長(zhǎng)治市屯留區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目水資源供需平衡分析

馮曉曦

（山西水資源研究所有限公司，山西 太原 030001）

1 項(xiàng)目區(qū)概況

長(zhǎng)治市屯留區(qū)2022年高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目，共建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田1533.4hm2，實(shí)施高效節(jié)水灌溉面積1320hm2，涉及屯留區(qū)豐宜鎮(zhèn)洼溝村、東下旺村、西下旺村、高川村、茶棚村、里河村6村，耕地面積共406hm2；路村鄉(xiāng)許村、路村、官莊村、西興旺村4村，耕地面積共388.10hm2；余吾鎮(zhèn)羊寨村、黃家?guī)X村2村，耕地面積共149.9hm2；康莊園區(qū)常珍村、常金村2村，耕地面積共192.47hm2；張店鎮(zhèn)張店村、唐王廟村2村，耕地面積共84.92hm2；河神廟鄉(xiāng)中城村，耕地面積84.92hm2。

項(xiàng)目區(qū)位于屯留區(qū)偏東側(cè)位置，屬于長(zhǎng)治盆地，地貌為沖積平原，屬于耕種平地。

2 項(xiàng)目區(qū)水資源狀況

2.1 水資源總量

根據(jù)《山西省水資源評(píng)價(jià)》（三次評(píng)價(jià)）成果，長(zhǎng)治盆地（2001～2016年）多年平均淺層地下水總補(bǔ)給量13883萬(wàn)m3，地下水資源量13184萬(wàn)m3，地下水可開采量11042萬(wàn)m3，可開采系數(shù)0.80。

根據(jù)《長(zhǎng)治市水資源評(píng)價(jià)》（二次評(píng)價(jià)）成果，屯留區(qū)（1956—2000年）多年平均地下水資源量5828萬(wàn)m3，地下水可開采量3027萬(wàn)m3，其中，盆地孔隙地下水資源量為3420萬(wàn)m3，可開采量為2804萬(wàn)m3。

2.2 水資源時(shí)空分布特點(diǎn)

根據(jù)長(zhǎng)治市水文水資源勘測(cè)站統(tǒng)計(jì)成果，2020年長(zhǎng)治市屯留區(qū)平均降水量為444.9mm，比上年同期降水量低31.1%，比歷年同期降水量低20.6%。

降水量年內(nèi)分配的特點(diǎn)是：汛前1～5月降水量占年降水量的28.0%，比上年同期降水量多25.6%，比歷年同期降水量多12.5%；汛期6～9月降水量占年降水量的58.5%，比上年同期降水量少16.0%，比歷年同期降水量少21.4%；汛后10～12月降水量占年降水量的13.5%。

2.3 水功能區(qū)水質(zhì)情況

根據(jù)《山西省地表水環(huán)境功能區(qū)劃》，項(xiàng)目區(qū)位于絳河屯留工業(yè)農(nóng)業(yè)用水保護(hù)區(qū)，2020年長(zhǎng)治市對(duì)屯留區(qū)下達(dá)的水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率目標(biāo)值為66.7%，實(shí)際水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為100%，已完成下達(dá)任務(wù)目標(biāo)。

3 灌溉制度

3.1 灌溉保證率

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際調(diào)查和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，參考《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50288-2018），灌區(qū)玉米灌溉設(shè)計(jì)保證率取50%，蔬菜灌溉設(shè)計(jì)保證率取75%。

3.2 灌溉定額

項(xiàng)目區(qū)種植作物主要為玉米，每年灌溉2次，灌溉周期30d，每次灌溉水15d，50%保證率灌溉定額1263.16m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.855，凈灌溉定額1080m3/hm2，每次灌水定額540m3/hm2；另有種植作物蔬菜，每年灌溉次數(shù)10次，灌溉周期100d，每次灌溉水10d，75%保證率計(jì)灌溉定額2105.26m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.855，凈灌溉定額1800m3/hm2，每次灌水定額180m3/hm2。灌溉定額符合《山西省用水定額 第1部分：農(nóng)業(yè)用水定額》（DB14/T1049.1-2020）要求。

4 水資源供需平衡分析

4.1 需水量計(jì)算

項(xiàng)目區(qū)實(shí)施高效節(jié)水灌溉面積1320hm2，主要種植作物為玉米和旱地蔬菜，其中玉米面積占95%，旱地蔬菜面積占5%。項(xiàng)目區(qū)部分灌溉面積由項(xiàng)目區(qū)內(nèi)現(xiàn)有機(jī)井灌溉，新增灌溉面積717.32hm2（其中玉米671.01hm2，蔬菜46.31hm2）。

項(xiàng)目灌溉用水指標(biāo)為：種植作物為玉米，地下水灌溉，50%保證率，凈灌溉指標(biāo)為1080m3/hm2；種植作物為蔬菜，地下水灌溉，75%保證率，凈灌溉指標(biāo)為1800m3/hm2。

毛灌溉定額為（灌溉水利用系數(shù)為0.855）：種植作物為玉米，地下水灌溉，50%保證率，毛灌溉指標(biāo)為1263.16m3/hm2；種植作物為蔬菜，地下水灌溉，75%保證率，毛灌溉指標(biāo)為2105.26m3/hm2。

年灌溉取水量為：玉米種植，地下水灌溉，50%保證率，年灌溉取水量為84.76萬(wàn)m3；蔬菜種植，地下水灌溉，75%保證率，年灌溉取水量為9.75萬(wàn)m3?？偰旯喔热∷繛?4.51萬(wàn)m3。

在取用合理的灌溉用水定額后，項(xiàng)目區(qū)年新增灌溉取水量為94.51萬(wàn)m3。

4.2 供水量計(jì)算

4.2.1 水源選擇

屯留區(qū)境內(nèi)有嵐水河、絳河等主要河流，屯絳灌區(qū)、襄屯灌區(qū)等地表水灌區(qū)工程以及城區(qū)污水處理廠再生水水源。經(jīng)調(diào)查，項(xiàng)目區(qū)所在區(qū)域均不在其供水范圍內(nèi)。

項(xiàng)目區(qū)位于長(zhǎng)治盆地，區(qū)域內(nèi)地下水開采以孔隙地下水為主。2000—2018年末水位動(dòng)態(tài)資料分析計(jì)算，長(zhǎng)治盆地淺層地下水水位呈上升趨勢(shì)，年平均上升速率為0.16m，處于穩(wěn)定上升階段。根據(jù)“關(guān)于印發(fā)長(zhǎng)治市實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度工作方案和考核辦法的通知”要求，2020年屯留區(qū)用水總量、萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量降幅、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)考核目標(biāo)，分別為0.71萬(wàn)m3、3.0%、0.55，2020年實(shí)際完成情況分別為0.4615萬(wàn)m3、3.5%、0.57，各項(xiàng)指標(biāo)均在控制范圍內(nèi)。

綜合以上分析，確定項(xiàng)目取水方案為：全部取用孔隙地下水進(jìn)行灌溉。

4.2.2 孔隙地下水補(bǔ)給量計(jì)算

灌區(qū)地貌為沖積平原，屬于耕種平地。盆地區(qū)地下水計(jì)算以水均衡原理為依據(jù)，以現(xiàn)狀資料和參數(shù)試驗(yàn)分析成果為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（1）降水入滲補(bǔ)給量計(jì)算

降水入滲補(bǔ)給量計(jì)算公式為：

式中：Q降為降水入滲補(bǔ)給量；P為計(jì)算區(qū)年平均降水量；F為計(jì)算區(qū)面積；α為降水入滲補(bǔ)給系數(shù)。

降水入滲補(bǔ)給系數(shù)根據(jù)水資源評(píng)價(jià)成果，為0.15；年平均降水量為574.9mm。經(jīng)計(jì)算，降水入滲補(bǔ)給量為313.68萬(wàn)m3。

（2）山前側(cè)向補(bǔ)給量計(jì)算

山前側(cè)向補(bǔ)給量為盆地邊山區(qū)地下水滲透補(bǔ)給量，包括山丘區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向滲透補(bǔ)給量和河床潛流補(bǔ)給量。

本次根據(jù)地下水位等值線確定地下水流向，采用斷面法計(jì)算，公式為：

式中：Q側(cè)補(bǔ)為山前側(cè)向補(bǔ)給量；K為滲透系數(shù)；D為剖面寬度；M為含水層厚度；I為垂直于剖面的水力坡度，‰。

項(xiàng)目區(qū)邊界均為耕種平地，水力坡度較小，經(jīng)計(jì)算山前側(cè)向流入補(bǔ)給量較小，可忽略不計(jì)。

（3）河道滲漏補(bǔ)給量

盆地邊山丘陵發(fā)育有大小河流流入盆地，該區(qū)地下水埋藏較深，河床巖性顆粒較粗，河水位一般比地下水位高，為河道滲漏段。此次論證灌區(qū)產(chǎn)流地類均為耕種平地，河流比較平緩，已不是河道滲漏段，故此次論證忽略灌區(qū)河道滲漏補(bǔ)給量。

（4）渠系滲漏補(bǔ)給量

渠系滲漏補(bǔ)給量Q渠系是指灌區(qū)進(jìn)入田間以上各級(jí)渠道滲漏補(bǔ)給的地下水量。本次論證，計(jì)算區(qū)域均按小型機(jī)電灌站計(jì)算，渠系滲漏補(bǔ)給量在灌溉田間入滲補(bǔ)給量一并計(jì)算。

（5）灌溉田間入滲補(bǔ)給量計(jì)算

灌溉田間入滲補(bǔ)給量為灌溉引水進(jìn)入田間后下滲補(bǔ)給地下水的量。小型機(jī)電灌站機(jī)計(jì)算公式為：

式中：Q田為田間入滲補(bǔ)給量；β為灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)；Q引為渠首引水量。

項(xiàng)目建成后，渠首設(shè)計(jì)引水量109.31萬(wàn)m3，灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)為0.15，灌溉田間入滲補(bǔ)給量為16.4萬(wàn)m3。

（6）井灌回歸補(bǔ)給量

井灌回歸補(bǔ)給量Q井是指抽取地下水進(jìn)入農(nóng)田灌溉時(shí)下滲補(bǔ)給地下水的量，它是地下水的重復(fù)量，不屬于地下水資源的范疇，計(jì)算方法同田間灌溉入滲補(bǔ)給量，不再重復(fù)計(jì)算。

（7）總補(bǔ)給量計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，地下水資源量計(jì)算面積為36.37km2。

4.2.3 排泄量計(jì)算

根據(jù)盆地區(qū)地下水排泄途徑，地下水排泄量有潛水蒸發(fā)量、地下水開采量、河道排泄量。長(zhǎng)治盆地潛水埋深小于4m的范圍為有效蒸發(fā)區(qū)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地下水水位埋深較深，因此不考慮潛水蒸發(fā)量；河道排泄量為當(dāng)河水位低于兩岸地下水水位時(shí)，河道排泄地下水，即為盆地基流?，F(xiàn)狀條件下，盆地地下水開發(fā)利用程度較多，地下水位普遍下降，盆地基流甚微。因此，項(xiàng)目區(qū)地下水排泄以地下水開采為主。

4.2.4 地下水可供水量計(jì)算

項(xiàng)目區(qū)地下水資源量為總補(bǔ)給量減去總排泄量。經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)地下水資源量為330.07萬(wàn)m3，地下水資源以降水入滲補(bǔ)給為主。

地下水可開采量的多少，取決于補(bǔ)給條件和水文地質(zhì)條件。根據(jù)區(qū)域地下水的開采情況，利用開采系數(shù)法確定地下水可開采量。開采系數(shù)取值0.75，經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)地下水年可開采量為247.55萬(wàn)m3。計(jì)算面積范圍內(nèi)農(nóng)村生活年用水量37.19萬(wàn)m3，年灌溉用水量22.40萬(wàn)m3，保留上述已批復(fù)水量，計(jì)算得到項(xiàng)目區(qū)地下水年可供水量為187.96萬(wàn)m3。

5 結(jié)論

經(jīng)計(jì)算，論證區(qū)域地下水年可供水量為187.96萬(wàn)m3，項(xiàng)目區(qū)年需水量為94.51萬(wàn)m3，總可供水量大于總需水量，能夠滿足項(xiàng)目灌溉用水量的需求。同時(shí)，應(yīng)盡量節(jié)約用水，加強(qiáng)水資源管理與保護(hù)，引導(dǎo)農(nóng)民發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)，積極引導(dǎo)農(nóng)民發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)，走產(chǎn)業(yè)化改造道路，減少水資源污染。