南疆地区沙雅县渭干河灌区供需水平衡分析

李战国

（新疆昌吉方汇水电设计有限公司,新疆 昌吉 831100）

1 引言

灌区工程建设对当地农业发展具有十分重要的意义[1-4]。早期修建的灌区水利用系数下降,造成水资源的严重浪费,高效节水工程建设是十分必要的[5-8]。随着当地经济发展,作物种植结构发生变化,灌区改造过程中供需水平衡分析是十分重要的[9-12]。结合渭干河灌区工程,分析灌区供需水特征。

目前渭干河灌区已建成平原反调节水库3 座,调节库容共计540.5万m3,渭干河龙口引水枢纽1座,形成渭干河总干渠、各县总干渠及由其配套的干、支、斗、农输配水体系。

2 用水总量控制

2016年阿克苏地区水利局在遵照水资源“三条红线”用水总量控制原则和自治区对阿克苏地区“三条红线”指标分解要求的基础上,采取先易后难、分年度逐步实现目标方法。

用水总量控制方案中2030年之前地表引水量高于“三条红线”值,但逐年递减,在2030年达到“三条红线”值,实现了“三条红线”控制指标要求。本次规划各水平年采用《阿克苏地区用水总量控制方案专题报告》值。

表1 工程河段流速变化统计

图1 渭干河灌区用水总量及行业用水

1）地表水

根据用水总量控制方案指标,灌区2020 年地表水控制引水量7.19 亿m3；规划年灌区85%频率来水进行平衡,85%频率可引水量6.2 亿m3。2020 年：由于75%、85%频率可引水量小于用水总量值,既实际可引水量小于指标量,因此2020 年平衡计算使用频率来水量,不同保证率引水过程按龙口三县分水比例引水,引水过程见表2。

表2 渭干河灌区各水平年农业灌溉供水量汇总

2）地下水：规划年农业地下水开采量均执行用水总量控制方案相应指标[13-15]。

3 需水量计算

3.1 种植结构

1灌溉面积

据水利普查成果分析沙雅县渭干河灌区涉及6镇、2乡、1农场,总灌溉面积113.63万亩,规划年灌溉面积初拟113.63万亩,通过平衡计算成果,以水定地原则确定2020年渭干河灌区灌溉面积。

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灌区作物灌溉方式及种植结构状况见图2,不同作物灌水率需求见图3。

图2 不同水平年渭干河灌区作物种植结构汇总

图3 不同作物灌水率需求

3.2 灌溉水利用系数

3.2.1 渠系水利用系数

沙雅县渭干河灌区渠系包括引水渠系和灌溉输配水渠系。引水渠系包括渭干河总干渠、沙新总干渠、沙雅总干渠；灌区内输配水渠系包括灌区内的干渠、支渠、斗渠、农渠。

3.2.2 水利用系数

通过上述渠系水利用系数、田间水利用系数的确定。现状年及规划年各级渠系灌溉水利用系数及灌溉水利用系数见表3。

表3 灌溉水利用系数汇总

根据灌溉面积、灌溉定额及不同作物灌溉方式对应的灌溉水利用系数,计算出灌区综合净需水量、毛需水量,采用综合净需水量除以综合毛需水量计算出灌区综合灌溉水利用系数,2016年、2020年综合毛灌溉水利用系数分别是0.495、0.684。

4 农业需水量计算及供需平衡分析

4.1 农业需水量

1）现状年

依据灌溉面积、作物种植结构、灌溉制度和灌溉水利用系数计算作物需水量。现状年渭干河灌区灌溉面积113.63万亩,净需水量、毛需水量分别是54488.7万m3、110053.0万m3,综合灌溉定额、综合灌溉水利用系数分别是968 m3/亩、0.495。

2）规划2020年

（1）总灌溉面积与现状相同

依据灌溉面积、作物种植结构、灌溉制度和灌溉水利用系数计算作物需水量。若规划年渭干河灌区灌溉面积113.63万亩,净需水量、毛需水量分别是42332.7万m3、70320.2万m3,综合灌溉定额、综合灌溉水利用系数分别是619 m3/亩、0.602。

（2）以水定地确定的灌溉面积和作物种植结构

依据以水定地、定发展原则,通过85%保证率平衡计算确定灌溉面积和作物种植结构。85%频率平衡时灌区总灌溉面积107.8万亩,需退减的的灌溉面积5.84万亩。

灌区净需水量、毛需水量分别是44171.2万m3、64532.0万m3,综合灌溉定额、综合灌溉水利用系数分别是599 m3/亩、0.684。

4.2 供需平衡分析

4.2.1 现状年

现状年灌区灌溉毛需水量110053.0万m3,75%分配地表水量63065.7万m3,灌区开采地下水5244万m3,折算至地表水8759.7万m3。

75%平衡计算：余水2211.8万m3,缺水40439.3万m3；通过两座水库联合调节,调节后余、缺水量分别是1521.8万m3、39849.0万m3。

因为来水不能满足灌溉需水要求,且灌区存在资源性缺水和季节性缺水。

4.2.2 规划2020年

首先计算规划年拟定在总灌溉113.6万亩基础上加大渠道防渗改造工程和增加高效节水灌溉面积和前提下,进行85%保证率平衡计算,分析余缺水量,拟定退减的面积；在退减面积方案下,再计算灌区85%保证率下的需水量,并进行85%保证率平衡计算。

（1）渭干河灌区（总灌溉面积113.6万亩）

灌区灌溉毛需水量70320.2万m3,85%频率来水量62172.1万m3,用水总量控制方案报告中灌区农业开采地下水4507万m3,折算至地表水5950.6万m3。平衡计算,余水4369.4万m3,缺水6566.9万m3。

通过平衡计算,在严格执行配额地表水和地下水前提下,灌区大力发展渠道防渗改造和高效节水灌溉项目基础上,灌区总灌溉面积113.6 万亩仍缺水,需退减灌溉面积。

（2）渭干河灌区（退减耕地）

在保证高效节水灌溉面积及作物不变的前提下,依据供需平衡退减灌区内的常规划灌溉面积。通过上述原则进行平衡计算,85%保证率退减的灌溉面积5.84万亩,退减面积后灌区供需平衡。

规划2020年灌区灌溉毛需水量64532.0万m3,85%频率来水量62172.1万m3,用水总量控制方案报告中灌区农业开采地下水4507万m3,折算至地表水5950.6万m3。平衡计算,余水4470.3万m3,缺水879.6万m3。通过两座水库联合调节,调节后灌区不缺水,余水量3490.7万m3。

5 结论

渭干河灌区现状灌溉水利用效率低下导致可供水源不满足用水需求。因此,采取高效节水工程建设,通过理论计算和相似工程类比分析,工程建设后灌区水利用系数明显提升,综合考虑作物结构及用水需求,规划年可供水源满足农业用水需求。