合理利用水資源 維持可持續發展

【摘 要】本文通過對該灌區水資源供水量分析，結合農業灌溉現狀，采取提高灌溉水利用系數的方法，在不減少灌溉面積的前提下，把節省的水量用于工業生產。通過對灌區內各水庫調度計算，確定工業用水和農業用水調度方案。按照供水優先的原則，在枯水年保證工業用水。由于地表水源受氣候影響，應采取相應的應急對策，保持水資源可持續利用。

【關鍵詞】 可供水量;用水結構調整;灌區用水調度;朱野灌區

Reasonable make use of water resources， maintenance can keep on development

——Zhuye irrigation area work agriculture the consociation adjust one degree possibility research

Li Zong-cai

(Xintai hydrology water resources survey bureau Xintai Hebei 054000)

【Abstract】This text pass to combine an agriculture irrigation present condition towards should infuse area water resources water supply quantity analysis， and adopt exaltation irrigation water exploitation coefficient of method， under the premise that not decrease irrigation area， economical of the amount of water used for industry produce.Pass to adjust a degree calculation towards infusing each reservoir inside the area， assurance the industry adjust one degree project with water with water and agriculture.According to supply water have the initiative of principle， at withered water year assurance industry use water.Because the earth's surface headwaters suffer indignities to wait influence， should adopt correspond of meet an emergency a counterplan， keep water resources can keep on make use of.

【Key words】Can supply water quantity;Adjust with water structure;Infuse area to adjust a degree with water;Zhuye Irrigation area

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1. 問題的提出

野溝門灌區1976年的建成，朱莊灌區1978年建成。兩灌區的運用對改變邢臺縣低山丘陵區干旱面貌、促進農業可持續發展發揮著重要作用。但是，隨著降水量的逐年減少，水資源短缺。灌區內社會經濟的發展，農業、工業、居民生活用水要求的矛盾日益突出。目前位于平原區的工業用水困難，靠超采地下水維持正常生產，而朱野灌區工程老化，存在農業用水浪費嚴重的問題。本文通過對灌區水量進行分析，采取措施減少農業用水損失，在不減少灌溉面積的前提下，把節省的水資源用于工業生產，為改善當地水生態環境和保持水資源可持續利用提供技術依據。

2. 自然地理

邢臺縣位于河北省南部，東經113°45′~114°38′，北緯36°58′~37°22′，東臨南和縣、任縣;西與山西省左權、和順、昔陽三縣接壤;南與沙河市相連;北與內丘縣毗鄰。總面積1927.6Km² 。

邢臺縣境內地勢西高東低，依次為山丘區、丘陵區、平原區，地形起伏，形態復雜。其中山丘區面積1749 Km² ，平原區面積178.6 Km² 。

邢臺縣屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風型氣候，四季分明。年平均氣溫12.8℃，全年平均日照為2506小時，日照率57%，無霜期194天左右，多年平均降水量588.8mm，多年平均徑流深128.8mm，多年平均水面蒸發量1159.4mm，多年平均干旱指數，山區在1.6~2.0之間，平原區在2.0~2.4之間。

降水量年級變化大，年內分配極不均勻，汛期(6~9月)降水量約占全年的75%以上，徑流深年內分配的特點與降水年內變化的規律相似，但由于下墊面因素的影響，使徑流的年內分配與降雨又有所不同，山山丘區河流全年連續最大四個月水量一般出現在7~10月，占全年水量的70%~80%。

境內河流有沙河、七里河、白馬河和牛尾河，均為季節性河流，平時基流甚少或干枯，汛期洪水暴漲暴落。

3. 灌區概況與水利工程情況

朱野灌區位于邢臺縣中南部淺山丘陵區，以朱莊大(Ⅱ)型水庫、野溝門中型水庫和東川口、羊臥灣小(Ⅰ)型水庫為水源，設計灌溉面積30.7萬畝，屬大(Ⅲ)型灌區。

3.1 中小型水庫、塘壩情況。

邢臺縣現有中小型水庫8座，其中有中型水庫野溝門水庫和羊臥灣、東川口兩座小(一)型水庫，小(二)型水庫5座。控制流域總面積717.7Km²，總庫容7040.7萬m³，灌溉面積13961hm³，為保證農業生產增產增收發揮了重要作用。邢臺縣中小型水庫基本情況統計見表1。

3.2 灌區供水工程。

朱莊北灌區:該灌區位于邢臺縣丘陵區南部，其水源為朱莊水庫蓄水。它南起大沙河北岸，北至七里河南岸，西起朱莊水庫，東至邢臺市西郊。灌區設計灌溉面積6400公頃，有效灌溉面積5200公頃，有干渠3條，共長35.2Km。

野溝門灌: 該灌區位于邢臺縣丘陵區北部，南起七里河畔，北至白馬河南側，西起野溝門水庫，東至京廣鐵路西側，以野溝門水庫蓄水為主要水源，并結合東川口水庫、羊臥灣水庫共同運用。該水庫控制總耕地面積14067公頃，設計50%保證率灌溉面積10933公頃。灌區有干渠3條，共長68.58Km。

1999年10月，朱莊北灌區和野溝門灌區合并，組成朱野灌區。

表1 邢臺縣中小型水庫基本情況統計表

水庫型號水庫名稱位置流域面積(Km²)總庫容(萬m³)設計灌溉面積(hm³)

中型水庫野溝門水庫宋家莊鄉野溝門518.050408933

小(一)型羊臥灣水庫皇寺鎮東羊臥村39.57951647

小(一)型東川口水庫西黃村鎮東川口84.09283333

小(二)型塔西水庫西黃村鎮塔西村1.048.013.3

小(二)型豐來峪(1)皇寺鎮豐來峪1.313.86.7

小(二)型豐來峪(2)皇寺鎮豐來峪1.011.58.0

小(二)型東侯蘭水庫羊范鎮東候蘭2.913.4 -

小(二)型龍門水庫北小莊鄉龍門村70.0191 20.0

合計717.77040.713961

4. 朱野灌區可供水量分析

4.1 野溝門水庫可供水量。

野溝門水庫調節計算原則為:選擇典型年不完全年調節法，從典型年6月底水位與相應庫容開始起調，汛期控制水位按汛限水位393.00m，相應庫容1865萬。經計算，野溝門水庫規劃水平年來水量保證率50%、75%、95%的分別為4980.7萬m³、2282.5萬m³、1111.0萬m³。

4.2 羊臥灣水庫流域自產可供水量分析。

羊臥灣水庫各規劃水平年可供水量采用典型年法計算。現狀水平年保證率50%、75%和95%年可供水量分別為307.1萬m³、149.1萬m³和77.3萬m³。

4.3 白馬河梅花渠可供羊臥灣水庫水量分析。

白馬河上游張安北以上多年平均來水量2350萬m³。按照多年平均實際供水量并參照《河北省朱野灌區續建配套與節水改造規劃》中有關數據，白馬河主河道通過梅花渠引水補充羊臥灣水庫水源，因渠道最大可引水量1.3 m³/s，且枯季僅有基流，通過梅花渠引水量分析，50%年份可供羊臥灣水庫水量400萬m³，75%年份可供水量400萬m³，95%年份可供水量300萬m³。

4.4 總可供水量分析。

根據上述野溝門水庫、羊臥灣水庫自產水量和白馬河張安北通過梅花渠引入羊臥灣水庫水量分析計算，現狀水平年保證率50%、75%和95%朱野灌區可供水量分別為5691.8萬m³、2831.6萬m³和1488.3萬m³。

表2 野北灌區可水量計算成果表

水平年野溝門水庫現狀供水量(萬m³)野溝門水庫羊臥灣水庫白馬河流域來水量(萬m³)

P=50%4984.7307.14005691.8

P=75%2282.5149.14002831.6

P=95%1111.077.33001488.3

5. 用水結構調整和存在的問題

根據灌區的自然地理條件，將灌區劃分為兩個灌區，即丘陵區和平原區，其中灌溉面積分別為10.46萬畝和3.09萬畝。灌區內主要種植冬小麥、玉米、棉花、谷物和豆類。現狀農作物的種植結構見表3。

表3 現狀農作物種植結構表

灌溉分區耕地面積(萬畝)農作物種植結構

冬小麥玉米棉花谷物及其他

面積(萬畝)比例(%)面積(萬畝)比例(%)面積(萬畝)比例(%)面積(萬畝)比例(%)合計面積(萬畝)復種指數

丘陵區10.462.970.503.20.612.30.986.60.9215.071.44

平原區3.093.00.502.030.390.050.020.60.085.681.84

合計13.555.971.005.231.002.351.007.21.0020.751.53

下面根據野北灌區的資料分析現狀用水存在的問題。

5.1 根據野北灌區1993~2007年灌溉資料統計，野溝門水庫平均灌溉面積1.55萬畝，平均年引水量929.9萬。畝均用水量444.9m³(包括復種植物)。由于采用傳統輸水渠道和田間灌溉形成嚴重的滲漏損失，灌溉過程失去水分過多，導致大量水分無效消耗。野北灌區由于部分干支渠管理和修復滯后，老化嚴重，滲漏加劇，水利用系數僅0.33~0.50，水量浪費大、灌溉費用高。

5.2 野北灌區設計灌溉面積13.55萬畝，其中山丘區10.46萬畝，平原3.09萬畝。按照設計修復灌區或改用節水高效的噴灌管灌技術，受地形起伏條件限制，耗資較大，收益不大。

5.3 山丘區多分布褐土及棕壤土，并混有風化的花崗巖、砂巖、頁巖等，土層薄，水分易蒸發。農業的增產難度大。山丘區受低山、土陵等地形條件的限制，不易農業生產的機械化。

5.4 平原區的工業主要依靠開采地下水來維持生產，同時和當地農業爭水。給當地的農業生產帶來一定的損失。

6. 采用的措施及效益分析

采用措施:農業用水向工業用水轉移，使得管理單位可以籌取一定數量的資金。收取的資金用水水利工程建設和維護，提高農業用水的效率，可達到減少工業用水開采地下水，也可擴大農業灌溉面積。

灌區灌溉水利用系數為灌溉時能夠被農作物利用的凈水量與渠首引入的總水量的比值:

η=WjW0

式中:η為灌區灌溉水利用系數;Wj為灌溉時能夠被農作物利用的凈水量;W0為渠首引入的總水量。

灌溉水利用系數包括渠系水利用系數和田間水利用系數。渠系水利用系數是指灌區末級固定渠道放出的總水量于渠首因進水量的比值。渠道水利用系數的影響因素是多方面的，其中主要因素為渠道的防滲措施、土壤的透水性能、輸水流量和地下水水位。田間水利用系數是田間有效利用的水量(指計劃濕潤層內實際灌入的水量，也即凈灌溉水量)與進入毛渠的水量的比值。它是衡量田間工程質量和灌水技術水平的指標。

通過渠道維修、平整土地等措施，從現狀的灌區水利用系數由0.40提高到0.70，在不增加灌溉面積的情況下，可減少農業灌溉用水，野北灌區可節水量計算成果見表4 。

表4 提高灌區灌溉水利用系數計算成果

水平年來水量(萬m³)灌溉水利用系數為0.4時有效水量(萬m³)灌溉水利用系數為0.7時有效水量(萬m³)節省水量(萬m³)

P=50%5691.82276.73984.31707.5

P=75%2831.61132.61982.1849.5

P=95%1488.3595.31041.8446.5

通過渠系維修改造，在平水年可減少農業灌溉水損失1707.5萬m³，枯水年可減少損失849.5萬m³。農業節水潛力巨大。

7. 工農業用水分配方案

在野北灌區水資源調度中，野溝門水庫庫容大，對水資源分配起重要作用。在工業用水和農業用水調度中，分別制定不同水平年的調水計劃。不同水平年野溝門水庫水量調節計算成果見表5。

表5 不同平水年野溝門水庫供水調節計算成果

水平年自產水量(萬m³)引水量(萬m³)野北灌區羊臥灣水庫東川口水庫水庫蓄量變化(萬m³)入朱莊水庫水量(萬m³)

P=50%4980.71100408.5214.4504.92752.9

P=75%2282.5854.5429.3135.4681.7181.6

P=95%1111.0327.2456.862.1264.90

根據現有項目取用水分析旭陽工業園區取水量730萬m³。旭陽工業源區引水口位于羊臥灣水庫，羊臥灣水庫來水量由三部分組成，一是羊臥灣水庫自產水量，二是白馬河上游上安北以上產水量通過梅花渠引入羊臥灣水庫水量，三是引野溝門水庫水量，通過北干渠向羊臥灣水庫輸水。其水量通過羊臥灣水庫調蓄后，一部分供野北灌區農業用水，一部分經輸水管道至旭陽工業源區。不同水平年羊臥灣水庫水量調節計算成果見表6。

表6 不同平水年羊臥灣水庫供水調節計算成果

水平年羊臥灣水庫入庫量(萬m³)羊臥灣出庫水量(萬m³)

自產水量梅花渠引水量野溝門水庫野北灌區工業園區引水棄水量(萬m³)

P=50%307.1400408.5132.3730253.3

P=75%149.1400429.3132.3730116.1

P=95%73.3300456.879.173021

按照不同水平年計，在保證工業用水730萬的前提下，農業用水在平水年供水量為4961.8萬，枯水年為2101.6萬，特枯水年為758.3萬。野北灌區可供水量用水結構見表7。

表7 灌區可水量用水結構成果表

水平年用水結構(萬m³)可供水量農業用水工業用水農業用水比例(%)

P=50%5691.84961.873087.2

P=75%2831.62101.673074.2

P=95%1488.3758.373051.0

按照水庫來水、供水和起調水位等因素，野溝門水庫和羊臥灣水庫均發生棄水現象。通過對上述調水方案分析，由于水庫分布和工農業用水地點和時間不同，農業用水要求季節性強，而工業用水要求全年平均供水，而且要求保證率高。

通過對灌區的維修和改造，提高灌區灌溉水利用系數，節省的水量，在平水年和枯水年可滿足旭陽工業園區的工業用水，可減少市區地下水的開采量，為保護和恢復邢臺市城市地下水生態環境發揮作用。

8. 特殊干旱情況應急對策

朱野灌區供水工程取水水源為地表水，一旦發生極端干旱或連續枯水年的情況，地表水源供水量將銳減，此時朱野灌區供水工程的引水量受到嚴峻考驗，應建立備用水源地，提高抗御風險的能力。應急對策主要包括非工程措施和工程措施兩個方面。

做好洪水水源的調配:朱野灌區供水工程采用野溝門水庫和羊臥灣水庫、白馬河張安北以上地表水作為供水水源，供水部門應根據邢臺縣徑流的豐枯變化和季節性特征，做好供水水源的調配，做到科學調配，合理利用。

調整產業布局:根據干旱程度，適當調整產業布局和生產規模，降低用水標準，完善用水機制、用水定額控制機制、用水管理機制等，強化節水工作，加快農灌節水技術改造，提高邢臺縣農業整體節水水平。同時，特枯水年可以根據實際情況調整農業種植結構，減少灌水次數、灌水定額，以保證生活及工業用水量。

制定供水優先決策:我國法律、法規確立了供水優先順序原則。例如:按照《水法》第14條，生活用水權排第一位;農業、工業、航運用水權排第二位;耗水量大的工、農業用水權排第三位。制定用水優先次序，優先保證工業的基本用水。調整配水計劃，按照水質類別和水功能的高低、用戶對水質的要求及水產出效益的高低，分類供水、優質有用。

各種水源綜合利用:當地地表水與地下水，淺層水與深層水。雨水與洪水，傳統水源與非傳統水源進行聯合調度、優化配置與合理利用，采取蓄泄滯引綜合措施，最大限度地利用各種水源，加強區域間的水量調配。

建立地下水應急水源地:朱野灌區淺層地下水含水層為山前洪沖積傾斜平原，地下水資源比較豐富，可考慮建立地下水應急水源地，實施應急供水。

9. 結論

以農業灌溉為主的朱野灌區，由于輸水設施老化，灌區水利用系數僅為0.40左右。該區工業用水以超采地下水維持正常生產。農業用水利用率低下和該區水資源緊缺形成鮮明對比。

通過對灌區灌溉用水量分析，采取維修和改建灌區輸水設施的方法，提高灌區水資源利用率。按綜合渠系水利用系數0.70計算，在不減少農業灌溉面積的前提下，把節省的水資源用于工業生產，對改善當地地下水環境、促進國民經濟發展有重要作用。

灌區供水以地表水為主，受氣候影響大，一旦發生極端干旱或連續枯水年的情況，地表水源供水量將銳減，應建立備用水源地，提高抗御風險的能力。

參考文獻

[1]邢臺水文水資源勘測局。朱野灌區續建供水項目水資源論證報告[R]。2009年。

[2] 水利部農村水利司，中國灌溉排水發展中心，等。農村水利與社會主義新農村建設[A]。中國水利水電出版社，2006年10月。

[3] 邢臺水文水資源勘測局 邢臺縣第二次水資源評價[R]2009年

[文章編號]1619-2737(2010)05-24-106

[作者簡介]李宗才(1959-)，男，河北南宮人，高級工程師，從事水資源管理和水文分析計算等工作。