寧夏原州區揚黃灌區水量平衡分析

張曉慧

(杭州水利水電勘測設計院有限公司蘭州分公司，甘肅 蘭州 730000)

1 概述

1.1 背景

原州區作為固原市委市政府所在地，土地資源豐富而且開發條件好，但水資源匱乏，固海擴灌工程將黃河水高揚遠送進入原州區，分配黃河水資源初始水權4800萬m3，直開口用水量4100萬m3。但由于原州區地處工程供水的最末端，供水得不到應有的保證，近5a平均取水量1140萬m3，直開口用水量940萬m3，分別只有分配指標的23.8%和22.3%，使得已經開發的揚黃灌溉面積，包括為生態移民建設的高效節水補灌工程的用水得不到保證，還有1.33萬hm2以上的旱地無水可灌而靠天吃飯。為了充分利用寶貴的黃河水資源、發揮扶貧揚黃工程效益，2019年固原市提出建設固原市黃河水調蓄工程，新建何家溝水庫，從十二干渠中段取水，灌溉低峰期蓄水、高峰期向灌區供水，旨在解決原州區轄區內黃鐸堡鎮、三營鎮、頭營鎮、彭堡鎮、中河鄉等5個鄉鎮農田灌溉期固海擴灌系統供水量與灌溉需水量時段不匹配問題，目前正在建設中。2020年固原市又提出了《固原市原州區現代化生態灌區建設項目可行性研究報告》(以下簡稱大可研)，主要任務是在固原市黃河水調蓄工程的基礎上配套后續田間工程，以期近早發揮工程效益，為黃河流域高質量發展提供動力。

為更好地開展原州區現代化生態灌區建設，徹底解決“重建設、輕管理”的現象，以落實最嚴格水資源管理制度、實施農業綜合水價改革機制為核心，以“管道化的水網+智能化的信息網+全生命周期的服務網”為主要內容，堅持“整體規劃、統一設計、分步推進、示范引領，先建機制、后建工程，政企聯動、群眾參與”的建設思路，在“大可研”總體規劃的基礎上，先行先試采用“EPC+O”模式著力打造原州區2020—2022年現代化生態灌區建設項目，配套提升改造田間工程，建設現代化生態灌區示范區，通過項目的建設探索出一條以灌溉托管服務為載體的建設新模式，為原州區農業進一步發展提供新思路。

1.2 灌區基本情況

揚黃灌區位于寧夏固原市原州區，原設計控制面積9620hm2，現狀控制面積8733.33hm2，水源為固海擴灌東線工程(該工程屬扶貧揚黃灌溉一期工程，于2002年10月建成通水)揚黃水，自高干渠(樁號13+072)右岸取水，設計流量12.67m3·s-1，共布置梯級主泵站12座，干渠總長169.6km，累計凈揚程427.2m，總裝機容量9.81萬kW。與原州區2020—2022年現代化生態灌區建設項目相關的是固擴十二干渠、南城拐子支泵站、支干渠及二級揚水干管。

原州區2020—2022年現代化生態灌區建設項目位于固原市原州區，受水區為黃鐸堡鎮、頭營鎮共計15個行政村，主要在“大可研”總體規劃的基礎上，選擇有代表性的區域進行田間配套，打造現代化生態灌區，作為示范項目帶動原州區現代化生態灌區建設，促進農業經濟發展，共配套高效節水灌溉面積3179hm2。

1.3 灌溉面積選擇

原州區2020—2022年現代化生態灌區建設項目區現狀年灌區均無灌溉。灌區水源為揚黃渠道渠水，按照灌溉水源命名為揚黃灌區，設計灌溉面積3179hm2，包括南塬片區304hm2、白河片區835hm2、鐵穆片區2040hm2。項目區灌溉面積見表1。

南塬片區水源為固擴十二干渠，水源有保障，與國際農業發展基金貸款優勢特色產業發展示范項目毗鄰，該項目建成頭營鎮楊郎瓜菜基地580hm2，建成以來，運行良好，經濟效益好，根據原州區政府規劃，將擴展瓜菜基地規模，當地群眾積極性高，但處于渠道末端供水不保證且渠道淤積阻塞，致使無法灌溉；白河片區水源為南城拐子二級揚水干管，以種植單種玉米、馬鈴薯為主，已形成產業鏈條，為當地經濟發展起到一定推動作用；鐵穆片區為新發展灌區，土壤肥沃、連片，但海拔相對較高，供水困難，現狀無水利工程基礎設施，根據“大可研”，水源為在建的何家溝水庫，該水庫用于解決新發展灌區2040hm2及其替換的庫井灌區2933hm2的農田灌溉，水源有保障，骨干輸配水管網于2021年年底完成，骨干工程完善。

表1 項目區灌溉面積統計表

2 水資源配置原則

堅持“以水定發展、以水定規模、以水定結構”，把水資源作為最大剛性約束，抑制不合理用水需求，大力發展節水產業和技術，大力推進農業節水[2]，推動灌溉模式由粗放向精細化、集約化轉變；按照節水優先、節水高效、黃河流域高質量發展、改革創新和水利現代化建設的要求，堅持高效、節能、環保的原則；堅持充分利用當地水、合理配置外調水的原則，合理配置新、老灌區水資源，近期與遠期結合；項目區水資源可靠，田間工程與已規劃或在建骨干工程相銜接；項目區無2011年之后建設的項目，工程投資合理，運行成本低。

3 需水量計算

3.1 規劃水平年

工程基準年采用2020年，結合《固原市水資源綜合規劃》及相關農業和土地規劃，規劃水平年確定為2025年。

3.2 灌溉保證率

根據《灌溉與排水工程設計標準》(GB50288-2018)，噴灌、微灌設計保證率不小于85%，結合灌區實際，確定噴灌、微灌灌溉保證率為85%。

3.3 高效節水發展規劃

灌區目前灌溉高峰期供用水矛盾十分突出，為了貫徹節水優先、以水定地的原則，保障灌區均衡受益，必須大力推行高效節水灌溉。

按照自治區黨委、政府印發的《關于深化水利改革保障安全的意見》(寧黨辦[2015]3號)提到的到2020年揚水灌區高效節水灌溉面積率達到70%的目標要求，結合項目區及周邊現狀高效節灌實施情況、整個灌區規劃，確定項目區至規劃水平年2025年發展高效節灌面積為3179hm2，占比100%。

3.4 農業種植結構

近年來，隨著當地經濟的發展，灌區特色經濟作物發展勢頭強勁，蔬菜種植等經濟作物初具規模。根據固海管理處和原州區提供的資料，現狀年灌區作物種植以單種玉米和馬鈴薯為主，結合原州區優勢特色產業發展思路，規劃水平年以玉米、馬鈴薯、瓜菜、設施農業和中草藥為主。項目區農業種植結構現狀及規劃見表2。

表2 項目區作物種植結構現狀及規劃

3.5 灌溉制度確定

3.5.1 現狀實際灌溉用水量

項目區現狀無灌溉，根據調查周邊灌溉區域，2016—2020年由于高效節灌的陸續實施毛灌溉用水量呈逐年下降趨勢，2016年為5250m3·hm-2，2017年為4950m3·hm-2，2018年為4800m3·hm-2，2019年為4500m3·hm-2，2020年為4050m3·hm-2，近5a平均為4710m3·hm-2。

3.5.2 設計灌水定額

在受水各片區周邊實際灌水定額的基礎上，參照《寧夏回族自治區有關行業用水定額(修訂)的通知(送審稿)》(2020年9月)、《寧夏回族自治區水利行業標準—寧夏玉米(枸杞、馬鈴薯、葡萄)滴灌生產技術規程》(2015年試行)，結合近幾年項目區周邊已實施的高效節灌，綜合分析擬定項目區灌溉定額。灌溉定額標準和調查值見表3。

表3 灌溉定額標準和調查值

3.5.3 規劃水平年灌溉制度

灌溉天數采用近5a農業灌溉天數的平均值，灌溉制度根據作物組成、凈灌水定額和生育期需水規律，結合周邊地區群眾多年來的灌溉習慣和實際調查的作物灌水情況確定灌溉定額，具體見表4、表5，灌水率見設計灌水率圖。

揚黃灌區渠道系統規劃水平年綜合凈灌溉定額為2768.25m3·hm-2，設計灌水率為2.649m3·s-1·萬hm2；何家溝水庫系統規劃水平年綜合凈灌溉定額為2835.75m3·hm-2，設計灌水率為2.970m3·s-1·萬hm2。

3.6 灌溉水利用系數

項目區只有揚黃灌區渠道控制的南塬、白河片區已配套灌溉設施，但由于供水不保證且渠道淤積阻塞，十二干渠及支干管末端無水可灌，揚黃灌區何家溝水庫系統為新發展灌區，現狀為旱地。

圖1 揚黃灌區渠道設計灌水率圖(P=85%)

表4 揚黃灌區渠道設計灌溉制度表(P=85%)

表5 揚黃灌區何家溝水庫設計灌溉制度表(P=85%)

圖2 揚黃灌區何家溝水庫系統設計灌水率圖(P=85%)

參考現狀年實測數據及相關報告，綜合確定灌區設計灌溉水利用系數，高效節水灌溉區域=干渠+管道輸水+滴灌或噴灌，田間灌溉方式以滴灌為主，噴灌次之，田間水利用系數較畦灌高，考慮到田間調蓄水池蒸發滲漏損失等，綜合灌溉水利用系數揚黃灌區渠道系統為0.67，何家溝水庫系統為0.69。規劃水平年灌溉水利用系數見表6。

3.7 需水量計算

規劃水平年灌溉面積3179hm2，規劃為高效節灌。P=85%時，灌溉需水量1146.32萬m3，具體見表7。

4 可供水量

揚黃灌區水源為十二干渠，根據相關文件，十二干渠原州區干渠直開口年可供水量4100萬m3，根據“大可研”設計配水方案，固擴渠道可供水量2823.43萬m3，何家溝水庫可供水量1276.57萬m3。具體水量分配見表8。

表6 規劃水平年灌溉水利用系數表

表7 規劃水平年灌溉需水量表

表8 揚黃灌區可供水量分配表

4.1 南塬片區

南塬片區水源為十二干渠。根據“大可研”配水方案，十二干渠灌區可供水量670.50萬m3，控制灌溉面積1833hm2，本次項目區涉及南塬片區304hm2。其余1529hm2，根據毛灌溉定額3628.05m3·hm-2，計算得毛用水量為553.88萬m3，則南塬片區可供水量為116.62萬m3。

4.2 白河片區

白河片區水源為南城拐子二級揚水干管。根據大可研配水方案，南城拐子二級揚水干管灌區可供水量636.37萬m3，控制灌溉面積1740hm2，本次項目區涉及白河片區835hm2。其余905hm2，根據毛灌溉定額3628.05m3·hm-2，計算得毛用水量為328.94萬m3，則白河片區可供水量為307.43萬m3。

4.3 鐵穆片區

鐵穆片區水源為何家溝水庫。何家溝水庫可供水量1276.57萬m3，根據“大可研”配水方案，控制灌溉面積3507hm2，本次項目區涉及鐵穆片區2040hm2。其中鐵穆片區可供水量為742.65萬m3。揚黃灌區可供水量見表9。

表9 揚黃灌區可供水量

5 供需平衡分析

表10 規劃水平年供需平衡分析表

與周邊灌區現狀對比，規劃水平年通過滴、噴灌等節水措施，降低了項目區灌溉定額，節約了水量為擴展灌區規模提供了條件。由表10可知，規劃水平年可供水量大于需水量，各片區水量平衡，P=85%，余水20.38萬m3，工程規模合理。