茅天水庫取用水合理性分析

程啟越 楊 剛 張松濤

（遵義水利水電勘測設計研究院 貴州遵義 563000)

1 引言

茅天水庫工程位于貴州省務川縣東北面茅天鎮(zhèn)境內周家河（又名小魚溪)左岸支流上河上游，距茅天鎮(zhèn)約3.7km，距縣城區(qū)89km，有簡易鄉(xiāng)村公路通至水庫大壩下游。水庫壩址以上流域面積12.43km2，多年平均徑流量975萬m3，主河道長4.47km，主河道平均比降34.43‰。水庫工程任務為農田（煙區(qū))灌溉兼農村人畜飲水。主要建筑物由攔河大壩、溢洪道、放水孔和放空兼沖沙孔、泵站、灌區(qū)等建筑物組成。水庫正常蓄水位890.00m，相應庫容340萬m3，水庫總庫容407萬m3。灌區(qū)規(guī)模為小（一)型，工程等別為Ⅳ等。建設工期36個月，工程總投資19017.32萬元。

2 流域概況及水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 流域概況

茅天水庫灌區(qū)分布在上河及鬧水源流域內（有山水溪、向家灣 2大閉流區(qū))。上河、鬧水源均屬于長江流域烏江水系長溪河二級支流，、周家河（又名小魚溪)左岸一級支流，發(fā)源于務川縣茅天鎮(zhèn)紅星村的天坪梁子，山頂高程1360m，河源高程 980m。河流由南向北流經(jīng)楊家屋基、觀音堂、中壩后，在中壩轉為西北流向，再流經(jīng)水車壩、茅天、長石壕、旋塘壩等地，于黃泥水處匯入周家河（又名小魚溪)，匯口處高程630m。上河全流域面積29.95km2，多年平均徑流量2351萬m3，河長13.77km，流域平均寬度2.18km，流域形狀系數(shù) 0.158，主河道平均比降 28.87‰，流域形狀呈樹葉狀，流域內地形屬山間丘陵谷地或緩丘地形，地勢南高北低。茅天水庫壩址以上流域面積12.43km2，占全流域面積的41.5%，多年平均徑流量 975萬 m3，主河道長 4.47km，主河道平均比降34.43‰，流域平均寬度2.78km，流域形狀系數(shù)0.622。鬧水源流域面積101km2，多年平均徑流量7918萬m3。

2.2 區(qū)域水資源狀況

2.2.1 水資源總量

工程范圍為上河全流域（流域面積29.95km2)、鬧水源全流域（流域面積101km2)，共計面積 130.95km2。上河、鬧水源均屬典型的山區(qū)雨源型河流，徑流均由降水補給，徑流的洪枯差異較大，年內分配不均。據(jù)“貴州省1956～2000同步期年徑流深等值線圖”分析，本區(qū)多年平均徑流深約為780mm，各河流徑流量見表1。

2.2.2 水資源特點

上河及鬧水源流域屬山區(qū)雨源性河流，根據(jù)“貴州省 1956～2000年同步期年徑流深等值線圖”分析，多年平均徑流深約為780mm，徑流分布規(guī)律與降水基本一致。徑流年內分配不均，汛期5～10月徑流量占全年徑流量的76.8%，枯期11～4月徑流量占全年徑流量的 23.2%，年際變化也大，變差系數(shù)0.33。

2.3 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

工程范圍內水資源總量10270萬m3，現(xiàn)狀開發(fā)利用水量 457.4萬 m3，水資源開發(fā)利用率4.45%，耗水量 320.4萬 m3，占水資源總量的3.12%。由此可見，分析范圍內水資源開發(fā)利用程度較低，水資源的開發(fā)利用潛力較大。為促進區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，有必要、也有條件對上河、鬧水源的水資源進行進一步的開發(fā)利用。

表1 灌區(qū)主要河流徑流量表

3 工程取用水合理性分析

3.1 取水合理性分析

茅天水庫工程的任務主要是農田（煙區(qū))灌溉和農村人畜飲水的綜合功能，屬水利基礎設施項目，符合水利行業(yè)產(chǎn)業(yè)政策。水庫建成后，一方面可保證灌區(qū)內 1622hm2農田的灌溉，保障了灌區(qū)內經(jīng)濟作物及糧食生產(chǎn)用水安全，另一方面可滿足2020年灌區(qū)內1.73萬農村人口的生活用水要求，為灌區(qū)內的居民生活用水安全提供保障，從而確保灌區(qū)農業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展。可見該工程的建設可提供區(qū)域最基本的飲水水源保障，從而促進區(qū)域經(jīng)濟社會的健康穩(wěn)定發(fā)展。水庫壩址以上流域面積12.43km2，多年平均來水量975萬m3，經(jīng)長系列調節(jié)計算，茅天水庫多年平均可供水量為561萬m3/a。水質方面，上河壩址河段現(xiàn)狀水質均屬地表Ⅲ類水質，滿足農田及煙地灌溉和農村集中供水水源地水質要求。

3.2 用水合理性分析

項目設計中，農村居民最高日用水定額取123.5L/人·d，集中飼養(yǎng)牲畜用水定額采用40L/頭·d，未預見水量及管網(wǎng)損失按20%計，公共建筑用水按居民生活用水的20%計，水廠自用水量按5%計，均滿足SL310—2004《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》和DB52/T725—2011《貴州省行業(yè)用水定額》的有關要求。因此，農村人畜飲水用水量100萬m3/a亦是合理的。茅天水庫灌區(qū)干渠、支渠均采用C15混凝土防滲，結合湄鳳余灌區(qū)試驗資料成果分析，渠道輸水損失流量大于0.5 m3/s的按 0.8%計，小于 0.5m3/s的按 1%計，田間水利用系數(shù)采用 0.95。根據(jù)前述確定的灌區(qū)渠系布置方案，在計算中每公里輸水損失按0.8%～1%計，從末級渠道逐段逐級計算得灌區(qū)渠系水利用系數(shù)為 0.76，則灌溉水利用系數(shù)為 0.72，滿足SL207—98《節(jié)水灌溉技術工程規(guī)范》小型灌區(qū)不低于0.70的要求。

4 工程取用水量分析

4.1 用水量分析

4.1.1 農村人畜飲水需水量分析

按SL310—2004《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》的有關要求，設計水平年農村居民最高日用水定額取123.5L/人·d，則農村居民日平均用水定額取 95L/人·d，牲畜平均日用水定額取 40L/頭·d。公共建筑用水按居民生活用水的20%計，未預見水量及管網(wǎng)損失按20%計，水廠自用水量按 5%計。經(jīng)計算，設計水平年平均日需水量為2742m3，年平均需水量為100萬m3。水庫灌區(qū)內部分農村人口現(xiàn)階段較集中的飲水水源為紅星村東南面9km外的山木溪泉水和集鎮(zhèn)西面3km外的落水溶洞至龍?zhí)撂崴伤凑Ｄ攴莨┧芰?410m3/d（15.7萬 m3/a)。其余農村人口都分散取用泉水或積蓄望天水，取水可靠性和安全性低。茅天水庫建成后，可滿足 2020年灌區(qū)內存在飲水困難或飲水不安全的 17300農村人口及5100頭牲畜共2742m3/d的用水要求。

4.1.2 灌溉用水量分析

灌區(qū)缺水屬工程性缺水，需修建水利工程解決徑流在時空上再分布的問題。茅天水庫建成后，灌溉面積達到 1622hm2（田 665.33hm2，土956.67hm2)，新增灌溉面積 1498.67hm2（田542hm2，土 956.67hm2)，改善灌溉面積 123.33hm2（均為水田)，在確保灌區(qū)農業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展的同時，還為灌區(qū)種植結構的調整創(chuàng)造了條件。工程實施后，灌區(qū)田夏季主要種植烤煙和水稻，其中 50%種植水稻，50%種植烤煙。旱地夏季主要種植烤煙和玉米，其中 80%種植烤煙，20%種植玉米，冬季種植小麥、油菜，復種指數(shù)1.9。規(guī)劃種植結構為：夏季種植烤煙 1098hm2、水稻332.67hm2、玉米 191.33hm2；冬季復種油菜1022hm2、小麥 438hm2。灌溉需水量根據(jù)灌區(qū)灌溉定額、灌溉面積、各種作物種植面積及灌溉水利用系數(shù)，經(jīng)長系列計算統(tǒng)計，茅天水庫灌區(qū)多年平均灌溉需水量為 461萬 m3，P=80%灌溉需水量為 520萬 m3。

4.2 可供水量分析

水庫壩址以上流域無規(guī)劃新的取用水工程，農村人口也不增加，故水利調節(jié)計算中入庫徑流不考慮未來用水量增加的影響。茅天水庫正常蓄水位890.00m，死水位866.00m，水庫總庫容407萬m3，正常蓄水位庫容340萬m3，死庫容24萬m3，興利庫容316萬m3，根據(jù)長系列法進行水利調節(jié)計算確定可供水量。調節(jié)計算中，農村人畜飲水供水按均勻供水考慮，灌溉用水按計算的月用水量過程，且當保證率超過80%時，灌溉用水量按該年來水量與P=80%來水量的比值（小于1)×80%的灌溉需水量進行控制，以保證人飲供水。水庫每月蒸發(fā)損失水量按當月水庫水面平均面積×當月增加的蒸發(fā)損失量計算，水庫損失總量（蒸發(fā)損失+滲漏損失)按該水庫正常蓄水位庫容（340萬m3)的10%計，并均勻分配到各月，平均每月水庫損失總量為 2.83萬 m3。下放生態(tài)水量按多年平均設計徑流量（975萬m3)的10%計，并均勻分配到各月，則平均每月下放生態(tài)徑流量為 8.13萬 m3（0.03m3/s)。

經(jīng)水利調節(jié)計算統(tǒng)計，水庫可供水量為561萬m3/a，其中，農村人畜飲水供水量100萬m3/a（P=95%)，多年平均農田灌溉供水量461萬m3/a（P=80%為 520萬 m3/a)，水資源開發(fā)利用率57.54%。

5 結束語

茅天水庫多年平均取水量 561萬 m3/a，占多年平均來水量 975萬m3的57.54%，取水量是適當?shù)摹９鄥^(qū)灌溉制度及模式較先進，渠道采用的防滲措施得當，灌溉定額合理，灌溉水利用系數(shù)也滿足有關規(guī)范要求。農村人畜飲水采用的用水定額符合SL310—2004《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》的有關要求，水庫的取水用水是合理的。項目的建設對國家實施 “農村人畜飲水安全戰(zhàn)略”和 “糧食安全戰(zhàn)略”均具有積極意義，對促進區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展，保障民生有著非常顯著的社會效益。

1 SL310—2004村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2004.