老虎山河山间河谷区灌溉取水可靠性分析

王东坡，王亚芹

（辽宁省闹德海水库管理局，123000，阜新）

一、流域背景

老虎山河位于辽宁西部，是大凌河流域一级支流，发源于内蒙古自治区敖汉旗金厂沟梁镇横道子。流经三个旗（县）一区，全长74.2km，流域面积1 471km2。其中在辽宁省境内面积为980km2，占流域面积的66.6%，属内蒙古自治区境内面积为491km2，占流域面积的33.4%。老虎山河流域状如扇形，境内丘陵起伏，河谷相间，地势北高南低。老虎山河北与赤峰市敖汉旗接壤，自北向南流经敖汉旗的老虎山，建平县的喀喇沁、朱碌科，朝阳县的北沟门、贾家店等，在朝阳市龙城区大平房镇大平房注入大凌河。

老虎山河流域坡地占总体面积的84.3%，河谷平原只占15.7%。其特点是土壤松散、植被覆盖差，雨季河水涨落急剧，水土流失严重。

二、水文地质条件分析

区域内上部为灰黄～黄褐色黄土状亚砂土，垂直节理发育，含小孔隙及钙质结核。夹砂砾石薄层或透镜体；砾石层厚3～5 m，下部为桔红～砖红色亚砂土、亚黏土、含砾亚砂土及亚黏土。致密坚硬，局部垂直节理发育，含2～3层钙质结核，夹中粗砂、砂砾石层。砂砾石成分随地区而异，主要为花岗岩、安山岩及片麻岩。砾径1～5 cm，最大为20 cm。尖棱角或棱角状，分选不好，混有粉土。厚3～18 m，层位较稳定，透水性不均匀，渗透系数为 20～120 m/d， 含水层厚度15～30 m，个别地段大于50 m，大部分地段水位埋深5～20 m。论证区域地下水资源量主要是降水入渗补给，农业和生活用水量是主要排泄项，地下水动态属于气象～常年开采型。

三、论证思路

首先进行论证单元的地下水资源量评价。采用补给法分析计算1980—2011年的地下水补给量，作为本单元地下水资源量系列。为保证补给量的计算精度，同时进行排泄量的系列计算，以相互验证水文地质参数选取和计算结果的合理性。通过水资源评价确定论证单元多年平均、设计保证率和连续枯水年的地下水资源量。

在论证单元水资源评价和项目实施后2015年、2020年规划水平年需水预测的基础上，进行多年平均地下水资源量和规划水平年开采量的比较分析，以确定论证单元在规划水平年开采情况下是否超采，是否会造成地下水持续下降。

采用典型年法，依据设计保证率情况下的地下水资源量选取典型年，通过典型年地下水补给量、储存量与包括规划水平年开采量在内的排泄量之间的逐月调节计算，分析设计保证率情况下规划水平年的供水可靠性。假定山丘区地下水开采量首先取用论证区地下水排泄量，如果排泄量不能满足开采要求，则取用地下水储存量，然后按月进行调节计算，当储存量为负值时，则相应月的储存量为零，并认为该月的供水不能得到保证，反之能够得到保证。

进行连续枯水年供水风险分析。选取连续枯水年，同样采用月调节计算的方法，对论证单元连续枯水年的供水风险进行分析。

月分配的原则是降水量采用代表站各月降水量，山前侧向补给量按天数平均分配，河道排泄量按代表站各月基流量占基流总量的百分比进行分配，潜水蒸发量按代表站各月蒸发量占总蒸发量百分比进行分配，开采量依照不同用水种类按水文调查还原计算的分配方法进行分配。

四、现状年用水分析及规划年需水预测

1.现状年用水分析

2011年区域内有80 394人，全部为农村人口，用水量134.3万m3，用水定额为 45.8L/（人·d）； 大牲畜 37 567头，用水定额为 60 L/（头·d）；小牲畜43035 头，用水定额为 25L/（头·d）。 实际灌溉面积27800亩（15亩=1 hm2，下同）其中菜田为7 700亩，用水量355.7万m3，其中菜田134.75万m3，用水定额水浇地为110m3/亩，菜田为175m3/亩。工业用水量为709万m3。2011年区域总用水量为1353.3万m3。

2.规划年需水预测

根据《辽宁省区域经济可持续发展水资源配置规划报告》中的指标，对区域内的各项用水量进行预测。

（1）生活需水预测

由于国家加快小城镇建设和大中城市的快速发展，农村人口快速向城镇转移，预测2020年农村人口转移将达到峰值，2020年以后趋缓，因此2015年和2020年的农村人口增长率分别为-28.1‰和-34.4‰。而现状农村生活用水大多为自备生活小井取水，随着国家社会主义新农村建设的要求和农村城市化的发展进程，农村用水自来水化也是大势所趋，因此2015年和2020年的平均用水定额分别为 65 L/（人·d）和 70 L/（人·d）。2015年和2020年的用水量分别为170.2 万 m3和 154.6 万 m3。

（2）农业需水预测

农田灌溉用水指标分析采用净灌溉定额及灌溉水利用系数两类指标，考虑到耕作技术、灌水技术的提高，未来各水平年灌溉净定额将趋于减小。由于节水增粮行动采用膜下滴灌技术，经分析其年最大用水量为60.35 m3/亩，各项目区的实施期在2015年结束，因此用各论证区域的项目面积乘以用水定额计算项目区用水量，未改造的水浇地和菜田用水量按辽宁省行业用水定额标准进行计算。2020年的用水量和2015年用水量一致，均为354.1万m3。

根据辽宁省畜牧业和养殖业的发展规划，2015年和2020年预测水平年大牲畜的平均递增率为9‰和6‰，小牲畜的平均递增率为11‰和8‰。同时根据辽宁省行业用水定额，2015年和2020年大牲畜、小牲畜的用水定额均为 60 L/（头·d）和25 L/（头·d）。 预测 2015 年、2020年的畜牧养殖业用水量分别为126.3万m3和130.6万m3。

由于各乡镇工业用水均为一般工业用水，因此按《辽宁省区域经济可持续发展水资源配置规划报告》中的一般工业中一般乡镇的用水增长率进行计算，2015年的用水增长率为3.4%，2020年的用水增长率为1.6%。2015年和2020年的工业用水量分别为 718.7 万 m3、724.5 万 m3。

论证区域各代表年份用水量统计见表1。

五、取水可靠性分析

1.地下水资源量分析

地下水资源量计算利用水均衡法的原理，采用补给法计算水资源量。水均衡法原理，即以水平衡分析为基础，研究区域地下水各项补给量、排泄量，根据水平衡方程，计算区域地下水资源量。由于此次的论证区域为山间河谷平原区，因此根据区域实际情况，论证区域补给量计算主要包括降水入渗补给量、地表水体补给量、山前侧向补给量和井灌回归补给量等项。排泄量包括潜水蒸发量、河道排泄量、侧向流出量、浅层地下水实际开采量。

首先对论证区域1980—2011年进行补给量和排泄量的计算，经计算本论证区域多年平均地下水资源量1 378.3万m3。2015规划水平年开采量1 369.3万m3，开采量占地下水资源量的99.3%；2020规划水平年开采量1 363.8万m3，开采量占地下水资源量的98.9%。

2.取水水源保证程度分析

对1980—2011年系列的补给量值进行频率计算，选择保证率为90%的年份为典型年，即1981年。

（1）典型年月调节计算

1981年年初蓄水量计算：山间河谷区面积107.9km2，根据地下水水位资料与潜水含水层埋深资料分析，确定含水层厚度为5.43 m，给水度为0.2，从而计算出1981年年初蓄水量为11 717.9万m3。供水保证程度分析见表2、表3。

表1 论证区用水量统计表 单位：万m3

表2 90%保证率典型年供水保证程度分析表（2015年）单位：万m3

通过对典型年分析计算，论证区域在设计保证率条件下，通过动用402.7万m3的地下水储存量可保证规划水平年的供水需求。动用的地下水储存量占年初地下水总储量的3.4%。动用的地下水蓄水量能够在丰水期得到及时回补，能够满足供水需求，项目取水可靠。

（2）连续枯水年组月调节计算

通过对1980—2011年补给量和降水量系列分析，选择1999—2002年作为连续枯水年组进行分析。通过对2015年、2020年规划年开采条件下连续枯水年按月进行调节计算，分析供水保证程度和风险，计算方法与典型年方法一样。通过对连续枯水年组分析计算，论证区域在设计保证率条件下，通过动用671.9万m3的地下水储存量可保证规划水平年的供水需求。动用的地下水储存量占年初地下水总储量的4.4%。

六、取水可靠性分析结论

通过上述连续枯水年的供水风险分析，本论证单元在1999—2002年连续枯水年条件下，可以保证规划水平年2015年、2020年的供水需求。论证区域2015年、2020规划水平年的开采量，分别占多年平均地下水补给量99.3%和98.9%，虽然典型年和连续枯水年须分别动用地下水储存量的3.4%和4.4%，但动用的地下水储存量在丰水年、平水年可以得到回补，因此供水水源可靠。

表3 90%保证率典型年供水保证程度分析表（2020年）单位：万m3

[1]建设项目水资源论证导则（SL/Z 322—2005）[S].2005.

[2]辽宁省行业用水定额（DB21/T 1237—2008）[S].2008.

[3]辽宁省水文水资源勘测局.辽宁省朝阳市建平县 “节水增粮行动”项目2012—2015年总体实施方案水资源论证报告书[R].