佳縣通鎮、王家砭鎮及方塌鎮供水平衡分析

劉 帆

（佳縣水資源服務中心,陜西 佳縣 719200）

佳縣縣域工業基礎薄弱,用水集中為生活用水和農業用水。統一供水工程的水源取自縣域內的河川、地表徑流、天然大氣降水和地下水等可利用的水資源。經過水文計算分析后認為,這些可供利用的水源必須有水利調節設施,才能夠進行集中管理、旱澇調節。可利用的河水徑流多集中在雨季汛期,上下游的水量嚴重不均衡,時空分布不均。供水系統主要有蓄水工程、引水工程、提水工程、調水工程。針對本縣項目區的水文情況,主要矛盾集中在沒有大型調節工程,徑流量比較難以充分利用,佳蘆河天然徑流量約50%左右排入黃河,造成損失。

水資源供需平衡分析是指在一定范圍內（行政、經濟區域或流域）不同時期的可供水量和需水量的供求關系分析。通過可供水量和需水量的分析,弄清楚水資源總量的供需現狀和存在的問題；通過不同時期不同部門的供需平衡分析,預測未來,了解水資源余缺的時空分布；針對水資源供需予盾,進行開源節流的總體規劃,明確水資源綜合開發利用保護地主要目標和方向,以期實現水資源的長期供求計劃。

1 水土資源分析

1.1 供水量分析

項目區分布在佳蘆河兩岸,項目可供利用的水資源由河川徑流、天然大氣降水和地下水三部分構成,根據多年水文觀測資料,全年按月份統計佳蘆河徑流量以及方塌片區和毛國川片區所需水量分析如下。

（1）河川徑流

佳蘆河屬于黃河支流,發源于陜西省榆林市榆陽區雙山鄉斷橋村。流經陜西省榆林市榆陽區、佳縣,在木場灣村入黃河,河流全長93 km,境內流程62.8 km,有支毛溝2046 條；平均比降6.28‰。佳蘆河是項目區富水最集中的河川徑流。佳蘆河支流史家溝、雷家坬溝、北溝、康家溝等4 條溝道為常年流水溝道,在項目區內均勻地分布,為佳蘆河提供了最基本的水源保證。

根據水質化驗資料結果,徑流水質的礦化度為0.559 mmol/L,pH 值為8.0 稍微偏堿性,總硬度值為67 mg/L,綜合分析其水質良好,適用于農業灌溉用水。佳蘆河平均年徑流量4118.7 萬m3。

項目區逐月年平均徑流量統計圖1。

圖1 佳蘆河逐月徑流量統計

（2）天然大氣降水

項目區多年平均降水量為402.1 mm,平均徑流深92.7 mm,地表徑流量66.09 萬m3,這些地表徑流最終流入河川徑流量,較少污染,水質情況比河川徑流稍好,如能夠進行充分調蓄,能夠為區內農業灌溉提供水源做出貢獻。

（3）地下水

項目區內三疊系—侏羅紀基巖出露,主要分布在黃河和佳蘆河階地。地下水主要為三疊系—侏羅紀碎屑巖裂隙潛水和第四系沖積層孔隙潛水。地下含水層深32 m,埋深9 m,單井出水量可達到300 m3/d～500 m3/d。可開采量6253 萬m3,占全縣地下水可開采量的87.6%,開采模數約7.0 萬m3/（a·km2）。河床周邊地下淺層潛流豐富,河床30 m內潛水活躍,滲透系數大于10 m/d。

總的來說,項目區水資源總量較大。開采區域為項目區向周圍外延50 m,水資源總量為1699.0 萬m3,項目區可采水資源總量44.52 萬m3,實際可利用量為31.16 萬m3,約為開采量的70%。水質化驗資料顯示礦化度1.117,pH 值8.0,總硬度67 mg/L,適用于農業灌溉。佳蘆河年徑流量達1654.48 萬m3,但季節分配變率較大,為缺乏控制性的水資源調蓄工程。

綜合考慮樣本國家的地域位置、經濟狀況、文化以及數學教育背景等因素，除中國之外選取了5個代表性國家：澳大利亞、英國、新加坡、美國、南非（選取的6個國家以國家代碼首字母進行排序，分別是澳大利亞、中國、英國、新加坡、美國、南非），6個國家基礎教育階段主體學制以及研究選取的國家數學課程標準文本如下（為了全文行文一致，各國均根據學制按年級順序排列）．

1.2 灌溉設計標準

項目區主要屬黃土丘陵溝壑區,根據本區水資源現狀和相關標準,設計灌溉保證率50%,采用非充分灌溉方式。

2 需水量計算

需水量由作物灌溉需水量、人畜生活用水量、工業需水量和生態需水量四部分組成。

2.1 灌溉用水量分析計算

根據水利設施現狀,本著盡可能利用現有設施,節約投資的原則,同時考慮當地干旱缺水環境和農地耕種習慣,確定原灌溉區采用明渠輸水,覆膜灌溉的方式進行灌溉。新發展井灌區采用暗管輸水,覆膜灌溉的方式進行灌溉。參考陜北地區作物一般灌溉制度,根據當地作物生長規律、生長期需水和作物種植比例情況,結合當地種植經驗和灌渠試驗資料,綜合分析計算。

（1）灌溉面積確定

根據項目區目前種植結構、種植習慣結合佳縣工農業發展計劃,初步擬定灌區各作物種植比例：育苗維持現狀種植面積不變,其余大田作物為高粱、玉米、烤煙和蔬菜,種植比例分別為28%、58%、10%、4%。復種指數100%。各種作物種植面積見表1。

表1 各種作物種植面積表 單位：畝

（2）灌溉制度設計

灌區作物灌溉定額,主要參考陜北地區作物灌溉制度,并根據灌溉區當地的多年種植經驗,結合灌渠試驗資料確定在灌溉保證率50%下的灌溉制度。因該區屬季節性缺水地區,灌溉采用非充分灌溉并采取節水灌溉方式,主要抓住作物的關鍵需水期進行灌溉。

（3）灌溉用水量

灌溉設計年需水量計算：

式中：Wm為毛灌溉用水量,m3；Wj為凈灌溉用水量,m3；m為設計灌溉定額,m3/畝；A 為該作物的灌溉面積,畝；ηc為灌溉水利用系數,方榻片井灌取0.89,毛國川片渠灌為0.7。

按照上述灌溉制度、定額、種植比例、灌溉用水量計算原則,分區統計用水期3 月～8 月非充分灌溉用水過程推算匯總表見表2。項目區規劃灌溉面積為299.55 萬m2,年總灌溉毛需水量（P=50%）67.963 萬m3。

2.2 工業用水

根據佳縣國土資源局提供工業用水情況：磚廠、樓板廠、苦菜杏仁廠、焦化廠和鹽化廠等用水主要集中在3 月～10 月份,用水量約為187.56 萬m3/a。其中方踏片約75 萬m3/a,毛國川片約112.56 m3/a。

2.3 其它用水量分析計算

其它用水主要集中于人畜飲水、工業用水和生態等其它用水。根據陜西省用水定額和佳縣實際情況計算出項目區其它用水總量為75.22 萬m3。其中人畜飲水用水量8.32 萬m3,見表3,此外尚有草地、林地和其它生態用水預留總量66.9 萬m3/a。其中方踏片26.7 萬m3/a,毛國川片40.2 萬m3/a。

表3 項目區人畜飲水水量計算表

2.4 總的需水量分析

通過以上分析,項目區總的需水量為329.277 萬m3/a,各分項用水量見表4。

表4 項目區總需水量匯總表 單位：萬m3/a

3 供需平衡分析

項目區兩片分布在佳蘆河兩岸,均取用佳蘆河水和河岸淺層地下水,水源條件一致,用水區域分布均衡項目區水源主要是河川徑流和地下水,項目整理區河川年徑流量1654.48 萬m3,可用地下水資源量為44.52 萬m3,水資源總量1699.0 萬m3。

水資源平衡計算從項目區水資源總體平衡分析知：項目區總需水量330.743 萬m3（其中農業用水67.963 萬m3、工業用水187.56 萬m3、人畜用水8.32 萬m3、生態用水66.9 萬m3）,水資源總量約1699 萬m3,從水資源的總量分析：水資源總量能滿足需水要求。

3.1 方塌片供需平衡分析

依據當地實際經驗和觀測結果,因缺少必要的水利調節設施,佳蘆河天然徑流量可利用量約占天然徑流量總量的50%。從總體分析可知水資源總量能滿足需水要求。但佳蘆河徑流多以暴雨形勢出現,徑流量在時空分布上變化較大,主要集中在汛期,水量暴漲暴落且項目區沒有大型水源調節工程,徑流量較難利用。5 月份是作物生長的關鍵期,用水量較大,而天然徑流量卻偏小,雖然加大了地下水的用量,但仍缺水0.84 萬m3,根據方塌片的地形和地勢條件,通過修建1.2 萬m3的蓄水池解決缺水問題。

3.2 毛國川片供需平衡分析

經調查,毛國川片佳蘆河兩岸不適宜打大口井,因此不把地下水作為毛國川片灌溉水源,而人畜飲用水采用現有水井。在供水平衡分析時分為人畜用水和灌溉、工業及生態用水平衡分析兩部分。佳蘆河天然徑流量可利用量約占天然徑流量總量的50%。5 月份是作物生長的關鍵期,用水量較大,而天然徑流量卻偏小,雖然加大了地下水的用量,缺水5.63 萬m3,目前毛國川片現有雷家坬水庫僅能解決1.6 萬m3的缺水量,結合毛國川片的地形和地勢條件,仍需修建4.0 萬m3的蓄水池解決缺水問題。

4 結論

佳縣是陜西省貧困縣,對佳縣通鎮等3 個鎮供水,供水項目取自河川徑流、天然降水和地下水等水資源,水質能夠滿足人畜及灌溉要求。項目整理區河川年徑流量1654.48 萬m3,可用地下水資源量為44.52 萬m3,水資源總量1699.0 萬m3。項目區總需水量330.743 萬m3,水資源總量約1699 萬m3,從水資源的總量分析水資源總量能滿足需水要求。但因缺少必要的水利調節設施,可利用佳蘆河天然徑流量約50%,但佳蘆河徑流多集中在汛期,時空分布不均,項目區無大型調節工程,徑流量較難利用。方塌片區用水量較大,雖加大地下水的用量,仍缺水0.84 萬m3,通過修建1.2 萬m3的蓄水池可以解決缺水問題；毛國川片區缺水5.63 萬m3,通過修建4.0 萬m3的蓄水池達到解決缺水問題。