，土壤礦物質(zhì)豐富，非常適合葡萄生長，同時(shí)為優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)民收入，考慮對(duì)杜代營子和后朝陽等村平地適當(dāng)發(fā)展葡萄果品項(xiàng)目，通過高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的新技術(shù)和手段，充分利用水資源，大幅提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效率。

2 需水分析

2.1 不同生育期需水分析

干旱地區(qū)最大的特點(diǎn)就是水資源短缺，而水資源又是作物正常生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要條件。提高水分利用效率是發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的中心目標(biāo)，旱地農(nóng)業(yè)實(shí)踐表明，植物可通過御旱、耐旱等機(jī)制來調(diào)節(jié)水分的吸收和利用，使其水分利用具有高度的可塑性。目前，現(xiàn)代葡萄園水分管理科學(xué)診斷是否需要灌水有較先進(jìn)的方法，如應(yīng)用電偶干濕度計(jì)，自動(dòng)精確地測定細(xì)胞滲透勢(shì)、壓力勢(shì)及水勢(shì)，預(yù)報(bào)葡萄水分狀況，與噴灌、滴灌系統(tǒng)相配套，自動(dòng)灌水以供樹體水分，在美國、以色列、澳大利亞等地已經(jīng)廣泛使用。我國干旱、半干旱地區(qū)，葡萄園在接近最大限度地控制水的徑流、滲漏、蒸發(fā)之后，如何提高葡萄水分利用效率就成為一個(gè)重點(diǎn)研究問題。此次研究結(jié)合葡萄園灌溉系統(tǒng)的具體條件，如有正常滴灌設(shè)施的可改造成為PRD 滴灌系統(tǒng)；傳統(tǒng)大水漫灌方式的則可以采用分根控制性交替小畦式灌溉來提高葡萄的水分利用率。

葡萄生育期一般分為五階段，包括萌芽期、抽蔓期、花期、果實(shí)膨大期和著色成熟期，其中萌芽期一般灌水3～5次，抽蔓期5～7次，花期3次，果實(shí)膨大期10～11次，著色成熟期3次，通過長系列排頻選出不同保證率下，各典型年葡萄生育期的具體時(shí)間段及灌水量情況，見表1。

2.2 典型年需水分析

通過對(duì)葡萄灌溉制度分析，選出1975年、1982年和2000年分別作為降雨頻率為50%、75%和90%的典型年，灌溉凈定額分別為4800 m3/hm2、4875 m3/hm2和5100 m3/hm2。與相關(guān)成果中葡萄的定額進(jìn)行比較，各降雨頻率定額基本一致，以此確定50%、75%和90%降雨頻率的灌溉凈定額分別為4800 m3/hm2、4875 m3/hm2和5100 m3/hm2。

表1 50%降雨頻率的不同生育期灌溉情況mm

設(shè)施農(nóng)業(yè)是農(nóng)民致富的最有效途徑之一，設(shè)施環(huán)境直接影響著作物的生長發(fā)育，加上化肥、灌溉方式等因素也不同程度影響著果實(shí)品質(zhì)等問題，高效滴灌方式可一定程度上解決這些問題。該項(xiàng)目區(qū)葡萄灌溉為大棚，且未來規(guī)劃配套高效節(jié)水措施，以優(yōu)先利用現(xiàn)有水源的原則，即八道河提水為水源，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉方式實(shí)際情況確定灌溉水有效利用系數(shù)為0.8，則不同頻率的灌溉毛定額分別為6000 m3/hm2、6090 m3/hm2和6375 m3/hm2。

經(jīng)計(jì)算得出：3個(gè)降雨頻率下666.67 hm2的灌溉面積需水量分別為400萬m3、406萬m3、425萬m3。

3 水資源量計(jì)算

3.1 地表水資源量

項(xiàng)目區(qū)所在流域控制面積為365 km2，提水?dāng)嗝嬉陨蠜]有水文觀測實(shí)測資料，所在的八道河上游有韓家杖子水文站，其斷面與提水?dāng)嗝嬉陨系慕邓傲饔蛳聣|面條件相似，年徑流可用韓家杖子站面積比的一次方進(jìn)行計(jì)算。韓家杖子水文站控制流域面積693 km2，多年平均年徑流量為1185 萬m3。該站觀測系列較長，地表徑流計(jì)算通過韓家杖子站面積比計(jì)算得到。

韓家杖子站年徑流系列采用1951—2010年，多年平均徑流量為2249 萬m3。在不同保證率下，選擇測驗(yàn)精度較高的年份為代表年，其徑流量與設(shè)計(jì)頻率的徑流量接近，50%的代表年選擇1996年、75%選擇2009年、90%選擇1981年。經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)3個(gè)保證率的設(shè)計(jì)年徑流分別為724 萬m3、326 萬m3、199 萬m3。

3.2 地下水資源量

地下水資源量補(bǔ)給來源主要是大氣降水，補(bǔ)給方式為低山丘陵側(cè)滲補(bǔ)給支流溝谷、一級(jí)階地，再由支流溝谷和階地補(bǔ)給河道。其它補(bǔ)給量只有河道滲透補(bǔ)給量和少量的灌溉入滲補(bǔ)給量。

由于項(xiàng)目區(qū)距離阜新市堿鍋水庫較近，且同屬于繞陽河流域，降水及流域下墊面條件相似，因此，地下水資源量（扣除重復(fù)量）計(jì)算參考?jí)A鍋水庫的相關(guān)資料，由堿鍋水庫地下水資源量（扣除重復(fù)量）經(jīng)面積比計(jì)算為1233 萬m3。

3.3 水資源總量

查《遼寧省水資源》，阜新縣統(tǒng)計(jì)參數(shù)Cv取0.68，Cs/Cv取2.5。項(xiàng)目區(qū)在扣除重復(fù)量后，多年平均水資源總量為地表水資源量和地下水資源量之和。不同保證率下工程位置處對(duì)應(yīng)的水資源總量見表2。

表2 水資源總量計(jì)算成果表

4 供需平衡分析

擬葡萄大棚從八道河提水，即取用地表水。同時(shí)，葡萄屬于經(jīng)濟(jì)作物，保證率應(yīng)在75%以上，故在不考慮地下水資源量的情況下，將天然徑流、地表水可供水量以及灌溉制度分析計(jì)算出的月旬灌水量進(jìn)行分析，計(jì)算出75%保證率下的供需平衡情況，見圖1。

圖1 75%保證率年份的地表水供需平衡趨勢(shì)圖

5 結(jié)論

1）根據(jù)已有資料可知［1］，該地區(qū)地下水含水層富水條件較差，上游地下水已處于多年超采狀態(tài)，發(fā)展葡萄大棚的水源在平水枯水年份，基本無法考慮地下水補(bǔ)給。

2）由于項(xiàng)目區(qū)處于遼寧西部干旱地區(qū)，年徑流小，同時(shí)葡萄為經(jīng)濟(jì)作物，對(duì)保證率要求較高，按月旬分析的地表水供需平衡可見，666.67 hm2的葡萄灌溉面積根本無法保證灌溉水量，年內(nèi)實(shí)際最大灌溉面積只能保證176.53 hm2的灌溉水量。按月旬看，葡萄灌溉最大缺水量在7月上旬，666.67 hm2的灌溉面積缺水量為35.79 萬m3。

3）按照節(jié)水優(yōu)先、中水其次、外調(diào)水最后的原則，可參考國際上已有范例，考慮將生活污水進(jìn)行處理后，通過第三類管道輸配給葡萄灌溉工程，以達(dá)到充分高效利用中水的目的。

4）在中水也滿足不了灌溉需求的情況下，可引用項(xiàng)目區(qū)位置較近的調(diào)水工程（目前已運(yùn)行），建議可考慮在灌溉高峰期將該水源作為補(bǔ)給水源來提高葡萄大棚的灌溉保證率。