渤海鎮(zhèn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)節(jié)水改造工程水土資源平衡分析

陳桂梅, 杜英鳴,張哲源,李亞坤

(1.黑龍江省水利學校，黑龍江 大慶 163300;2.黑龍江省樁基礎(chǔ)工程公司，黑龍江 哈爾濱 150036)

1 概 述

渤海鎮(zhèn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)節(jié)水改造工程，位于黑龍江省寧安市渤海鎮(zhèn)、東京城鎮(zhèn)境內(nèi)，屬于“寧安市玄武巖石板田響水米產(chǎn)業(yè)基地重大工程項目”項目區(qū)，聞名中外的響水品牌大米，至今已有千年歷史，自唐朝以來，響水大米為皇室貢米，建國后一直為人民大會堂國宴用米，受到國家重視和青睞。根據(jù)寧安市政府工作會議精神及結(jié)合全省先行先試示范工程，該工程主要打通未能治理的節(jié)點工程，繼續(xù)擴大集約用地面積。從改善生產(chǎn)條件、提高糧食產(chǎn)量兩方面大力著手，將項目區(qū)打造成符合新形勢下的高標準基本農(nóng)田建設(shè)項目區(qū)，努力為全省現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)做示范引領(lǐng)作用。

2 水土資源平衡分析

2.1 可供水量分析

項目區(qū)全部采用地表水進行灌溉，主要灌溉水源為牡丹江干流。項目區(qū)位于響水灌區(qū)的阿堡分區(qū)內(nèi)，根據(jù)《黑龍江省寧安市響水灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造項目總體可行性研究報告》可知，阿堡分區(qū)以牡丹江為水源，其水源豐富，水質(zhì)無污染，是較理想的水稻種植區(qū)，實灌水田面積4333.33 hm2。現(xiàn)建主要抽水泵站為阿堡泵站和拐彎子泵站，阿堡抽水站裝機500 kW，設(shè)計引水流量9.48 m3/s；拐彎子抽水站裝機350 kW，設(shè)計引水流量0.70 m3/s。阿堡一干渠設(shè)計灌溉面積1053.33 hm2，項目區(qū)內(nèi)灌溉面積880 hm2，項目區(qū)分得流量一干渠為2.3 m3/s，供水量為2225.66×104m3，泡田期分得水量357.70×104m3，其余均為區(qū)外水田供水。阿堡分區(qū)來水量見表1。

表1 阿堡分區(qū)來水量

綜上所述，生育期內(nèi)灌區(qū)可供水量為2225.66×104m3，泡田期可供水量為357.70×104m3。

2.2 需水量分析

項目區(qū)需水主要包括農(nóng)田灌溉用水、工業(yè)及城鎮(zhèn)居民生活用水、農(nóng)村人畜用水[1]。鑒于項目區(qū)人口較少，大、小牲畜數(shù)量也較少，用水量也較少，且這部分用水均由地下水供給，而項目區(qū)所處灌區(qū)水量豐富，完全能滿足用水要求，故在本次設(shè)計中，只進行農(nóng)田灌溉需水預測，而人畜用水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)需水不進行需水量預測。

2.2.1 水田灌溉制度

根據(jù)灌區(qū)氣象資料，采用時歷法、水量平衡法確定灌溉制度。灌區(qū)水稻灌溉定額分為泡田期灌溉定額和生育期灌溉定額[2]。

本次設(shè)計水田灌溉制度采用《黑龍江省寧安市響水灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造項目總體可行性研究報告》中的灌溉制度，灌溉制度設(shè)計成果如表2所示。

表2 灌溉制度設(shè)計成果

2.2.2 設(shè)計灌水率及灌水率圖

(1)水稻灌水率是指灌區(qū)單位面積上所需灌溉的凈流量，根據(jù)已確定的灌溉制度來計算。灌水延續(xù)時間的長短直接影響灌水率的大小，從而也影響渠道設(shè)計斷面的大小和建筑物的造價。因此需慎重選定。

(2)灌水率圖的制作：先制作灌區(qū)每次灌水的灌水率圖。由于初步灌水率值相差懸殊，導致渠道運行時輸水斷斷續(xù)續(xù)、忽高忽低，不利于管理，故需對初步灌水率圖進行修正。修正的原則如下：①應(yīng)與水源供水條件相適應(yīng)。②全年的各次灌水率大小應(yīng)比較均勻，以連續(xù)30 d以上的最大灌水率為設(shè)計灌水率，短期峰值不應(yīng)大于設(shè)計灌水率的120%，最小灌水率不應(yīng)小于設(shè)計灌水率的30%。③避免經(jīng)常停水，特別應(yīng)避免小于5 d的短期停水。④提前或推遲灌水日期不得超過3 d，連續(xù)兩次灌水均需變動灌水日期，不應(yīng)一次提前、一次推后。⑤延長或縮短灌水時間與原定時間相差不超過20%。

修正后的灌水率見圖1，依據(jù)規(guī)范，以連續(xù)30 d以上的最大灌水率為設(shè)計灌水率，得知本灌區(qū)q設(shè)計= 9.6×10-4m3/(s·hm2)，q最小= 4.10×10-4m3/(s·hm2)。

2.2.3 灌溉水利用系數(shù)

項目區(qū)內(nèi)灌溉水利用系數(shù)=η干×η支×η斗×η農(nóng)×η田間=0.85×0.85×0.87×0.90×0.95=0.537。

2.2.4 非節(jié)水措施灌溉用水量

本次設(shè)計灌區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)需水主要是指農(nóng)田灌溉需水。項目區(qū)規(guī)劃后水田面積400.7805 hm2，凈灌溉定額6720.00 m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.537，毛灌溉定額為12 513.90 m3/hm2，總需水量為500.56×104m3。 泡田期灌溉定額1650.00 m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.537，泡田期毛灌溉定額為3072.75 m3/hm2，泡田期需水量為122.91×104m3。

2.3 平衡分析

2.3.1灌溉水利用系數(shù)

項目區(qū)內(nèi)灌溉支渠、斗渠兩級渠道采用土工膜防滲，現(xiàn)澆混凝土做保護層，根據(jù)渠系斷面設(shè)計及流量推算結(jié)果，項目區(qū)內(nèi)灌溉水利用系數(shù)=η干×η支×η斗×η農(nóng)×η田間=0.85×0.99×0.98×0.98×0.95=0.77。

圖1 修正后的灌水率圖

2.3.2 灌溉用水量

項目區(qū)規(guī)劃后水田面積400.7805 hm2，凈灌溉定額6720.00 m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.77，毛灌溉定額為8727.30 m3/hm2，總需水量為349.09×104m3。泡田期灌溉定額1650.00 m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.77，泡田期毛灌溉定額為2142.90 m3/hm2，泡田期需水量為85.72×104m3。由表中數(shù)字對比可知，項目區(qū)生育期和泡田期來水量均大于需水量，滿足項目區(qū)需水要求，因此，本項目必須采用節(jié)水措施。項目區(qū)作物用水量供需平衡見表3。

表3 節(jié)水措施供需水量平衡表

經(jīng)以上分析，供水量大于需水量，滿足供需平衡要求。

2.4 節(jié)水措施

現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)節(jié)水改造工程的實施，能使有限的水資源得到充分的利用，提高水的利用率，改善灌溉條件，充分利用現(xiàn)有土地資源，增加農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)科技含量，為建設(shè)“優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)”農(nóng)業(yè)的目標奠定基礎(chǔ)。項目區(qū)采用農(nóng)業(yè)、水利及水利工程等措施相結(jié)合的節(jié)水方式進行節(jié)水[3]。具體措施如下：

(1)水利工程措施。項目區(qū)內(nèi)規(guī)劃的支、斗渠采用混凝土襯砌。渠道護砌不僅可以減小渠道輸水滲漏損失，節(jié)約灌溉用水，提高渠系水利用系數(shù)，而且還有利于控制灌區(qū)的地下水位，防止土壤次生鹽堿化，減少渠道泥沙淤積和雜草叢生，提高渠道輸水能力。混凝土襯砌渠道具有護砌效果好，耐久、強度高和適應(yīng)性強，便于管理養(yǎng)護的特點。田間建筑物配套后可達到控制灌溉目的。

(2)水稻田采用先進的灌水方式。目前廣泛推廣的節(jié)水灌溉方式為“薄、淺、濕、曬”。

(3)加強管理，節(jié)約用水。

3 結(jié) 語

通過對項目區(qū)的水土資源平衡分析，對項目區(qū)進行了合理的規(guī)劃設(shè)計并調(diào)整了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局，建設(shè)旱澇保收、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的高標準耕田，加強節(jié)水管理，促進項目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。項目實施后，集約了土地，提高了耕地質(zhì)量，改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、生態(tài)環(huán)境和農(nóng)民生活基礎(chǔ)條件，提高了農(nóng)民生活質(zhì)量。不但為農(nóng)民創(chuàng)造了致富條件，還大大激發(fā)了農(nóng)民的生產(chǎn)積極性，真正實現(xiàn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，既發(fā)展了項目區(qū)經(jīng)濟，又穩(wěn)定了農(nóng)民的思想情緒，對維持社會穩(wěn)定，實現(xiàn)社會和諧起到推動作用。