大凌河木头城子河段“节水增粮”工程供水分析

刘文荣，李国平

(1.辽宁省闹德海水库管理局，辽宁 阜新 123000；2.辽宁省东水西调工程建设局，辽宁 沈阳 110003)



大凌河木头城子河段“节水增粮”工程供水分析

刘文荣1，李国平2

(1.辽宁省闹德海水库管理局，辽宁 阜新 123000；2.辽宁省东水西调工程建设局，辽宁 沈阳 110003)

水资源短缺已经成为制约我国农业和粮食稳定发展的主要瓶颈。通过对大凌河木头城子河段“节水增粮”工程项目取水方案合理性和可靠性分析，得出项目可行的结论，从而为提高水资源利用效率和科学管理提供依据。

大凌河；取水方案；地下水资源量；年需水量；取水可靠性

1　大凌河木头城子河段(以下简称河段)概况

大凌河木头城子镇位于朝阳县西部，大凌河南岸，东邻台子乡，南接胜利乡，西部与喀左县接壤。社会面积20.3万亩，耕地6.3万亩，其中水浇地近4万亩。全镇有人口28 600人。大凌河木头城子河段包括乌兰和硕乡、木头城子、台子乡、东大道乡的北梁、东大道、胜利、柳城等乡镇。区域总面积755.3 km2，其中河谷平原区面积为218.8 km2。含11个项目片区，片区总面积为81 000 亩。新增5 000亩，改造76 000亩，灌溉方式为滴灌，规划灌溉水量486.0万 m3，比改建前规划用水量950.0万 m3节水464.0万 m3。

河段内2011年总人口为83 512人，全部为农村人口，经济以农业为主，用水全部为地下水。现状年总用水量为1 279万 m3，各项用水量月分配统计表见表1。

表1　现状年各项用水量月分配统计表　万 m3

2　取水方案合理性分析

依据《朝阳县“节水增粮行动”实施方案》大凌河木头城子河段项目片区面积为81 000亩。其中5 000亩为新增工程，76 000亩为改造工程，原有灌溉井375眼，设计新建灌溉井45眼，水源总体位置位于大凌河河谷平原区，取水井宜在河谷平原区布设，靠近大凌河。

通过查阅水文地质报告、实地踏勘调查确定论证片区的水文地质参数，对实地抽水试验进行复核，以及根据公式计算影响半径、单井出水量和单井控制面积，同时根据已成井验收资料对计算成果数据复核，由河段片区面积和单井控制面积的比值取整，得到满足项目需水要求的保证井数量，再与实施方案中的井数比较，进而分析实施方案的合理性，抽水试验资料确定单井出水量为1 200 m3/d，水文地质勘察报告及已成井验收资料确定单井出水量为960～1 920 m3/d，抽水试验资料与水文地质勘察报告及已成井验收资料相符，计算结果见表2、表3。

由以上计算结果分析，实施方案中设计灌溉井数在改造现有311眼井基础上满足灌溉要求。根据计算得出的影响半径，新建水井间距150～300 m较适宜，取水地点靠近大凌河沿岸，由于原有井经过多年灌溉实践，对于出水量不足、设备老化的水井需要进行改造。

表2　大凌河木头城子河段单井出水量计算成果表

表3　大凌河木头城子河段井数及单井控制面积计算表

3　地下水资源量评价

3.1补给量

3.1.1降水入渗补给量

降水入渗补给量采用Pr=10-1·P·α·F计算，式中Pr为降水入渗补给量(万m3)、P为降水量(mm)、α为降水入渗补给系数(无因次)、F为均衡计算区计算面积(km2)、河谷平原区降水入渗补给系数α值参照水文地质勘察报告以及经验值。经计算，1980-2011年平均降水入渗补给量为1 142万 m3。

3.1.2侧向补给量

山前侧向补给量采用降水入渗补给量公式计算，根据本论证单元汇水区降雨量、基岩岩性、破碎程度、地表坡度、植被等因素，结合水文地质资料综合确定汇水区降水入渗系数为0.09。经计算1980-2011年平均侧向补给量为1 539万 m3。

3.1.3上游境外地下流入量

公式采用：W=A·i·k·t=B·H·i·k·t

采用木头城子上游剖面计算，i=0.1%，k=81.11 m/d，t=365 d，剖面长B=4 000 m，

含水层厚H用各年平均地下水位求得。上游境外地下平均流入量为72.2万 m3。

地下水补给量包括降水入渗补给量、侧向补给量、地下流入量3项，河段1980-2011年平均地下水补给量为2 753万 m3。

3.2排泄量

3.2.1潜水蒸发量

采用潜水蒸发系数法计算，公式E=10-1·E0·C·F， C值根据各年地下水平均埋深，地下水埋深大于6 m，参照潜水蒸发系数经验系数取值为0。故潜水蒸发不计算。

3.2.2河道排泄量

单侧河道渗漏补给量采用公式Q侧=10-4·K·I·A·t计算，剖面位置的渗透系数参照水文地质勘察报告和抽水试验成果资料；垂直于剖面的水力坡度根据历年地下水位计算；河段渗漏时间t根据实测资料统计，逐年计算河道排泄量。经计算河段1980-2011年平均河道排泄量为1 931万 m3。

3.2.3浅层地下水实际开采量

本河段的浅层地下水实际开采量通过调查统计得出,1980-2011年系列浅层地下水实际开采量多年平均值为517.0万 m3。

3.2.4下游地下流出量

公式采用：W=A·i·k·t=B·H·i·k·t

采用木头城子上游剖面Ⅵ—Ⅵ′计算，i=0.2%，k=97.41 m/d，t=365 d，剖面长B=2 120 m，

含水层厚H用各年平均地下水位求得。下游地下平均流出量为212.5万 m3。

地下水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4项，河段1980-2011年平均地下水排泄量为2 660万 m3。

3.3地下水均衡

对河段1980-2011年逐年进行各项补给量和排泄量的计算，并作水平衡分析，地下水均衡计算成果见表4。

表4　河段地下水均衡计算成果表　104 m3

通过计算本河段多年平均均衡差为92.8万 m3，补给量大于排泄量，地下补水满足排泄要求。

4　规划年需水量预测

4.1生活需水量预测

依据公式Q=p×a预测居民水平年生活日常用水量，P为预测水平年人口总数、a为人均用水定额。根据地区自然条件、水源条件和经济发展水平，确定2015年和2020年农村居民用水定额为65 L/人·d。经计算，2015年、2020年居民日常生活用水量分别为239.6万 m3、216.6万 m3。

4.2农业需水量预测

4.2.1农田灌溉需水

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，用水定额为60 m3/亩， 2015、2020年农业需水量预测均为546.2万 m3。

4.2.2林牧渔业需水

根据辽宁省畜牧业和养殖业的发展规划和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年林牧渔用水量为424.1万 m3、439.8万 m3。

4.3工业需水预测

河段内无规划投产的大企业，因此无工业需水量。

5　取水可靠性分析

5.1典型年确定

对补给量进行排频计算，选取保证率为85%的年份确定为典型年，经计算1988年为典型年。

5.2典型年供水可靠性分析

经计算河段供水保证率85%的年份为1988年。1988年初蓄水量为35 950万 m3。对1988年年内供水、耗水进行月分析，同时对规划年2015、2020年进行年内供水、耗水月分析，分析灌溉期供水满足情况。分析方法是月补给量减月开采量等于月排泄量，当月排泄量为负值时说明动用了地下蓄水量。各排泄量为正值。通过典型年分析计算，本河段地下水补给量即可保证规划水平年的供水需求。

5.3连续枯水年供水风险分析

根据1980-2011年补给量系列计算得出1999-2002年为连续枯水年，1999年初蓄水量为38 890万 m3，对这四年的年内供水、耗水进行月分析，同时对规划年2015年和2020年进行年内供水、耗水进行月分析，分析灌溉期供水满足情况。计算分析方法是月补给量减月开采量等于月排泄量，当月排泄量为负值时说明动用了地下蓄水量。超采地下水量可当年月调节或多年调节。

通过以上连续枯水年分析计算，本

河段在设计保证率条件下，通过动用928万 m3的地下水储存量可保证规划水平年的供水需求，动用地下水储量占1999年年初地下水总储量的2.4%。

通过以上连续枯水年分析计算，本河段在设计保证率条件下，通过动用1 025万 m3的地下水储存量可保证规划水平年的供水需求，动用地下水储量占1999年年初地下水总储量的2.6%。

5.4取水可靠性分析结论

通过上述典型年供水可靠性分析，本河段在85%设计保证率情况下，可以保证规划水平年2015、2020年的供水需求。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、2020年的供水需求。本单元2015、2020规划水平年的开采量，分别占多年平均地下水补给量44.0%和43.7%，虽然连续枯水年最大需动用地下水储存量的2.6%，在丰水年和平水年可以得到回补。因此，供水水源可靠。

5.5取水影响分析

“节水增粮”工程实施后，河段总取水量为486.0万 m3，其中项目新增取水量30.00万 m3，改造片区减少取水量494.0万 m3，项目总取水量减少464.0万 m3。

由于项目实施后，取水量减少，不会产生对第三者的不利影响，同时项目片区采用滴灌节水新技术作为灌溉方式，有利于生态保护。

6　结语

2012年，财政部、水利部、农业部联合发布了《关于支持黑龙江省 吉林省 内蒙古自治区 辽宁省实施“节水增粮行动”的意见》，决定自2012年至2015年支持四省区3 800万亩农田实施“节水增粮行动”，大力发展高效节水灌溉。各级政府能够结合当地实际认真研究，充分发挥土地资源优势，以保障水资源安全、提高粮食和农业综合生产能力为立足点，大力发展高效节水灌溉，不断推进现代农业建设，为国家粮食安全提供了强有力支撑。

[1]供水水文地质手册编写组.供水水文地质手册[J]. 地质出版社.1983,3.

[2]冮行久.阜新经济转型期水资源开发潜力研究[J].地下水.2005(6)，424-451.

2016-03-21

刘文荣(1967-)，男，辽宁阜新人，工程师，主要从事水资源研究及工程管理工作。

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1004-1184(2016)04-0139-02