探討農田灌溉水資源供需平衡分析計算方法

陳瑞東

摘 要：為著力解決農田灌溉“最后一公里”問題，借助中央小型農田水利建設的東風，推進建設完善的農田灌溉體系是解決目前農業用水的勢必要求。項目可研階段，對水資源的供需平衡分析計算復核，能更好地測算項目區灌溉水資源的供、需水量，為農田水利項目的科學規劃提供了科學依據。對此，本文就以農業綜合開發水利措施治理項目為例，探討灌溉水資源供需平衡分析計算方法，希望能給類似項目提供一點參考。

關鍵詞：農田灌溉 水資源 供需平衡 計算方法

1.項目區概況

項目區位于開平市，屬粵中低山丘陵區，土壤質地多為砂壤土，涉及中低產田面積0.45萬畝，將區內農田灌溉系統進行綜合整治。

項目區屬鎮海灌區設計灌溉面積6.08萬畝范圍內，鎮海灌區主要灌溉水源工程有鎮海水庫和花身蠶水庫。

鎮海水庫集雨面積128.2km2，總庫容10962萬m3，興利庫容7150萬m3，是一座是以灌溉為主的大型水庫；花身蠶水庫集雨面積11.01km2，總庫容1040萬m3，興利庫容780萬m3，是以補充灌溉為主的中型水庫。

2.灌溉設計保證率和灌溉定額2.1灌溉設計保證率

根據國家農業綜合開發土地治理項目建設標準結合本項目區屬于南方濕潤地區，水資源比較豐富，灌區農作物主要有早稻、晚稻和冬種作物，一年三熟制，灌溉設計保證率取P=90%。

2.2灌溉定額

查《廣東省一年三熟灌溉定額》中的附圖1、附圖2得項目區一年三熟灌溉定額均值為610m3/畝，Cvm=0.22，查附表16-（1）得P=90%時，模比系數KP=1.29，P=90%灌溉定額為786.9m3/畝。

據《廣東省一年三熟灌溉定額》，由于開平不屬于《廣東省一年三熟灌溉定額》中的32個代表點，灌溉年內分配采用恩平市的成果，枯水年P=90%灌水量年內分配見表1。

3.項目區設計水平年水量供需平衡分析

3.1項目區設計水平年可供水量（P=90%）

項目區設計水平年水源仍為鎮海灌區。查閱《鎮海水庫1963～2011年及花身蠶水庫1990～2011年的入庫徑流成果》水文資料顯示，保證率P=90%時，鎮海水庫來水量為6821.9萬m3，花身蠶水庫來水量為288.8萬m3。鎮海水庫及花身蠶水庫均有供水任務，設計年供水量220萬m3，即月供水量18.33萬m3，設計供水保證率95%。根據《廣東省開平市鎮海水庫供水工程水資源論證報告書》鎮海水庫設計年供水量取2867.6萬m3。因此，鎮海灌區在P=90%時可供灌溉水量為（6821.9-2867.6）+（288.8-220）=4023.1萬m3。

鎮海灌區總灌溉面積為6.08萬畝，項目區0.45萬畝農田為鎮海灌區灌溉面積的一部分，可供水量按灌溉面積比例分攤。在灌溉保證率P=90%時，項目區可供灌溉水量4023.1×0.45/6.08=297.76萬m3。項目區設計水平年可供水量情況如表3-1所示。

3.2項目區設計水平年需水量（P=90%）

3.2.1灌溉水利用系數

項目區渠系通過科學合理規劃，對輸水建筑物綜合改造治理后，灌溉水利用系數完全可提高到0.75×0.95=0.7125。

3.2.2項目區設計水平年需水量計算

項目區0.45萬畝屬于鎮海灌區，灌溉面積乘以灌溉毛定額計算得P=90%保證率下的需水量。需水量計算見表3-2。

3.3項目區設計水平年供需平衡情況分析（P=90%）

3.3.1項目區水量平衡情況分析

項目區設計水平年供需平衡計算見表3-3。從計算結果看，保證率P=90%時，項目區可供水量297.76萬m3，灌溉需水量496.99萬m3，灌溉需水量大于可供水量。因此需通過鎮海水庫、花身蠶水庫多年興利調節。

3.3.2興利調節計算

鎮海灌區改造后需擔負6.08萬畝農田灌溉用水，依據《灌溉與排水設計規范》、《開平市鎮海灌區改造工程初步設計報告》，灌區面積為1～30萬畝時，灌區田間水利用系數取ηf=0.95，渠系水利用系數取ηs=0.65，則灌溉水利用系數η=0.62。

查《廣東省一年三熟灌溉定額》（1999）得鎮海灌區凈灌溉定額為610m3/畝，CV=0.22，Cs=2CV，灌溉水利用系數為0.62，則毛灌溉定額為610÷0.62=983.9m3/畝，查附表16-（1）得各頻率模比系數Kp值，根據以上毛灌溉定額及Kp值計算得不用頻率下鎮海灌區灌溉用水量，計算結果見表3-4。

根據《廣東省一年三熟灌溉定額》各站設計灌溉定額典型年表，選取恩平市站點枯水典型年灌溉水量年內分配，枯水年P=90%灌溉水量年內分配見表3-5。

鎮海灌區主要灌溉水源為鎮海水庫和花身蠶水庫，根據計算得鎮海水庫和花身蠶水庫年徑流量，見表3-6。

保證率P=90%時，鎮海水庫來水量為6821.9萬m3，花身蠶水庫來水量為288.8萬m3。鎮海水庫及花身蠶水庫均有供水任務，設計年供水量220萬m3，即月供水量18.33萬m3，設計供水保證率95%，根據《廣東省開平市鎮海水庫供水工程水資源論證報告書》鎮海水庫設計年供水量取2867.6萬m3。因此，鎮海灌區在P=90%時可供灌溉水量為（6821.9-2867.6）+（288.8-220）=4023.1萬m3。設計水平年鎮海灌區灌溉需水量7718.5萬m3，可供灌溉水量無法滿足鎮海灌區灌溉需求。endprint

本次首先對鎮海水庫進行多年興利調節計算，若鎮海水庫庫容無法滿足灌區灌溉需水要求時，則從花身蠶水庫取水進行補充。

3.3.3鎮海水庫多年興利調節計算成果分析

根據水庫水文資料顯示，鎮海水庫死水位為14.36m，相應庫容為520萬m3，正常蓄水位25.81m，相應庫容7670萬m3。興利庫容為正常蓄水位庫容減去死庫容，即7150萬m3。

鎮海水庫最大設計供水能力下滿足灌溉用水及供水任務所需總庫容為7514.17萬m3，鎮海水庫的興利庫容為7150萬m3，缺水364.17萬m3。所需總庫容大于鎮海水庫的興利庫容，故僅考慮鎮海水庫作為供水水源不滿足灌區供水要求，需同時考慮花身蠶水庫作為鎮海灌區灌溉水源。

3.3.4花身蠶水庫補充供水興利計算成果分析

根據水庫水文資料顯示，花身蠶水庫死水位為14.00m，相應庫容為106萬m3，正常蓄水位25.04m，相應庫容886萬m3。興利庫容為正常蓄水位庫容減去死庫容，即780萬m3。

經多年調節計算，花身蠶水庫為滿足自身供水任務及為鎮海灌區補充供水所需總庫容為773.97萬m3，小于花身蠶水庫興利庫容780萬m3，因此在設計水平年鎮海水庫無法單獨完成鎮海灌區供水任務時，可由花身蠶水庫進行補水。

項目區0.45萬畝農田屬于鎮海灌區的一部分，因此項目區設計水平年的灌溉用水也能得到滿足。

4.水資源供需平衡結論

項目區現狀渠道標準低，崩塌淤積，田間工程配套差，渠道滲漏水量大；灌溉水利用系數較低，僅為0.5，保證率P=90%時，現狀灌溉需水量為708.21萬m3。通過渠道科學布局、整治、改造、防滲等措施后，灌溉水利用系數提高至0.7125，保證率P=90%時，設計水平年灌溉需水量為496.99萬m3。設計水平年與現狀相比，農田灌溉g共節約了708.21-496.99=211.22萬m3水量。

參考文獻：

[1]廣東省農業綜合開發土地治理項目規劃設計指南（試行）.

[2]廣東省一年三熟灌溉定額.

[3]開平市水庫水文資料.

[4]廣東省開平市鎮海水庫供水工程水資源論證報告書.endprint