南疆地區沙雅縣渭干河灌區供需水平衡分析

李戰國

（新疆昌吉方匯水電設計有限公司,新疆 昌吉 831100）

1 引言

灌區工程建設對當地農業發展具有十分重要的意義[1-4]。早期修建的灌區水利用系數下降,造成水資源的嚴重浪費,高效節水工程建設是十分必要的[5-8]。隨著當地經濟發展,作物種植結構發生變化,灌區改造過程中供需水平衡分析是十分重要的[9-12]。結合渭干河灌區工程,分析灌區供需水特征。

目前渭干河灌區已建成平原反調節水庫3 座,調節庫容共計540.5萬m3,渭干河龍口引水樞紐1座,形成渭干河總干渠、各縣總干渠及由其配套的干、支、斗、農輸配水體系。

2 用水總量控制

2016年阿克蘇地區水利局在遵照水資源“三條紅線”用水總量控制原則和自治區對阿克蘇地區“三條紅線”指標分解要求的基礎上,采取先易后難、分年度逐步實現目標方法。

用水總量控制方案中2030年之前地表引水量高于“三條紅線”值,但逐年遞減,在2030年達到“三條紅線”值,實現了“三條紅線”控制指標要求。本次規劃各水平年采用《阿克蘇地區用水總量控制方案專題報告》值。

表1 工程河段流速變化統計

圖1 渭干河灌區用水總量及行業用水

1）地表水

根據用水總量控制方案指標,灌區2020 年地表水控制引水量7.19 億m3；規劃年灌區85%頻率來水進行平衡,85%頻率可引水量6.2 億m3。2020 年：由于75%、85%頻率可引水量小于用水總量值,既實際可引水量小于指標量,因此2020 年平衡計算使用頻率來水量,不同保證率引水過程按龍口三縣分水比例引水,引水過程見表2。

表2 渭干河灌區各水平年農業灌溉供水量匯總

2）地下水：規劃年農業地下水開采量均執行用水總量控制方案相應指標[13-15]。

3 需水量計算

3.1 種植結構

1灌溉面積

據水利普查成果分析沙雅縣渭干河灌區涉及6鎮、2鄉、1農場,總灌溉面積113.63萬畝,規劃年灌溉面積初擬113.63萬畝,通過平衡計算成果,以水定地原則確定2020年渭干河灌區灌溉面積。

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灌區作物灌溉方式及種植結構狀況見圖2,不同作物灌水率需求見圖3。

圖2 不同水平年渭干河灌區作物種植結構匯總

圖3 不同作物灌水率需求

3.2 灌溉水利用系數

3.2.1 渠系水利用系數

沙雅縣渭干河灌區渠系包括引水渠系和灌溉輸配水渠系。引水渠系包括渭干河總干渠、沙新總干渠、沙雅總干渠；灌區內輸配水渠系包括灌區內的干渠、支渠、斗渠、農渠。

3.2.2 水利用系數

通過上述渠系水利用系數、田間水利用系數的確定。現狀年及規劃年各級渠系灌溉水利用系數及灌溉水利用系數見表3。

表3 灌溉水利用系數匯總

根據灌溉面積、灌溉定額及不同作物灌溉方式對應的灌溉水利用系數,計算出灌區綜合凈需水量、毛需水量,采用綜合凈需水量除以綜合毛需水量計算出灌區綜合灌溉水利用系數,2016年、2020年綜合毛灌溉水利用系數分別是0.495、0.684。

4 農業需水量計算及供需平衡分析

4.1 農業需水量

1）現狀年

依據灌溉面積、作物種植結構、灌溉制度和灌溉水利用系數計算作物需水量。現狀年渭干河灌區灌溉面積113.63萬畝,凈需水量、毛需水量分別是54488.7萬m3、110053.0萬m3,綜合灌溉定額、綜合灌溉水利用系數分別是968 m3/畝、0.495。

2）規劃2020年

（1）總灌溉面積與現狀相同

依據灌溉面積、作物種植結構、灌溉制度和灌溉水利用系數計算作物需水量。若規劃年渭干河灌區灌溉面積113.63萬畝,凈需水量、毛需水量分別是42332.7萬m3、70320.2萬m3,綜合灌溉定額、綜合灌溉水利用系數分別是619 m3/畝、0.602。

（2）以水定地確定的灌溉面積和作物種植結構

依據以水定地、定發展原則,通過85%保證率平衡計算確定灌溉面積和作物種植結構。85%頻率平衡時灌區總灌溉面積107.8萬畝,需退減的的灌溉面積5.84萬畝。

灌區凈需水量、毛需水量分別是44171.2萬m3、64532.0萬m3,綜合灌溉定額、綜合灌溉水利用系數分別是599 m3/畝、0.684。

4.2 供需平衡分析

4.2.1 現狀年

現狀年灌區灌溉毛需水量110053.0萬m3,75%分配地表水量63065.7萬m3,灌區開采地下水5244萬m3,折算至地表水8759.7萬m3。

75%平衡計算：余水2211.8萬m3,缺水40439.3萬m3；通過兩座水庫聯合調節,調節后余、缺水量分別是1521.8萬m3、39849.0萬m3。

因為來水不能滿足灌溉需水要求,且灌區存在資源性缺水和季節性缺水。

4.2.2 規劃2020年

首先計算規劃年擬定在總灌溉113.6萬畝基礎上加大渠道防滲改造工程和增加高效節水灌溉面積和前提下,進行85%保證率平衡計算,分析余缺水量,擬定退減的面積；在退減面積方案下,再計算灌區85%保證率下的需水量,并進行85%保證率平衡計算。

（1）渭干河灌區（總灌溉面積113.6萬畝）

灌區灌溉毛需水量70320.2萬m3,85%頻率來水量62172.1萬m3,用水總量控制方案報告中灌區農業開采地下水4507萬m3,折算至地表水5950.6萬m3。平衡計算,余水4369.4萬m3,缺水6566.9萬m3。

通過平衡計算,在嚴格執行配額地表水和地下水前提下,灌區大力發展渠道防滲改造和高效節水灌溉項目基礎上,灌區總灌溉面積113.6 萬畝仍缺水,需退減灌溉面積。

（2）渭干河灌區（退減耕地）

在保證高效節水灌溉面積及作物不變的前提下,依據供需平衡退減灌區內的常規劃灌溉面積。通過上述原則進行平衡計算,85%保證率退減的灌溉面積5.84萬畝,退減面積后灌區供需平衡。

規劃2020年灌區灌溉毛需水量64532.0萬m3,85%頻率來水量62172.1萬m3,用水總量控制方案報告中灌區農業開采地下水4507萬m3,折算至地表水5950.6萬m3。平衡計算,余水4470.3萬m3,缺水879.6萬m3。通過兩座水庫聯合調節,調節后灌區不缺水,余水量3490.7萬m3。

5 結論

渭干河灌區現狀灌溉水利用效率低下導致可供水源不滿足用水需求。因此,采取高效節水工程建設,通過理論計算和相似工程類比分析,工程建設后灌區水利用系數明顯提升,綜合考慮作物結構及用水需求,規劃年可供水源滿足農業用水需求。