彰武縣2019 年高效節水灌溉項目水土資源平衡分析

王 玨

（沈陽浦河土地服務有限公司,遼寧 沈陽 110000）

1 引言

為了提升農業灌溉用水效率,有較多的地區采取了高效節水灌溉工程建設,取得了良好的效果。水土資源作為農業發展不可或缺的重要資源,水土資源平衡對項目可行性影響較大,因此,在工程實施前需要進行水土資料平衡分析[1-3]。

2 工程概況

彰武縣2019 年高效節水灌溉項目（葦子溝鄉、興隆堡鎮、前福興地鎮）位于興隆堡鎮于家村、前福興地鎮福興地村和葦子溝鄉葉喇嘛土村,共涉及3 個鄉鎮3 個行政村。本次設計規劃建設面積2.56 萬畝, 其中興隆堡鎮于家村1.23 萬畝、前福興地鎮福興地村0.81 萬畝、葦子溝鄉葉喇嘛土村0.52 萬畝。項目區種植作物為玉米。

根據《遼寧省水資源》（遼寧省水利廳2005 年編著）,彰武縣石佛寺水庫以下區間多年平均水資源總量23330 萬m3,其中地表水資源量6627 萬m3；柳河口以上區間多年平均水資源總量14577 萬m3,其中地表水資源量3748 萬m3。

柳河口以上區間,彰武縣平原區地下水總補給量為14061 萬m3,地下水可開采量11235 萬m3。石佛寺水庫以下區間平原區地下水總補給量為18761 萬m3,可開采量為13017 萬m3。

3 水資源評價及平衡分析

3.1 項目區水資源

3.1.1 地表水資源

項目區附近有三道河、二道河、雙徐河、七方地水庫等地表水源。七方地水庫因今年干旱,河道長期無地表徑流,導致水庫干涸,長期沒有蓄水,失去了水源地功能,被改造成為光伏發電基地。三道河、二道河、雙徐河也因為干旱,逐漸變成了時令河,干旱時期或枯水期地表基本沒有徑流,或地表徑流很小,再加上項目區附近河道之上沒有攔蓄工程,地表水處于無法利用。

3.1.2 地下水資源

根據《遼寧省水資源》（遼寧省水利廳2005 年編著),項目區前福興地片區地下水分區屬于柳河口以上區間,計算面積為859 km2,地下水可開采量11235 萬m3,地下水資源可開采模數為13.08 萬m3/（km2·a）；興隆堡鎮片區和葦子溝鄉片區地下水分區屬于石佛寺水庫下游區間,計算面積為1338 km2,地下水可開采量為13017 萬m3, 地下水資源可開采模數為9.73 萬m3/（km2·a）。

根據《遼寧省水資源》分析資料,將多年平均地下水資源可開采量換算為不同頻率的地下水資源可開采量。柳河口以上區間四級區,其變差系數Cv=0.40,偏差系數Cs=2.5Cv,P=95%時,Kp=0.473,P=75%時,Kp=0.707；石佛寺水庫以下四級區,其變差系數Cv=0.46,偏差系數Cs=2.0Cv,P=95%時,Kp=0.381,P=75%時,Kp=0.664。

以項目區所在個村作為均衡區計算水資源量,扣除現狀用水量,等到可用水量。見表1。

表1 項目區水資源可用量計算結果表

表2 項目區玉米種植作物灌溉定額表

3.2 灌溉設計保證率和灌溉定額

3.2.1 灌溉保證率

根據《高標準基本農田建設標準》并結合項目區實際情況,項目區建成后,將形成高產、穩產、旱澇保收的高標準農田,農業灌溉保證率提高到75%。

3.2.2 灌溉定額

項目區規劃后,主要實現高效節水灌溉,將大部分耕地配套水源井,保證農田灌溉用水需求,保證農田高產穩產,項目區種植作物主要為玉米,擬定灌溉制度時,以種植玉米為例計算。

（1）設計灌水定額：依據作物生長期需水規律,壤質土壤物理特性指標推算玉米生長期最大一次灌水定額。

微噴灌計算公式：

式中：mmax為最大凈灌水定額,mm；γ為土壤容重,1.45 g/cm3；z為計劃濕潤層深度,大田作物為0.4 m；p為土壤濕潤比,60%；θmax、θmin為適宜土壤含水率的上下限。

經計算,mmax=30.16 mm=20.12 m3/畝。

（2）灌水周期

在P=75%時,耗水強度為Ed=4 mm/d,灌水周期可按下式計算：

式中：Tmax為最大灌水周期,d；mmax為最大凈灌水定額,30.16 mm；Ia為計供水強度,4 mm/d。

經過計算可知,Tmax=7.54 d,由T≤Tmax得,設計灌水周期T=7 d。

（3）灌溉水利用系數

根據《灌溉與排水工程設計規范》,微噴灌的管道輸水利用率≥0.95,田間水利用系數≥0.95,灌溉水利用系數≥0.90。

（4）設計灌溉定額

根據《遼寧省各種作物灌溉制度》分析,采取井灌、管道方式,其灌溉設計保證率為75%時,旱田作物（玉米）微噴灌的凈灌溉定額為80.48 m3/畝。

3.3 項目區現狀水量供需分析

3.3.1 現狀用水量分析

（1）農村生活用水量

項目區涉及3 個行政村總人口4530 人,大牲畜700 頭,小牲畜1380 頭,家禽15000 只。根據《遼寧省地方標準—行業用水定額》（DB21/T 1237-2015）：農村居民生活用水為60 L/（人·d）、大牲畜用水為80 L/（頭·d）、小牲畜用水為15 L/（頭·d）、家禽用水為0.5 L/（只·d）,以項目區作為均衡區,項目區人、畜現狀用水量為12.99 萬m3,換算成多年平均用水量為31.99 萬m3,見表3。

表3 人、畜現狀用水量統計表

表4 項目區現狀水量平衡表單位：萬m3

（2）農業用水量

項目區現狀主要為雨養型農業。農業灌溉用水量只有農民自建2 寸小井進行灌溉,用水量非常小,忽略不計。因此項目區農業灌溉水源主要為天然降雨,現狀年供水量按0計算。

（3）工業用水量

項目區內農業為主要產業,區內沒有大型的工廠,工業耗水量為0。

3.3.2 現狀年水量供需平衡分析

經分析可知,項目區現狀年多年平均地下水資源可利用量為741.08 萬m3大于需水量31.99 萬m3。項目區水資源較豐富,由于資金問題,現無法利用,農業生產仍靠天吃飯,因此本次主要工程為新建水源工程,保證農業灌溉需水,提高農作物產量。

3.4 項目區設計水平年水量供需分析

3.4.1 設計水平年供水量預測

（1）農村生活需水量

項目區現狀總人口4530 人。設計年限為15 年,人口按每年1.5‰比例上升。大牲畜、小牲畜、家禽年增長率按照10‰計算。據遼寧省地方用水定額（DB21/T 1237-2015）,農村居民生活用水為60 L/（人·d）、大牲畜用水為80 L/（頭·d）、小牲畜用水為15 L/（頭·d）、家禽用水為0.5 L/（只·d）,以項目區作為均衡區,可計算出項目區人畜用水量,換算成多年平均用水量為37.50 萬m3,見表5。

表5 設計水平年人、畜需水量預測表

（2）農業需水量

項目區前福興地鎮、興隆堡鎮和葦子溝鄉片區發展井灌,根據各個片區耕地面積和擬定的井灌灌溉定額,確定項目區擬增加最大灌溉需水量,換算成多年平均需水量為504.73 萬m3,見表6。

表6 項目區設計水平年農業需水量統計表

表7 項目區設計水平年水量平衡表單位：萬m3

（3）工業需水量

項目區內農業為主要產業,區內沒有大型的工廠,根據鄉鎮發展規劃,未來無發展大型工業的計劃,因此設計水平年內預計工業需水量為0。

（4）項目區總供水量

經計算,項目區設計水平年總需水量為37.50+338.13+0=375.63 萬m3。

3.4.2 設計水平年水量供需平衡分析

項目區設計水平年多年平均地下水資源可利用量為741.08 萬m3,設計水平年生活用水量為37.50 萬m3,設計水平年農業需水量為338.13 萬m3,工業需水量為0,總需水量為375.63 萬m3,地下水資源量大于總需水量。項目區有條件發展農田高效節水灌溉。

4 土地資源評價及平衡分析

項目區耕地面積2.56 萬畝,其中興隆堡鎮片區1.23 萬畝,前福興地鎮片區0.81 萬畝,葦子溝鄉片區0.52 萬畝,均為集中連片的農田。項目區耕地國家利用等別主要為11 等和12等,其中前福興地鎮片區耕地全部為12 等；興隆堡鎮片區耕地多數為12 等, 張家窩鋪屯至布敦花屯東側從南到北約0.3 萬畝耕地等別為11 等；葦子溝鄉片區耕地國家利用等別為11 等。項目區耕地質量差別主要是因為土地利用系數的關系,土地利用系數高的片區耕地質量等別高。

項目耕地表層土壤為壤土, 部分地區含沙量比較大,為沙壤土, 除不敦花東有部分緩坡地土層略薄外, 其他區域土層厚度均比較大, 一般超過1.0 m, 土壤有機質含量在8 g/kg～15 g/kg,土壤pH 值5.7～8.2,主要為中性土壤,地形坡度一般地塊為0～2°,坡度最大地塊的坡度不超過5°。

項目區附近沒有污染源,土壤未受到污染,唯一污染源為農業生產過程中噴灑農藥和附近的生活垃圾,但生活垃圾為點狀污染源,對農田土壤的影響非常小。

項目區地表植被主要為農作物玉米,以及農田防護林林帶,樹種以楊樹為主,其次為溝坎邊緣雜草,均是狗尾草等常見的草本植物。夏季莊稼生長季節,地表除了道路溝道底部外,均為綠色植被所覆蓋,植被覆蓋率超過95%。

項目實施過程中,項目區土方為小面積自平衡,無需從外界客土,動用土方均為建筑物開挖、回填,溝道清淤等小型土方工程,土壤擾動面積小,土方量小,時間短,開挖土方就地回填,回清淤土方就近堆放溝邊或就近填坑處理,不向項目區外運輸。

5 結論

（1）項目區設計水平年多年平均地下水資源可利用量為741.08 萬m3,設計水平年生活用水量為37.50 萬m3,設計水平年農業需水量為338.13 萬m3,總需水量為375.63 萬m3,地下水資源量大于總需水量。項目區有條件發展農田高效節水灌溉。

（2）項目實施過程中,項目區土方為小面積自平衡,無需從外界客土,動用土方均為建筑物開挖、回填,溝道清淤等小型土方工程,土壤擾動面積小,土方量小,時間短,開挖土方就地回填,回清淤土方就近堆放溝邊或就近填坑處理,不向項目區外運輸。