富南灌区的地表水和地下水联合调度分析

耿金荣

(齐齐哈尔市嫩江巡查管护总站，黑龙江 齐齐哈尔 161000)

1 项目概况

富南灌区为引嫩扩建骨干一期灌区中通过北引引水灌溉的灌区，包括渠首工程、渠系工程、排水工程以及防洪工程等，位于齐齐哈尔市富裕县境内东南部，灌区南部与林甸县北部相邻，东部以北引总干渠为界，北至乌裕尔河滩地，西至龙安桥镇富欣村。地势较平坦，地形坡降约1/3000-1/4000，海拔高程在171-157m之间，总地势为东北高，西南低，主要属于乌裕尔河流域。地理坐标E124°31′-125°01′，N47°23′-47°41′。设计灌溉面积4.59万hm2，其中水田1.28万hm2，旱田2.89万hm2，牧草0.41万hm2。

富南北灌区设计灌溉面积2.72万hm2，其中水田0.67万hm2，旱田1.88万hm2，牧草0.18万hm2；富南南灌区设计灌溉面积为1.86万hm2，其中水田0.61万hm2，旱田1.02万hm2，牧草0.23万hm2。

富南灌区建设有两个取水口，一干渠在北引乌南段桩号9+855处取水口进水闸设计流量21.67m3/s；二干渠在北引乌南段桩号19+550处，进水闸设计流量15.18m3/s。

2 水源条件

2.1 地表水资源条件

富南灌区为引嫩扩建骨干一期灌区中通过北引引水灌溉的灌区，地表水引自北部引嫩总干渠乌南段，北引渠首工程是尼尔基水利枢纽配套项目黑龙江省引嫩扩建骨干一期工程中的“龙头”工程，位于尼尔基水库下游28km的嫩江干流上[1]。

该区地表水资源主要为嫩江干流过境水量，根据嫩江径流分析成果，北引渠首断面过境水资源量分别为132.4×108m3[2]。

2.2 地下水资源条件

富南灌区面积为7.37万hm2，含水层厚度大，岩性主要由级配不良砂组成，地下水位埋深3.10-4.13m，含水层渗透系数8.89-32.18m/d，水量较丰富，井径300mm，设计降深7m，单井涌水量在1500-3000m3/d，水质好。

区内含水层顶板埋深变化较大，一般为4.0-10.0m，含水层埋藏深的地段大气降水大部分转为地面径流流走，含水层埋藏浅的地段，接受大气降水入渗补给，所以该灌区内地下水是以上游地下水侧向径流补给为主，降水入渗补给为辅，向下游径流和人工开采为其排泄途径。地下水流向呈北东南西向，水力坡度0.31‰。

灌区地下水总补给模数为16.3×104m3/km2·a[3]。经过计算总补给量为12018×104m3/a，地下水允许开采模数为13.05×104m3/km2·a。因此富南灌区的地下水允许开量为9621.77×104m3/a，详见表1。

表1 富南灌区总补给量和允许开采量计算结果

3 作物基本情况

灌区作物主要以水稻、玉米和大豆为主。

根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-2018)和黑龙江省质量技术监督局发布的《用水定额》(DB/23T727-2017)，并参照灌溉试验站资料，采用时历法确定主要作物的历年灌溉制度。

水田典型年选取1978年，灌溉定额为7410m3/hm2。典型年灌溉制度见表2。

表2 水田典型年(1978)灌溉制度表

玉米典型年选取1976年，灌溉定额为1800m3/hm2。大豆典型年选取1979年，灌溉定额为1965m3/hm2。典型年灌溉制度见表3和表4。

表3 玉米典型年(1976年)生育期设计灌溉制度

表4 大豆典型年(1979年)生育期设计灌溉制度

4 需水量分析

富南灌区的种植结构情况和各干渠典型年灌水率见表5和表6。

表5 各个灌区的种植结构表

富南灌区的灌溉水有效利用系数为0.62，经过计算富南灌区多年平均总需水量为20281万m3。

5 地表水和地下水联合调度分析

灌区采用地表水作为灌溉水源则农业建筑物规模增加，相应的投资增加、后期管理维护投入亦增加；如果采用地下水作为灌溉水源，地下水水温低直接灌溉会对作物产量产生负面影响；同时可能带来地下水超采、地面沉降等其他问题。灌区地表水和地下水联合调度对于提高农业水资源的利用效率和灌区的经济效益，实现灌区水资源的优化配置具有重要的意义，使得区域配水方案更加合理和优化，实现灌区水资源的可持续利用[4]。

富南灌区用水原则为地表、地下水联合调度，即在水田用水高峰期用地下水削峰。富南灌区设计灌溉面积4.59万hm2，其中水田1.28万hm2，旱田2.89万hm2，牧草0.41万hm2。通过多年来水系列和用水分析，富南灌区的地表水和地下水联合调度满足灌区75%的供水保证率，通过计算，本区多年平均供水量为19936万m3，其中引嫩供水16951万m3，多年平均抽取地下水2985万m3。

6 结 论

通过研究富南灌区的水资源条件，结合灌区作物需水要求，在充分利用当地地表水资源的同时，利用地下水在农业用水高峰期进行削峰，既减小渠道规模及建筑物规模，降低了建设成本，同时减小地表水的取水量，使得区域水资源得到了合理的开发和利用，水资源的配置更加合理和优化。