潭嶺灌區(qū)取用水合理性分析

徐子軒

（廣東粵源工程咨詢有限公司,廣東 廣州 510000）

近年來(lái),隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)展,水資源短缺形勢(shì)愈來(lái)愈嚴(yán)峻。農(nóng)業(yè)灌溉一直以來(lái)是用水大戶,但由于大部分灌區(qū)工程建設(shè)年份較早,工程質(zhì)量、設(shè)計(jì)以及灌溉制度、管理制度都存在不足之處。隨著建設(shè)項(xiàng)目水資源論證的不斷深化,2020 年水利部頒布了《農(nóng)田灌溉建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則》,灌區(qū)水資源取用水評(píng)估的概念逐步明確,其內(nèi)涵日益豐富,有必要對(duì)灌區(qū)水資源現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估,以保證灌區(qū)的合理用水,從而為灌區(qū)取水許可提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 灌區(qū)情況

潭嶺灌區(qū)是廣東省連州市最主要產(chǎn)糧區(qū)之一,設(shè)計(jì)灌溉面積3666.7 hm2。分為左、右干渠,均為自流引水灌溉工程,其中左干渠接潭嶺水電站左尾水洞,設(shè)計(jì)流量2.3 m3/s,設(shè)計(jì)灌溉面積為1432.7 hm2,左渠系全長(zhǎng)為64.5 km；右干渠接潭嶺水電站右尾水洞,設(shè)計(jì)流量3.2 m3/s,設(shè)計(jì)灌溉面積2234 hm2,右渠系全長(zhǎng)為106.1 km。利用左、右干渠與原河道的落差,左干渠渠首下游建有萬(wàn)頭豬場(chǎng)電站,右干渠首下游建有華順成水電站、大陂頭電站,充分利用水庫(kù)灌溉余水和棄水進(jìn)行發(fā)電。

1.2 水源情況

潭嶺灌區(qū)主要引潭嶺水庫(kù)水源解決農(nóng)田灌溉,另有小水水補(bǔ)充水源、星子河補(bǔ)充水源。潭嶺水庫(kù)是一宗以灌溉為主,同時(shí)兼顧防洪和發(fā)電等綜合利用的大（2）型水利樞紐工程。水庫(kù)大壩坐落在連江上游星子水支流潭源洞水中游,壩址以上集雨面積142 km2,多年平均徑流量為1.722 億m3。水庫(kù)總庫(kù)容為1.765 億m3,正常高水位為643.00 m,相應(yīng)庫(kù)容為1.471 億m3,死水位為623.00 m,相應(yīng)死庫(kù)容為為0.11 億m3。小水水補(bǔ)充水源為潤(rùn)溪水電站尾水,電站引水陂以上集水面積9.5 km2,引水流量為0.5 m3/s。星子河補(bǔ)充水源由星子河上的攔河陂引水,攔河陂以上集水面積為44.62 km2,引水流量為0.5 m3/s。

2 水源來(lái)水量分析

2.1 徑流系列資料

目前有潭嶺水庫(kù)40 年的實(shí)測(cè)流量資料,為每日平均流量；以及星子雨量站1956 年～2005 年降雨量統(tǒng)計(jì)資料；資料系列較長(zhǎng),可靠性好。

2.2 年徑流量計(jì)算

2.2.1 設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算

潭嶺水庫(kù)流域多年平均徑流量變差系數(shù)CVh=0.34,偏態(tài)系數(shù)CS=2 CVh,及根據(jù)P-Ⅲ型曲線查模比系數(shù)Kp值,潭嶺水庫(kù)采用多年平均徑流量1.722 億m3,P=90%保證率下徑流量1.1 億m3進(jìn)行計(jì)算。小水水補(bǔ)充水源和星子河補(bǔ)充水源采用2003 年廣東省暴雨等值線圖的查得多年平均徑流深為950 mm,計(jì)算得出多年平均徑流量分別為902.5 萬(wàn)m3、4238.9 萬(wàn)m3,P=90%保證率下徑流量分別為578.0 萬(wàn)m3、2713.0 萬(wàn)m3。根據(jù)區(qū)域的實(shí)際情況,年基流量按年徑流總量的10% 計(jì)算。

2.2.2 設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配

根據(jù)星子雨量站1956 年～2010 年的實(shí)測(cè)降雨系列,計(jì)算得星子雨量站多年平均降雨量為1458.77 mm,而潭嶺多年平均降雨量為1559 mm,從多年平均降雨量相比兩者相差為6.43%,故可以利用星子雨量站的實(shí)測(cè)降雨資料,作為徑流分配的依據(jù)。

根據(jù)星子雨量站1956 年～2010 年降雨量統(tǒng)計(jì)資料按照年份進(jìn)行排頻計(jì)算,采用配線法試算出CV=0.20,CS=2 CV。從年降雨量頻率曲線查得,P=90% 時(shí),設(shè)計(jì)年降雨量為1106.3 mm,選取代表年為1964 年4 月～1965 年3 月,實(shí)際年降雨量為1130.1 mm,枯水期降雨量為228.7 mm。根據(jù)各個(gè)設(shè)計(jì)典型年的雨量分配,推求出各個(gè)設(shè)計(jì)代表年雨量的年內(nèi)徑流分配。

表1 設(shè)計(jì)徑流量（P=90%）計(jì)算表 單位：萬(wàn)m3

3 取用水量分析

潭嶺灌區(qū)用水不需考慮工業(yè)及生活用水,用水量主要為農(nóng)業(yè)灌溉用水和生態(tài)用水。

3.1 灌溉用水量

3.1.1 灌溉定額

潭嶺灌區(qū)位于北江山地丘陵農(nóng)業(yè)區(qū),以壤土為主,主要種植水稻,實(shí)行一年兩熟,灌溉保證率為90%。根據(jù)《廣東省一年三熟灌溉定額》,查出連州市站一年兩熟在節(jié)水灌溉制度下的壤土多年平均凈灌溉定額為423 m3/畝,設(shè)計(jì)保證率P=90%凈灌溉定額為574 m3/畝,再進(jìn)行凈灌水定額年內(nèi)分配。

3.1.2 灌溉用水量預(yù)測(cè)

潭嶺灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積3666.7 hm2,其中左干渠灌溉面積為1432.7 hm2,右干渠灌溉面積為2234 hm2。考慮到右干渠有小水水等補(bǔ)充水源,分別對(duì)左、右干渠灌溉需水進(jìn)行預(yù)測(cè),改造后的灌溉水利用系數(shù)取0.60。潭嶺灌區(qū)灌溉用水預(yù)測(cè)成果見(jiàn)表2。

表2 潭嶺灌區(qū)灌溉需水預(yù)測(cè)成果表 單位：萬(wàn)m3

表3 潭嶺水庫(kù)P=90%典型年調(diào)節(jié)計(jì)算成果 單位：萬(wàn)m3

3.2 生態(tài)用水量

河道生態(tài)流量選擇控制斷面多年平均流量的10%,則潭嶺水庫(kù)維持河道生態(tài)用水的流量為0.55 m3/s,小水水補(bǔ)充水源維持河道生態(tài)用水的流量為0.03 m3/s,星子河補(bǔ)充水源維持河道生態(tài)用水的流量為0.13 m3/s,即各月生態(tài)流量分布為143.5 萬(wàn)m3、7.52 萬(wàn)m3、35.32 萬(wàn)m3。

4 取用水合理性分析

4.1 現(xiàn)狀取用水合理性分析

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,潭嶺水庫(kù)的灌溉用水主要是經(jīng)潭嶺電站發(fā)電后,分別排入潭嶺灌區(qū)左干渠和右干渠。右干渠首下游1.3 km處的華順成水電站和大陂頭水電站在確保潭嶺灌區(qū)下游灌溉需要的前提下,利用水庫(kù)灌溉余水和棄水進(jìn)行發(fā)電。補(bǔ)充水源小水水、星子河先考慮生態(tài)用水,扣除多年平均來(lái)水量的10%作為生態(tài)流量后的來(lái)水量用于灌溉。小水水水源為潤(rùn)溪電站尾水,排入潭嶺灌區(qū)右干渠用于灌溉。星子河補(bǔ)充水源由星子河上的攔河陂引水至右支渠,大星電站再利用灌溉余水和棄水進(jìn)行發(fā)電。

根據(jù)潭嶺灌區(qū)近兩年實(shí)際取用水量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),可得出潭嶺灌區(qū)近兩年平均取水量為5273 萬(wàn)m3。本次論證工作復(fù)核取用水量合理性,主要通過(guò)電站發(fā)電量推算出發(fā)電用水量,再計(jì)算得出灌區(qū)灌溉用水量,計(jì)算方法如下：潭嶺灌區(qū)的灌溉用水量=（潭嶺電站用水量-華順成電站用水量-大陂頭電站用水量-萬(wàn)頭豬場(chǎng)電站用水量）+潤(rùn)溪電站用水量+（星子河引水水源來(lái)水量-大星電站用水量）。通過(guò)統(tǒng)計(jì)潭嶺電站、華順成電站、大陂頭電站、萬(wàn)頭豬場(chǎng)電站、潤(rùn)溪電站及大星電站近5 年平均發(fā)電量,可計(jì)算出潭嶺灌區(qū)近5 年年平均用水量為6084 萬(wàn)m3,與近兩年年實(shí)際取水量5273 萬(wàn)m3相差不大,說(shuō)明取用水量合理。

4.2 預(yù)測(cè)取用水合理性分析

補(bǔ)充水源來(lái)水量扣除生態(tài)流量后的來(lái)水量引用作為灌溉用水,補(bǔ)充水源不滿足右干渠灌溉用水時(shí),剩余灌溉需水量再由潭嶺水庫(kù)放水來(lái)滿足。

4.2.1 補(bǔ)充水源水量平衡分析

兩處補(bǔ)充水源扣除生態(tài)流量后的來(lái)水量,不能滿足右干渠的用水量,7 月～11 月的缺水量須由水庫(kù)放水來(lái)滿足,最大月缺水量為819.7 萬(wàn)m3,總?cè)彼繛?756.3 萬(wàn)m3。

4.2.2 水庫(kù)水量平衡調(diào)節(jié)計(jì)算

潭嶺水庫(kù)蓄水期根據(jù)上游來(lái)水情況,在滿足下游灌溉及河道生態(tài)用水的情況下盡量蓄水,以維持高水位,確保蓄水期末可蓄滿以滿足供水期要求,當(dāng)水庫(kù)水位大于汛限水位時(shí)加大發(fā)電流量,利用水庫(kù)棄水多發(fā)電；供水期首先確保灌溉和生態(tài)用水,供水期末按等流量放水,到下一年蓄水期開(kāi)始之前水庫(kù)水位回到死水位。其中生態(tài)流量排入河道,灌溉用水經(jīng)潭嶺電站發(fā)電后,分別排入潭嶺灌區(qū)左干渠和右干渠用于灌溉,下游電站在確保下游灌溉需要的前提下,利用水庫(kù)灌溉余水和棄水進(jìn)行發(fā)電。

根據(jù)灌區(qū)來(lái)水量、需水量,按照水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度原則進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計(jì)算得出,設(shè)計(jì)保證率P=90%時(shí),潭嶺水庫(kù)滿足農(nóng)田灌溉、生態(tài)用水要求所需的興利庫(kù)容為4818.2 萬(wàn)m3,潭嶺水庫(kù)現(xiàn)有的興利庫(kù)容為12506 萬(wàn)m3,水庫(kù)水源滿足用水要求,水源有保證。

在區(qū)域用水總量控制指標(biāo)內(nèi),綜合考慮潭嶺灌區(qū)各水源可供水量及保證率,參考灌區(qū)改造情況、灌溉發(fā)展觀測(cè)等,考慮未來(lái)有效灌溉面積的變化,灌溉水有效利用系數(shù)的提高等因素,綜合理論計(jì)算的灌區(qū)多年平均和枯水年需水量、水源可供水量（90%）、區(qū)域用水總量控制等指標(biāo),確定評(píng)估規(guī)劃水平年潭嶺灌區(qū)多年平均左干渠許可水量為1515 萬(wàn)m3,右干渠許可水量為2362 萬(wàn)m3,總?cè)∷S可量為3878 萬(wàn)m3；枯水年（P=90%）左干渠許可水量為2057 萬(wàn)m3,右干渠許可水量為3208 萬(wàn)m3,總?cè)∷S可量為5266 萬(wàn)m3。

5 結(jié)論

對(duì)潭嶺灌區(qū)水資源取用水進(jìn)行科學(xué)、合理的評(píng)估可知,潭嶺灌區(qū)現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)取用水合理,灌區(qū)取水水源可靠、用水合理,對(duì)于有效貫徹落實(shí)取水許可制度、進(jìn)一步深化取水許可管理、實(shí)現(xiàn)地區(qū)水資源可持續(xù)發(fā)展、提高建設(shè)項(xiàng)目取用水利用效率等具有重要的意義。建議潭嶺灌區(qū)管理單位建立水量與水質(zhì)統(tǒng)一的管理體制,制定合適的監(jiān)測(cè)計(jì)劃,定期對(duì)引水、退水進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)用水的全過(guò)程進(jìn)行有效管理,從而節(jié)約水資源,實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的優(yōu)化配置。