黑龙江省虎林市节水增粮工程项目水资源论证分析

王泽福，周宏飞

(1.黑龙江省856农场水务局，黑龙江 密山 158300；2.黑龙江省祥晟水利科技开发有限公司，黑龙江 哈尔滨 150080)



黑龙江省虎林市节水增粮工程项目水资源论证分析

王泽福1，周宏飞2

(1.黑龙江省856农场水务局，黑龙江 密山 158300；2.黑龙江省祥晟水利科技开发有限公司，黑龙江 哈尔滨 150080)

通过对项目所在地区地表、地下水资源时空分布特点和开发利用现状的调查，以及水资源量的供需平衡计算，分析论证了虎林市“节水增粮行动”项目开发利用水资源的合理性，论证结果表明整个论证区可开采量均都能满足取水要求。

虎林；节水增粮；水资源；供需平衡分析

黑龙江省是中国耕地面积最大的省份，人均耕地面积也居全国首位，发展粮食和农业生产的土地资源丰富，不仅是我国最重要的粮食主产区之一，也是我国粮食增产潜力最大的地区之一。但长期以来，部分地区农业用水方式粗放，干旱缺水与用水浪费并存，高效节水灌溉发展较为滞后。为提高农业水资源有效利用率，大力发展高效节水灌溉，充分发挥黑龙江省的水土光热资源优势，增强粮食综合生产能力，财政部、水利部、农业部决定支持东北四省区在2012—2015年实施“节水增粮行动”[1-3]。而水资源论证是实施好“节水增粮行动”的重要前期工作，对科学确定发展规模，合理利用有限水资源，确保节水增粮增效具有重要意义。本文通过对项目区取、用水进行分析，分析论证项目开发利用水资源的合理性，确保项目区水资源的可持续利用。

1　建设项目概况

虎林市“节水增粮行动”项目在2012—2015年度中新建旱田节水灌溉面积1944.7 hm2，其中：玉米喷灌面积1928 hm2，膜下滴灌面积16.7 hm2，项目分布共计四个乡镇和一个农场。根据用水净定额、灌溉水利用系数情况，项目总需水193.75×104m3，新建机电井150眼。

2　虎林市水资源状况及其开发利用分析

2.1基本概况

虎林市位于黑龙江省东北部，地理坐标东经132°09′～133°56′、北纬45°23′～46°36′，东西相距130 km，南北相距150 km。全市多年平均降水量为596 mm， 6-9月降水占全年降水量的70%左右。多年平均水面蒸发量变化在570～860 mm。虎林市城镇人口11.5万人，农村人口14.4万人，国民生产总值为196.81亿元。全市粮食种植面积37.5万hm2，其中水田29.33万hm2，占78.2%；旱田7.82万hm2，占20.8%；经济作物0.35万hm2，约占1.0%。全市大牲畜5.03万头，小牲畜53.93万头。

虎林市境内有75条河流，其中：流域面积200 km2以下河流65条、流域面积200～3000 km2河流9条、3000 km2以上河流1条。主要河流包括乌苏里江、松阿察河、穆棱河、七虎林河、阿布沁河、独木河和小穆棱河。地下水类型主要分为松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙孔隙潜水。

2.2水资源状况及其开发利用分析

2.2.1水资源量

以与建设项目取用水有直接影响关系的区域为基准，统筹考虑流域与行政区域的相对完整性，确定以虎林市为分析范围。根据《黑龙江省水资源综合规划报告》中多年平均径流深等值线图，采用等值线法求出分析区多年平均径流深158.6 mm，得到虎林市地表水资源总量为14.80×108m3。依据《黑龙江省水资源综合规划地下水资源评价报告》[4]，虎林市多年平均地下水资源量为10.33×108m3。

虎林市地表水资源量为14.80×108m3，地下水资源量为10.33×108m3，重复计算量为4.77×108m3。因此，虎林市多年平均水资源总量为20.36×108m3。

2.2.2水资源开发利用现状

(1)现状年总供水量

供水工程分地表水供水工程和地下水供水工程。地表水供水工程包括蓄水工程、引水工程和提水工程；地下水供水工程包括工业开采井、城镇生活开采井、农业灌溉井及农村生活开采井。分析区内现状年供水总量为19.55×108m3，其中地表水供水量为8.69×108m3，地下水供水量为10.86×108m3[5]。

(2)现状年总用水量

分析区内实际用水总量为19.55×108m3，包括农业灌溉、工业生产、城镇生活、农村生活、渔业用水[5]。

2.2.3水资源开发利用分析

虎林市地表水工程总供水量8.69×108m3，占地表水资源14.80×108m3的58.7%。地下水工程总供水量10.86×108m3，占平原区地下水可开采量10.33×108m3的105%。

通过对区域内地表水用水情况分析，分析区内可利用地表水的水利工程较多，但规模较小，可发挥的效益有限。地表水资源开发利用率为58.7%，地表水资源已不具备开发潜力。

目前，虎林市区高效节水灌溉面积为0.41万hm2，水田节水灌溉面积0.32万hm2，渠系水利用系数为0.60，低于全省水田节水灌溉渠系水利用系数0.65的平均水平；旱田节水灌溉面积为854.67 hm2，其中地下水喷灌面积为846.67 hm2，滴灌面积为8 hm2。通过对2003—2010年区域内地下水实际开采量情况分析，分析区内地下水资源开采率由2003年的92.9%增长至现状年的136.6%。地下水开采率增加主要是由于近几年井灌水田面积的快速发展，导致区域内地下水开采量快速增加。由于地下水灌区配套设施不健全、节水意识淡薄、传统的灌溉方式，导致区域内的水资源浪费现象严重。分析区内应采用先进的灌溉技术，从提高灌溉水利用系数、改革灌溉方式入手，提高农业用水效率，使区域的水资源得到有效的利用，从节水的角度进行分析，区域内水资源还有一定的利用潜力。

3　建设项目取水水源论证

本项目论证按照便于水量平衡分析，突出重点、兼顾一般的原则，结合已有成果及实测资料，综合考虑取水水源地情况、现有工程和供水情况、水文站网、建设项目取水和退水可能影响的范围等因素对论证范围进行确定。在分析论证区水文地质条件和地下水补给、径流、排泄条件的基础上，分析计算论证区地下水可开采量，从水量、取水工程设计分析灌溉取水水源的可靠性和可行性。

3.1论证分区

本项目取用地下水进行灌溉，根据对于直接从地下取水的，以取水和退水影响所覆盖的范围为供水范围和灌溉所覆盖的区域，所以本项目结合当地的地质地貌单元划分为5个论证区，总面积398.49 km2，自西向东分布。取水的目的含水层为第四系砂砾石孔隙潜水及弱承压水和部分第三系碎屑岩类裂隙孔隙水。本次计算分析的主要是第四系松散岩类孔隙潜水，其次是台地区下部碎屑岩类裂隙孔隙水。根据论证区地貌、地下水类型、地下水埋藏条件及新建灌区位置，可将5个论证区作为5个计算分区，即为基本规划区；再根据不同地貌类型划分亚区，本论证区属Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ。由于论证2区、3区和5区中有一部分台地区，上部亚黏土层较厚，第四系微孔隙裂隙水很贫乏，为满足本次节水增粮需水要求，该地区需混合取水，因此台地区需计算下部碎屑岩类裂隙孔隙水。

各亚区代号意义为：Ⅰ为河漫滩松散岩类孔隙潜水区；Ⅱ为一级阶地松散岩类孔隙潜水区;Ⅳ为台地微孔隙裂隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水区。计算分区情况见表1。

表1　计算分区表

3.2地下水资源量

虎林市地下水补给量包括降水入渗补给量、侧向径流补给量、河道渗漏补给量、渠系渗漏补给量、渠灌田间入渗补给量及井灌回归补给量。各补给量计算公式如下：

(1)大气降水入渗补给量

(1)

式中：Q降补为年降水入渗补给量，104m3；F为计算区面积；由1∶20万地形图上量取，m2；X为1956—1997年多年平均年降水量，m，依照哈尔滨市水文局降水等值线图量取；α为降水入渗系数，按黑龙江省经验值采取。

(2)侧向径流补给量

(2)

式中：Q侧径为年地下水侧向径流流入量，104m3；K为含水层平均渗透系数，m/d；I为地下水水力坡度，‰；B为计算断面宽度，m；M为计算断面含水层厚度，m；T为地下水径流年补给时间，d。

(3)储存量

储存量是指储存于含水层内的重力水体积。本区只计算第四系砂砾石孔隙潜水及弱承压水含水层的储存量，计算公式如下：

(3)

式中：W为地下水储存量，m3；μ为潜水含水层的给水度；V为计算体积，m3。

(4)可开采量计算采用开采系数法计算

(4)

式中：Q可开为年地下水可开采量，104m3；Q总补为计算区年地下水总补给量，104m3；ρ为开采系数。

各公式计算参数见表2、表3，各论证区地下水资源量计算见表4。

表2　第四系松散岩类孔隙潜水计算参数取值表

表3　台地区碎屑岩类裂隙孔隙水及基岩裂隙水计算参数取值表

续表3

表4　各分区地下水资源量汇总表

3.3地下水供需平衡分析

3.3.1用水量分析

( 1 )现状年用水量分析

论证区现状年(2010年)各业用水量情况见表5，论证区总用水量为3018.59×104m3。

(2)规划年用水量分析

论证区内2015年各项需水定额及需水量见表6和表7，论证区总用水量为3233.60×104m3。

表5　现状年论证区各业用水量情况表　104 m3

表6　论证区规划水平2015年用水定额

注：灌溉水利用系数大棚0.85、旱田喷灌0.90、滴灌0.92，水田井灌0.90。

表7　规划水平年论证区各业需水量情况表　104 m3

3.3.2供需平衡分析

本次“节水增粮行动”旱田喷灌设计保证率为90%，因此，通过对论证区多年平均和90%频率的可供水量是否满足规划水年需水量进行分析。

①现状水平年

论证区在多年平均和来水频率在P=90%情况下，可供水量均能满足用水户用水的要求。水量平衡结果为：多年平均、频率为90%来水情况下，分别余水为1693.56×104m3、787.16×104m3。详见表8。

表8　现状年论证区供需平衡分析表　104 m3

②规划水平年(2015年)

在多年平均和来水频率在P=90%情况下，地下水可供水能够满足用水要求。水量平衡结果分别余水为1456.77×104m3和550.37×104m3。详见表9。

4　结　论

论证区多年平均地下水可开采量为4712.15×104m3，90%保证率可开采量为3805.75×104m3。现状条件下考虑新建项目和其他用水户取水，2010年和2015年地下水在多年平均和90%保证率下，整个论证区可开采量均都能满足取水要求。

表9　规划水平年论证区供需平衡分析表　104 m3

[1]财政部，水利部，农业部.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[R]. 北京: 农业司，2011.

[2]徐建立，陈金波. 黑龙江省木兰县节水增粮工程项目水资源论证分析[J].黑龙江水利，2015，1(7)：44-47.

[3]马宏娟.曹阳县节水增粮工程项目水资源论证分析[J].黑龙江水利科技，2015，43(4)：36-38.

[4]刘文良，孙香太，尤春峰.黑龙江省水资源综合规划地下水资源评价报告[R].哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2005.

[5]刘文良，孙香太，尤春峰.黑龙江省水资源及开发利用调查评价[R].哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院,黑龙江省水文局，2008.

Analysis of water resources demonstration about water-saving increase food project in Hulin City of Heilongjiang Province

WANG Zefu1,ZHOU Hongfei2

(1. Heilongjiang Farm856 Water Bureau，MiShan 158300,China；2.HeilongjiangProvinceXiangShengWaterScience&TechnologyDevelopmentCo.,Ltd，Harbin150080,China)

By investigating the spatial and temporal distribution of surface water and groundwater, and calculating the amount of water supply and demand balance,the reasonable utilization of water resources projects in Mulan “water-saving actions increase grain” was analysised and demonstrated.The results show that the recoverable volume in whole argument zone can meet the water requirements

Hulin city; water-saving increase food;water resources; supply and demand balance

王泽福(1965-)，男，工程师，主要从事农田水利技术方面的工作。

TV213.9

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2096-0506(2016)08-0048-05