菏澤市閆潭灌區續建配套節水改造工程供需水分析

石現春

(水發規劃設計有限公司，山東 菏澤 274000)

0 引 言

灌區工程建設可以有效保證灌區范圍內農業、工業、生活、牲畜等多方面的用水需求[1-2]。中國自1949年以來修建了大量的灌區工程，在長時間的使用過程中，灌區工程損毀較為嚴重，造成引水效率低下，導致水資源嚴重浪費[3-4]。針對這種情況，采取相關的措施對灌區工程進行改造是十分必要的。在節水配套改造的過程中，對水資源供需進行分析十分重要，準確分析水資源供需水平，是節水配套改造工程的基礎數據之一[5-8]。

1 工程概況

菏澤市閆潭引黃灌區位于菏澤市西南部，灌區總面積1350km2，其中耕地面積9.46萬hm2，設計灌溉面積6.67萬hm2。送水干線總長133km，其中引水渠段長9.2km，輸水渠段長123.8km。2000-2014年，年均引黃河水3.25 億m3，對菏澤市西南部廣大地區農業發展提供了可靠的水源，成為菏澤市糧棉生基地，在菏澤市的經濟發展中起著至關重要的作用。

2 灌區可供水分析

2.1 分析方法及灌溉保證率

灌區水資源供需平衡分析，大型灌區采用長系列實測資料法，但對于缺乏長系列實測資料的灌區也可采用對應灌溉設計保證率的典型法。鑒于灌區具有1953-2008 年歷年逐月降雨資料，灌區水資源供需平衡分析采用典型年法。灌溉設計保證率P=50%；排水工程設計標準：按5a一遇除澇標準設計。灌區內水資源可分為地表水和地下水2部分。

2.2 地表水資源分析

地表水資源的主要來源包括：引黃水和灌區范圍內地表徑流水。

2.2.1 黃河水源分析

黃河高村站與閆潭閘間的距離為76km，因此，可以根據該站的實測資料分析閆潭灌區段黃河的水文特征。根據實測資料，多年來高村站平均徑流量為388×109m3，平均流量為1231m3/s。在閆潭灌區春、冬灌期間的平均流量為786m3/s、975m3/s。年際間的徑流量變化較大，每年一月上旬至二月下旬為黃河冰凍期。在冰凍期間，灌區一般不引水。春(三月到六月)、冬灌(十一月、十二月)期黃河含沙量較低，來水分別約83×109m3、51×109m3，占全年的21.4%、13%。七月至十月為汛期，含沙量較高，不宜引水。

表1 高村站(1980-2014 年)來水量分析成果表(實測數據) 億 m3

圖1 高村站來水量頻率分析圖

前進防沙閘始建于1981年，引水流量達到80 m3/s。據閆潭引黃閘 2000-2014年引黃量統計，年平均引黃量為3.25億m3，菏澤市分配給該灌區的灌溉季節引黃水量為2.9億m3。由此可見，前進防沙閘前黃河來水量基本能滿足該區引黃灌溉的需求。前進防沙閘過流能力見表2，2000-2014年引黃水量統計見表3。

表2 前進防沙閘過流能力

表3 2000-2014 年引黃水量 萬 m3

小浪底水利樞紐修建完成后，對閆潭灌區的引水灌溉工程產生了輕微的影響。小浪底水利樞紐的調水調沙功能，造成該處河道拉伸、變形，導致黃河水位出現一定的下降。在流量相同的情況下，黃河水位下降降低了1.5m，導致閆潭灌區引水流量較之前有所降低。前進防沙閘為黃河進入山東省的第一處引水口，引水情況較好，調水調沙后的黃河水仍具有較好的引水情況，可以保證閆潭灌區的引水量。

2.2.2 灌區地表徑流分析

閆潭灌區總面積為1350km2，灌區范圍內地表徑流主要來自大氣降水，降水年際分布不均勻。根據氣象資料，灌區內降水量在286.5-1206.1mm之間，多年平均降水量為681.4mm。降水年內分布也不均勻，汛期降水量占全年降水量的70%。汛期降水較為集中，導致該部分水資源利用效率較低，地表水資源可利用量實際為汛末攔蓄的一部分徑流量，根據多年統計資料，灌區內各水庫攔蓄水量見表4。

表4 灌區地表徑流攔蓄量

2.3 地下水分析

灌區地下水來源是降雨入滲、黃河側滲和灌溉回歸水補滲。黃河側滲補給集中于黃河沿岸的狹長地帶，這一地帶均在引黃自流灌區內，其補給范圍較小，不予考慮。灌區內土壤類型主要為粉細砂、亞砂土。據多年觀測資料，灌區地下水埋深在1.58-3.91m之間。

通過分析地下水位觀測資料可以看出，灌區地下水位年際變化較小，埋深較淺，其動態變化受蒸發影響。淺層地下水礦化度≤1，灌區地下水資源量為18657萬m3。多年平均淺層地下水可開采量模數15-20萬m3/km2·a，灌區淺層地下水開采潛力巨大。

閆潭灌區以開采淺層地下淡水為主，淺層淡水分布面積約占總面積的86%，地下水開采條件較好。地下水資源可開采量是指在可預見的時期內，通過經濟合理、技術可行的措施，在不致引起生態環境惡化條件下，允許從地下含水層中獲取的最大水量。

根據水文條件及開發利用情況，根現狀年地下水開采率為0.70，預測2025年為0.75，則現狀年地下水可利用量為13060萬m3，2025年為 13993萬m3。

因此灌區可供水總量為：現狀年43174萬m3，2020年44107萬m3。

3 需水量分析

3.1 農業灌溉用水量分析

灌區設計灌溉面積6.67萬hm2，現狀年灌溉水利用系數為 0.43，根據灌溉面積及綜合凈灌溉定額，求得 P=50%的需水量見表5。

表5 現狀灌溉需水量

2025年灌區控制灌溉面積為6.67萬hm2，灌區灌溉水利用系數為 0.6，求得灌溉設計保證率P=50%的需水量見表6。

表6 2025年灌溉需水量

3.2 其他需水量

菏澤市工業、生活及農村人畜用水指標，結合當地的用水現狀，并參考外地同類用水量，現狀年灌區工業用水定額為120m3/萬元、居民生活用水定額為0.05m3/人·d，大牲畜用水定額0.05 m3/頭·d，小牲畜用水定額為 0.025m3/頭·日，預測2025年工業用水定額為70m3/萬元、居民生活用水定額為 0.07m3/人·d，大牲畜用水定額0.05 m3/頭·d，小牲畜用水定額為0.025m3/頭·d。工業年增長率 8%、牲畜 4%、人口 6‰，其他部門需水量見表7、8。

表7 現狀其他需水量 萬m3

表8 2025其他需水量 萬m3

農業灌溉需水及其他部門用水量合計：現狀年總需水量47044萬m3，2025 年總需水量38952萬m3。灌區總需水量見表9。

表9 灌區總需水量 萬m3

4 結 論

根據計算結果可知，灌區地下水可以滿足范圍內居民、工業、牲畜、農業用水需求，隨著節水配套工程的實施，灌溉水利用系數從0.43提升至0.60，保證了灌區在2025年的用水需求，并在一定程度上有所剩余。計算結果可為灌區內，節水配套工程設計提供參考。