喀左縣節(jié)水灌溉水資源供需平衡分析及項(xiàng)目區(qū)典型設(shè)計(jì)

孫洪江，楊海權(quán)

(1. 遼寧省喀左縣水利局，遼寧 喀左122300;2. 遼寧省喀左縣水庫(kù)移民管理辦公室，遼寧 喀左122300)

1 項(xiàng)目區(qū)基本情況概括

喀左縣2013年滴灌節(jié)水項(xiàng)目區(qū)涉及3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、3個(gè)村、3個(gè)組，3個(gè)片區(qū)，實(shí)施果樹滴灌面積82.4 hm2，全部為新增灌溉面積。項(xiàng)目區(qū)所有土地全部集中在大凌河、滲津河等河流階地上，所選地塊具備了丘陵地區(qū)山間河谷土地的各種特征，是發(fā)展果樹的理想的區(qū)域，生產(chǎn)潛力較大，水資源儲(chǔ)量豐富。2013年滴灌節(jié)水項(xiàng)目所選項(xiàng)目區(qū)，具有土地資源、水力資源豐富，果農(nóng)種植經(jīng)驗(yàn)成熟，開發(fā)熱情高，發(fā)展?jié)摿﹂L(zhǎng)遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)［1］。

2 水資源平衡分析

2.1 水資源概況

喀左縣位于遼寧西部，是低山丘陵地區(qū)，干旱半干旱氣候條件，處于大凌河流域，多年平均降水量為493 mm，不同頻率年降水量分別為:頻率20%年均降水量為593.5 mm，頻率50%年均降水量為485.9 mm，頻率75%年均降水量為412.3 mm，頻率95%年均降水量為323.6 mm。根據(jù)遼寧省水資源二次評(píng)價(jià)1956—2000年系列評(píng)價(jià)成果，喀左縣多年平均水資源總量18 993 萬(wàn)m3。其中，地表水資源量18 777 萬(wàn)m3;地下水資源量8 597 萬(wàn)m3;重復(fù)量(河川基流量)8 441 萬(wàn)m3。水資源可利用量10 860 萬(wàn)m3，其中:地表水資源可利用量4 413 萬(wàn)m3，地下水資源可利用量6 448 萬(wàn)m3。按用水總量控制分配指標(biāo)分析，農(nóng)業(yè)灌溉可用水量為5 727 萬(wàn)m3，其中:地表農(nóng)業(yè)灌溉可用水量1 274 萬(wàn)m3，地下農(nóng)業(yè)灌溉可用水量4 454 萬(wàn)m3。喀左縣主要含水層為第四紀(jì)孔隙水，其次是基巖風(fēng)化裂隙水，第四紀(jì)含水巖性為砂和礫石層，地下水埋深3 ～45 m，含水層厚5 ～25 m。縣內(nèi)大氣降水入滲系數(shù)α 為0.18 ～0.45。縣內(nèi)補(bǔ)排給條件是以大氣降水垂直補(bǔ)給和河流補(bǔ)給及地下徑流補(bǔ)給為主。山前由于補(bǔ)給面積小，入滲條件不好，山前側(cè)向補(bǔ)給忽略不計(jì)［2］。

2.2 現(xiàn)狀供用水狀況

喀左縣現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)總供水量為6 854 萬(wàn)m3，按照供水工程情況分類:蓄水工程供水量為310 萬(wàn)m3，引水工程供水量為253 萬(wàn)m3，提水工程供水量為90 萬(wàn)m3，機(jī)電井工程供水量為6 202 萬(wàn)m3;按照供水水源性質(zhì)分類:地表水供水量為653 萬(wàn)m3，地下水供水量為6 202 萬(wàn)m3，詳見表1。

喀左縣農(nóng)業(yè)灌溉用水重點(diǎn)區(qū)域位于大凌河兩岸，灌溉方式以管灌、渠道灌溉、大水漫灌為主。喀左縣現(xiàn)狀總用水量為6 854 萬(wàn)m3，其中工業(yè)用水量為400 萬(wàn)m3，農(nóng)業(yè)用水量為5 436 萬(wàn)m3，生活用水量為963 萬(wàn)m3，生態(tài)環(huán)境用水量55 萬(wàn)m3，詳見表2。

2.3 水資源供需平衡

項(xiàng)目區(qū)水資源主要由地表水和地下水量構(gòu)成。地表水為項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的降水及河流，采用地下水位打井抽取地下水，根據(jù)《遼寧省水資源評(píng)價(jià)成果報(bào)告》(遼寧省水文水資源勘測(cè)局2005年編制)，以實(shí)際開采量為基礎(chǔ)，采用水文地質(zhì)比擬法和面積比法，對(duì)項(xiàng)目區(qū)地下水資源量和地下水可開采量進(jìn)行計(jì)算。項(xiàng)目區(qū)全部取地下水，經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)地下水資源量25.19 萬(wàn)m3，地下水可利用資源19.35 萬(wàn)m3。

表1 喀左縣現(xiàn)狀供水工程情況表 萬(wàn)m3

表2 喀左縣現(xiàn)狀用水情況表 萬(wàn)m3

2.3.1 項(xiàng)目實(shí)施后區(qū)內(nèi)水利工程及可供水量

項(xiàng)目實(shí)施后，新建機(jī)電井4 眼，新增供水量11.12 萬(wàn)m3。

2.3.2 水供需平衡情況

經(jīng)過(guò)分析對(duì)比，項(xiàng)目實(shí)施后，水資源可利用量大于工程可供水量，供水量等于作物需水量，滿足各方用水需求。項(xiàng)目區(qū)地下水量完全滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求。

3 項(xiàng)目區(qū)白塔子鎮(zhèn)于杖子村(61 片區(qū))概況

3.1 地理位置

典型片區(qū)61 位于朝陽(yáng)市喀左縣南部的白塔子鎮(zhèn)于杖子村境內(nèi)。果樹面積約27.07 hm2，計(jì)劃新打井水源井1 眼。項(xiàng)目區(qū)境內(nèi)交通十分便利。

3.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況

項(xiàng)目區(qū)所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)有人口28 892 人，受益人口256 人。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)主要作物為果樹。無(wú)灌溉模式，處于雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)狀態(tài)［3］。

3.3 節(jié)水灌溉現(xiàn)狀

目前項(xiàng)目區(qū)內(nèi)無(wú)灌溉模式，無(wú)水源井，處于魚養(yǎng)農(nóng)業(yè)狀態(tài)。有效面積為27.07 hm2，以果樹為主。

4 項(xiàng)目區(qū)工程設(shè)計(jì)

4.1 灌溉方式選擇

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)水源、地形、當(dāng)?shù)貙?shí)際運(yùn)行方式，灌溉方式選擇滴灌系統(tǒng)。典型設(shè)計(jì)選擇白塔子鎮(zhèn)于杖子村1 眼井控制地塊，面積27.07 hm2。典型地塊為山地，地面起伏較大。

4.2 管網(wǎng)總體布置

項(xiàng)目區(qū)典型地塊設(shè)計(jì)總面積為27.07 hm2，南北長(zhǎng)640 m，東西寬430 m。從水源井向蓄水池鋪設(shè)一條干管Φ110(0.8 MPaPVC 管)長(zhǎng)度350 m到蓄水池;從蓄水池向項(xiàng)目區(qū)鋪設(shè)干管Φ110(0.8MpaPVC 管)500 m，由干管向東西方向各引 4 支管 Φ90(0.8MPaPVC 管)長(zhǎng)度2 345 m;支管上每隔100 m設(shè)一個(gè)出水栓，支管間距為60 m，出水栓上接輔管Φ63(0.4 MPaPE 管)長(zhǎng)度共2 850 m，與支管平行;與輔管垂直鋪設(shè)Φ16 毛管68 500 m，毛管上每隔4 m設(shè)2條出水管(Φ4)，共計(jì)26 800 m，每條出水管上安裝一個(gè)穩(wěn)流器，共計(jì)38 450個(gè)。

4.3 擬定灌溉制度

4.3.1 最大凈灌水定額mmax:

式中;mmax為最大凈灌水定額，mm;r 為土壤容重，g/cm3;取1.45 g/cm3;z 為計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，cm;取80 cm;p 為土壤濕潤(rùn)比，%;計(jì)算得30%。θmaxθmin為適宜土壤含水率的上下限;

由此可得:mmax=27.15 mm=271.5 m3/hm2。

4.3.2 設(shè)計(jì)灌水周期

項(xiàng)目區(qū)耗水強(qiáng)度Id=5 mm/d，灌水周期可按下式計(jì)算:

式中:Tmax為最大灌水周期，d;mmax為最大灌水定額，mm;Id為作物日耗水強(qiáng)度，mm/d;Tmax=5.43最大灌水周期為5.43 d。

設(shè)計(jì)灌水周期T ≤Tmax，T 取5 d。

4.3.3 設(shè)計(jì)灌水定額md、毛灌溉定額m＇

4.3.4 一次灌水延續(xù)時(shí)間

一次灌水延續(xù)時(shí)間由下式計(jì)算:

式中:m＇為設(shè)計(jì)毛灌水定額，mm;t 為一次灌水延續(xù)時(shí)間，h;Se 為灌水器間距，m;SL為毛管間距，m;q為出水管流量，20L/h;t = 4.06 h。

4.3.5 輪灌制度

系統(tǒng)輪灌制度及運(yùn)行方案:本工程設(shè)計(jì)劃分15個(gè)輪灌組，每個(gè)輪灌組控制面積約1.8 hm2，一次灌水延續(xù)時(shí)間為4.06 h，一個(gè)輪灌組灌水結(jié)束后，先開啟下一個(gè)輪灌組，再關(guān)閉上一個(gè)輪灌組，嚴(yán)禁先關(guān)后開。

4.4 輸水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

4.4.1 灌水器工作水頭偏差:

根據(jù)規(guī)范要求，本設(shè)計(jì)微灌系統(tǒng)灌水小區(qū)灌水器設(shè)計(jì)允許流量偏差率qv≤20%，本次設(shè)計(jì)取qv=20%。毛管允許的水頭差為:2.3 m。支管允許的水頭差為:2.3 m。

4.4.2 管材管徑選擇

毛管管徑的選擇，根據(jù)產(chǎn)品選擇，毛管采用Φ16PE 滴灌管，出水管采用Φ4PE 管。

輔管取Φ = 63 mm 的PE 管材。支管取Φ =90 mm 的 PVC 管材。干管管徑的選擇，D=106.7 mm

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，減少水頭損失帶來(lái)的影響，干管選擇PVCΦ110 管材。

5 結(jié) 論

2013年滴灌節(jié)水工程新增水資源量11.12 萬(wàn)m3，水資源開發(fā)利用有一定的潛力。2013年滴灌節(jié)水項(xiàng)目所選項(xiàng)目區(qū)，具有土地資源、水力資源豐富，果農(nóng)種植經(jīng)驗(yàn)成熟，開發(fā)熱情高，發(fā)展?jié)摿﹂L(zhǎng)遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)。

［1］郭廣穎. 以低壓管灌技術(shù)促節(jié)灌事業(yè)發(fā)展［J］. 河南水利與南水北調(diào)，2007(10):67 －68

［2］劉戰(zhàn). 灌溉水利用系數(shù)的影響因素及提高措施［J］. 陜西水利，2009(04):59 －61.

［3］張勇，劉忠宏. 樺南縣水田節(jié)水灌溉工程的應(yīng)用與效益［J］. 黑龍江水利科技，2005，33(03):97.