西安市黑河引水灌溉工程水资源及开发方式的配置研究

张利民

(陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710001)

西安市黑河引水灌溉工程水资源及开发方式的配置研究

张利民

(陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710001)

黑河引水灌溉工程是继黑河金盆水库枢纽工程、输水工程、城市净水厂工程、城市配水管网工程建成之后又一项充分利用黑河水库调节功能、合理开发区内地下水源、实现水资源优化配置的灌溉工程。依据灌区水资源的平衡分析研究，认为在保证城市供水前提下，优先利用地表水，适当开发地下水，分区分片采用渠灌、渠井双灌等不同灌溉开发方式是解决灌区水资源合理配置的有效途径。

1 工程概况

西安市黑河引水灌区位于陕西省关中中部，西起周至县哑柏镇以东，东至户县境内涝河以西，北以西宝公路南线、黑河三角洲北岸、户县东西向5#路为界，南至秦岭山脉沿山一带510～470.0 m高程以北，南北宽 5～12 km，东西长约 45 km。总土地面积358.6 km2，设施灌溉面积37.3万亩。

黑河流域属暖温带半干旱半湿润大陆性季风气侯，多年平均气温 13.2℃，极端最高气温 42.4℃，极端最低气温 －20.2℃;多年平均降水量 638.3 mm;最大风速 20 m/s，风向为WNW，最大冻土深度24 cm，多年平均蒸发量1 151 mm。

在黑河金盆水库满足原批准向西安市城区供水3.05亿m3条件下，统一调配地表、地下水资源，对黑河37.3万亩灌区进行续建配套节水改造，改造渠首低坝引水枢纽，改善各级渠道输配水条件，为灌区持续发展创造条件，达到农业增产、农民增收的目的。

主要工程规模为:设施灌溉面积为37.3万亩，即改善原黑惠渠灌区13.4万亩(不包括田峪河以东0.6万亩)和英雄渠0.5万亩农田的灌溉引水条件，扩建原西骆峪水库灌区因灌溉水量不足的灌区面积3.3万亩，扩灌因黑河建成截流后地下水受到影响的黑河三角洲井灌区2.68万亩，终南引黑井灌区2.12万亩，南集贤井灌区8.1万亩和户县井灌区7.2万亩，总计改造、扩建渠灌区17.2万亩，扩灌井灌区20.1万亩(其中:低压管灌面积1.88万亩)。

2 灌区水资源及需水量预测

灌区横跨周至、户县，2003年总人口39.95万人，其中:农业人口35.46万人，非农业人口 4.49万人。现状农业总产值3.57亿元，工业产值12.66亿元。

依据周户两县《国民经济及社会发展“十五”计划及2010年远景规划纲要》，全灌区农业人口按关中地区规划平均增长率3.6‰(考虑农村人口向城市集中的因素)估算，城镇人口按3.5%的增长率计算，则设计水平年2015年全灌区农业人口将达 37.377万人，城镇人口(包括周至县城)6.7万人。按《陕西省国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》及2010年规划，2000～2015年本地区经济将保持较快增长，预计2003～2005年工业增长率为10.5%，2006～2010年工业增长率为8%，2011～2015年工业增长率为7%，以此增长率推得灌区设计水平年城乡工业总产值为31.8亿元。

2.1 灌区需水量预测

灌区水平年设施灌溉面积37.3万亩，灌溉水利用系数0.63，按照确定的水平年灌溉制度，求得该灌区不同年份农作物需水量及全灌区需水量;即湿润年P=25%，净需水量6 103万 m3、毛需水量9 687万 m3(地表水);中等年 P=50%，净需水量7 786万 m3、毛需水量12 358万 m3(地表水);干旱年P=75%，净需水量9 216万 m3、毛需水量14 629万 m3(地表水)。

将各灌期降水量按不同频率组合后按照拟定的灌溉制度，求得黑河灌区现状年多年平均需黑河金盆水库供水3 408万 m3;黑河灌区(渠灌区)设计水平年多年平均需黑河金盆水库供水4 969万 m3;黑河灌区(渠井双灌区)设计水平年多年平均需黑河金盆水库供水3 872万 m3;因此，水平年多年平均黑河灌区总计需黑河金盆水库供水8 841万 m3。

设计水平年农业人口生活用水定额取65 L/人·d，大牲畜用水定额30 L/头·d，小牲畜用水定额20Ll/头·d。工业用水定额30 m3/万元。设计水平年灌区城乡生活净需水量为1 884万 m3。

2.2 地表水资源量及可利用量

黑河灌区西以清水河一级支流阳化河为界，东至涝河，其间有沙河、黑河、马岔河、就峪河、田峪河、赤峪河、耿峪河、白马河、甘峪河等11条河流。除阳化河、马岔河、白马河流域面积较小，不计算地表水径流外，其余8条河多年平均地表径流资源为93 011万 m3。西骆峪水库、甘峪水库均为已成的水利工程，其地表径流已经利用，就峪、田峪、赤峪、耿峪、涝峪又分别有简陋的取水设施和相应的供水对象，要改变其供水方式和供水对象需要修建或改建取水枢纽，工程投资规模较大。马岔河流域面积较小，为季节性河流，其水量小且无法利用。因此，全灌区可利用地表水只有黑河地表径流，多年平均为 6.24亿 m3。

2.3 地下水资源量及可开采量

地下水可开采资源量是指在经济合理、技术可行条件下，可以开采的水量。区内水文地质研究程度较高，尤其对浅层地下水开发利用有较长的历史和开发水平，并具有相应的开采统计及调查资料及水位动态观测资料，故选用开采系数法计算可开采资源。

参照水利部(地下水资源调查和评价工作细则)，灌区地下水动态多年变化较大，开采系数可确定为0.65。地下水可开采量现状年为6 340万 m3，25%代表年为7 610万 m3，50%代表年为7 031万 m3，，75%代表年6 522万 m3。

受黑河灌区地形条件的限制，其地下水排泄条件较好，但其补给受大气降雨和农田灌溉入渗影响较大，特别是灌区内各峪常流量不大，枯水期甚至断流，黑河金盆水库蓄水后，黑惠渠灌区地下水位明显下降，因此，现有井灌区不宜大幅度开采地下水灌溉。黑惠渠灌区四群以北现存的机井数量903眼，而配套完好的机井数量只有360眼，灌区近年农灌开采地下水量一直保持在300～400万 m3;周至县黑河三角洲、终南、南集贤等井灌区现有配套机井828眼，现状农灌实际开采地下水1 297万 m3。户县井灌区现有机井805眼，配套完好的仅523眼，现状农灌实际开采地下水748万 m3。灌区现状城乡生活毛用水量1 619万 m3，农灌实际开采地下水2 445万 m3，两项合计实际开采地下水4 064万 m3，占可开采量6 340万 m3的64.1%。因此，黑河灌区地下水计划开采量应首先保证灌区内城乡生活和工业用水需求，其次，应满足地下水总体采补平衡，进一步配套现有机井，不再大规模无序开采地下水，使灌区机井数量基本保持现有规模，以减少灌区运行管理费用，在地下水可开采量允许的情况下，确定水平年地下水计划开采量。

根据灌区需水量预测结果，设计水平年灌区城乡生活净需水量1 884万 m3，毛需水量2 094万 m3。结合灌区现状地下水开采量，确定设计水平年全灌区计划开采地下水4 744万 m3，其中:城乡生活2 094万 m3，农灌 2 650万 m3。其余农灌需水量由黑河金盆水库承担。

2.4 灌区供需水量平衡分析

由现状年黑河金盆水库长系列调节计算结果可知，黑河金盆水库在满足向西安市供水30 300万 m3后，多年平均向黑惠渠灌区供水3 180万 m3，城市供水保证率为95.2%，农灌保证率87.1%远远高于规范规定的设计保证率70% ～80%的要求，因此，黑河金盆水库有多余水量扩灌西高干系统和向井灌区补水的能力。

设计水平年采用1940～2001年61年径流系列和相应的城市用水、农灌用水过程线，按时历法进行调节计算，计算时先从来水过程中扣除河道生态水量，然后在考虑蒸发、渗漏损失情况下逐旬进行水量平衡计算。水库的用水次序为河道生态用水、西安城市供水、农灌用水，起调水位为死水位520 m，死库容为 1 000万 m3。

由水平年长系列调节结果可知，黑河金盆水库在水文系列延长后，多年平均向西安市供水30 244万 m3，供水保证率95.2%，和黑河金盆水库枢纽初步设计确定的向西安供水30 500万 m3的规模基本一致。灌区多年平均农灌需水量为8 841万 m3，黑河金盆水库满足西安市城市供水后，实际调节的农灌供水量为 7 741万 m3，灌溉保证率:渠灌区达到67.7%和66.1%(渠井双灌区)符合规范要求。

黑河金盆水库黑河灌区设计水平年水资源供需平衡表 万m3

3 灌区开发方式

灌区位于秦岭北麓，地形起伏较大，南北高差30～65 m，区内年降水量638.3 mm，水资源丰富，黑河金盆水库水质优良，根据节水近期利益与长远利益、阶段发展与可持续发展、以及先进节水技术与常规灌溉技术的关系，认为喷灌、微灌、低压管道输水等先进节水技术，具有较高的用水效率，代表了农田灌溉技术的发展趋势，要积极提倡和推广，但是在灌区规划中要注重研究投入产出关系，要让农民从中得到实实在在的利益。从陕西及本区情况看，地面灌溉仍占有很大比例，推广小畦灌、沟灌这些常规节水技术投资少、易实施、见效快，农民易于掌握，特别是相对效益较低的大田粮食作物，在资金紧缺的情况下，推广常规小畦灌溉技术具有很重要的现实意义。

综合以上因素，在目前不具备大面积实施低压管灌的情况下，结合黑河灌区目前低压灌溉方面实践经验，为今后在全灌区大面积推广低压管灌积累经验，规划在周至县的东干八支渠(灌溉面积1.12万亩)、户县的东干十二支渠(灌溉面积1.24万亩)建立低压管灌节水示范区。

在已确定的灌区范围内，西高干(原西骆峪水库)灌区、黑惠渠灌区灌溉水源主要为地表水，新扩灌的黑河三角洲、终南、南集贤、户县等补水井灌区目前灌溉水源主要为地下水。为满足城乡人口及工业企业生活生产用水，充分利用灌区地下水资源，按照旱涝渍综合治理的原则，促进灌区人口、资源、环境和经济社会的发展，确定灌区开发方式为:高干渠灌区(3.8万亩)、黑惠渠灌区(13.4万亩)以黑河地表水为水源，采用传统的畦灌、沟灌、格田灌等灌溉模式。新扩灌的黑河三角洲、终南、南集贤、户县蒋村玉蝉等井灌区采用渠井双灌的灌溉模式，达到“以渠养井、以井补渠、以灌代排”的目的。东干八、十二支渠合计灌溉面积1.88万亩为低压管灌节水技术示范区。

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1004－1184(2011)06－0098－02

2011－09－27

张利民(1952－)，男，陕西泾阳人，高级工程师，主要从事水利工程规划设计及管理工作。