水资源平衡分析模型在群英灌区中的应用

黄宁新

(佳木斯市水务局，黑龙江 佳木斯 154002)



水资源平衡分析模型在群英灌区中的应用

黄宁新

(佳木斯市水务局，黑龙江 佳木斯 154002)

文章根据群英灌区水资源的特征及灌区水平衡的自身理念，应用水资源平衡分析模型，对该灌区自身特点的水资源平衡进行灌区内的可供水量和需水量分析，从而对灌区进行水资源平衡，在有效利用水资源同时，指导灌区续建配套与节水改造的实施，使水资源配置与利用趋于合理。

可供水量；需水量；水资源平衡；应用

现如今我国粮食安全问题不断突出，作为提高粮食产量的基本保障，水资源的合理利用与优化配置已成为农业粮食生产中的重要问题。本文采用水资源平衡模型，对群英灌区水资源的具体问题进行了研究与应用，从而能更好的指导灌区续建配套与节水改造的实施。

灌区地处三江平原，区内地势平坦，土壤肥沃，是黑龙江省佳木斯市主要农作区之一。灌区总土地面积90.73km2，规划灌溉面积9 073 hm2。灌区隶属佳木斯市郊区平安乡，始建于70年代，但工程年久失修，破损严重，工程配套极其不完善，渗漏严重，平均灌溉水利用系数只有0.4，水分生产率仅为0.35kg/m3。群英灌区现状可供水量、作物需水量均较大，从长远目标来看，该灌区具有较大节水潜力，首先应对灌区进行水资源平衡分析与计算，根据本灌区自身情况制定节水措施，把灌区的节水改造与续建配套工程建设纳入到新的日程中，从而将群英灌区建设成为黑龙江省具有代表性的节水高效型中型规模的灌区[1]。

1　水资源平衡模型在群英灌区中的分析与应用

水资源的供给与需求是相互矛盾的，相互制约的关系，在国民经济生产与生活中，协调好社会经济发展各部门的用水要求才是解决这一矛盾的重要方法，灌区水资源利用率的高低是灌区节水节能的关键所在，而对灌区本身的水资源平衡分析与计算又是评价水资源利用率高低的有效方法。文章以节约优先为首要条件，采用以需定供的原则，本灌区内无工业用水要求，仅考虑农业用水及生活用水需求。

1.1松花江水源可供水量

群英灌区可供水量定义为KG，即为引松花江水源工程的可供水量，本灌区地表水的可供水量定义为KGB，地下水的可供水量定义为KGX，三者之间的关系如下：

KG=KGB+KGX

(1)

针对群英灌区，定义地表水的可供水量KGB是灌区渠首的提松花江水量。根据灌区内现有地下水数据，定义地下水的可供水量是由地下水补给量确定的地下水的可开采量。通常情况下，地下水的补给量等于当地的降水与山前侧渗的地下水补给量以及提松花江水灌溉的渠系与田间入渗补给量四项之和，本区域内地下水的补给量主要是提松花江灌溉入渗补给量GRB，即渠系与田间入渗补给量，经分析，提松花江灌溉入渗补给量GRB与提松花江水量关系，可由下式计算：

GRB=γ(1-η渠)KGB+(1-η由)η渠KGB

(2)

式中：η渠为灌区各级渠道渠系水利用系数；η田为灌区末级田间水利用系数；γ为灌区各级渠道渠系入渗补给系数。公式(2)的等式右端第一项为灌区各级渠道渠系渗漏水入渗补给量；第二项为灌区末级田间水入渗补给量，注：非自流灌区不计算本项内容。η渠与灌区各级渠道防渗结构型式有关，γ与灌区内末级渠道到田间的排水量大小有关。地下水的可开采系数取为0.6，则地下水的可开采量KGX为：

KGX=0.6(GRB+0.95)

(3)

根据灌区内现有具体情况，为公式(3)选取合理的各项参数，从而由小到大计算出不同数值的地下水补给量(该项是以提松花江水量为主)，同时对应的可开采量KGX也将计算出来，将两者绘制成图1。

图1　地下水补给量与可开采量关系图

1.2灌区内生活与灌溉相应需水量

1)灌区内农村生活用水与需水量。根据用水定额，定义农村生活用水量NS(含牲畜用水)等于人口R(人)与定额D(L/人*d)之积，则农村生活用水量公式为NS=365RD，农村生活用水的水源包括地表水(提松花江水)和地下水两项，而实际需水量可根据灌区内规划的生活用水量推算至水源工程(渠首与井口)处的水量，由于不同水源的供水比例不同，定义αs、αg为地表水源及地下井供水比例，二者相应的水利用系数定义为ηs、ηg，计算灌区内实际需水量NSX为：

NSX=αSNS/ηS+αgNS/ηg

(4)

2)灌溉需水。本灌区规划水平年总灌溉面积9 073 hm2，均为提水灌溉，群英灌区水源来自于松花江提水，经灌溉制度设计计算得知灌区规划的净灌溉定额d=6 090 m3/hm2，规划灌溉面积为F，根据净灌溉水量计算公式求出净灌溉水量JG=dF，则需水量(毛灌溉水量)GSX为：

GSX=αSJG/ηS+αgJG/ηg

(5)

综上所述，灌区内总需水量ZX为上述两项需水量之和，即：

ZX=NSX+GSX

(6)

上述文章中两项的需水可由地表水(松花江提水)和地下井水两个水源供给，而总需水量ZX具体包括地表水(提松花江)的需水量ZXB和地下水的需水量ZXX两项。以上四个指标关系密切，错综复杂，地表水与地下水的需水量两个指标又与两个水源供给的指标密切相关的，4个指标的关键点是地下水的可供水量(可开采量)应根据地表水的可供水量(提松花江水量)确定。因此，在灌区内有多种水源供给的情况下，通过水资源供需平衡模型的分析与计算来确定灌区的供水量与需水量是最佳最有效的方法之一。

1.3群英灌区水资源平衡分析与计算

计算本灌区从松花江引水水量，可根据水资源平衡分析模型，使可供水总量满足灌区内的需水总量，从而达到高效节水，合理利用水资源的目的。随着提松花江水量增大、地下水的补给量也相应增大，水量平衡分析结果为水量富余；提松花江水量减小时，地下水补给量也相应减少，水量平衡分析结果为水量不足。根据以上分析可以得出一个结论，提松花江水量的多少，存在着一个最佳平衡量，本灌区的可供水量与需水量均与松花江引水水量相关，经具体数据的模拟分析与计算，本文绘出可供水量、需水量与提松花江水量的关系，如图2。

图2　可供水量、需水量与提松花江水量关系图

根据以上理论及具体计算分析可以看出，群英灌区提松花江水量为8321万m3是较为合理可行的，该灌区水资源平衡后详细结果见表1。

表1　群英灌区规划水平年(2020)水资源平衡分析结果表

2　水资源平衡分析结果与结论

1)以上方法与模型的应用，对群英灌区水资源的平衡进行了具体分析与计算，灌区水量分析与确定将对灌区的续建配套与节水改造的实施有重要的指导意义，群英灌区的水资源配置与利用率将趋于合理化，并将大大提高灌区的节水用水效率。

2)该篇文章针对群英灌区具体特点，把握国家对灌区节水改造的大方向，采用水资源平衡模型分析本地区供水量与需水量之间的关系，从中找到水资源平衡的最佳点，确定水资源的合理供水量，从而真正的使灌区能达到节水节能的长远目标。本灌区处于我国干旱半干旱地区，在达到水资源供需平衡的同时，对灌区进行耗水平衡分析将是下一个具体目标，它的研究与应用对于灌区现代化管理提出了新的要求，这也是有待我们今后不断研究与实现的新任务。

[1]佳木斯市水利勘测设计研究院.佳木斯市郊区群英灌区续建配套与节水改造工程可行性研究报告[R].佳木斯：佳木斯市水利勘测设计研究院，2014.

1007-7596(2016)05-0129-03

2016-04-10

黄宁新(1971-)，男，黑龙江佳木斯人，高级工程师。

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