水量平衡分析在高标准农田建设项目中的应用

阙江峰,朱方和,姚桂红

（桃源县水利局,湖南 常德 415700）

1 概 述

水利是农业的命脉，农业要发展，水利须先行。在国家政策的引领下，为了全面贯彻落实“藏粮于地”、“藏粮于技”的发展战略，我国各地农村广泛开展了高标准农田建设等活动，这些工程项目的有效推进对加快补齐农村短板，促进农民增收，确保粮食供给等方面起到了重要作用。随着农业工程项目建设的开展，凸显出项目区水资源评价及水量供需平衡分析的重要作用。农业工程项目建设必须有充足的水资源作为支撑，才能真正发挥工程效益，才能全面提高农业综合生产能力，促进农业可持续发展。

2 分析方法

2.1 项目区现状调查

在进行农田基础设施建设项目规划前期，要对拟定项目区开展全面现状摸底调查，掌握项目区的社会经济状况、土地资源状况、水利基础设施状况、项目区的发展规划和当地居民的期望等，并作为项目计算推理的重要依据。资料能够真实、准确、全面、系统反映项目区的经济社会发展全貌。下面以桃源县某高标准农田建设项目为例，对项目区水量平衡进行分析推求。

2.2 项目区需水量分析

项目区需水量包括农业灌溉需水量、工业需水量、生活需水量三个方面。

2.2.1 农业灌溉需水量计算

《国家农业综合开发土地治理项目建设标准》规定：在中低产田改造及中型灌区节水配套改造建设项目中，湿润半湿润地区灌溉保证率按旱作区不低于75%,水稻区不低于85%确定；《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-2018）规定：灌溉设计保证率可采用经验频率法，计算系列年数不少于30年。以项目降雨量频率作为灌溉设计保证率，对项目区多年灌溉期（4—10月）降雨总量按P=n/（m+1）进行频率计算。项目在靠近设计灌溉保证率（P=90%）的年份为1971年，将其确定为设计水平年。其推求结论如表1。

表1 1971年灌溉期降雨量对照表 mm

通过查湖南省地方标准《用水定额》DB 43/T388-2020，桃源县属于湖南省农田灌溉分区第三区，设计保证率为90%，并根据具体情况适当修正，水平年灌溉定额取为：双季稻674.38 m3/亩，旱作物（豆类、棉花）224.79 m3/亩。灌溉定额按月分配见表2。

表2 项目区设计水平年（1971年）灌溉定额分配值表 m3/亩

根据现状调查：项目区农作物以水稻、棉花、油菜为主，水田主种水稻，旱地主种棉花，油菜一般为冬季水田旱地混种农作物，其灌溉期与水稻棉花灌溉期分开。项目区集雨面积61 245亩，现状年水田17 244亩，旱地3 480亩；规划年水田17 244亩，旱地3 480亩（无“旱改水”、“旱改梯”条件和规划）。要求项目实施后，项目区灌溉水利用系数由0.5提高到0.6及以上。

农业灌溉需水量按项目区中低产田农作物种植面积、种类、分布等情况进行计算，其净需水量按下式计算：

W净=miAi

式中 W净——灌溉净需水量；

mi——第i种作物的灌溉定额；

Ai——第i种作物的灌溉面积。

毛灌溉需水量W毛=W净/η

式中 η——灌溉水利用系数。

根据以上推理，可以计算出在灌溉保证率90%时，灌溉净需水量W净=1 241.13万m3，项目区现状年灌溉毛需水量W毛＝2 482.26万m3，项目区规划水平年灌溉毛需水量W毛＝2 068.55万m3。具体计算见表3。

表3 项目区综合灌溉定额及净灌溉需水量计算表

2.2.2 工业需水量计算

根据现状调查：项目区内无工业企业，故无需计算工业需水量。如果项目区内有规模工业企业，其取用水量直接占用项目区农业灌溉水资源总量，应分月平均计入工业需水量。

2.2.3 生活需水量计算

根据现状调查：项目区内居民无需从项目区内取用生活饮用水，故无需计算居民生活需水量。如果项目区内有水厂等供水企业，其取用水量直接占用项目区农业灌溉水资源总量，应分月平均计入生活需水量。同时需进行牲畜需水量计算。现状年牲畜数量按现状年总人口的1/3计，即现状年牲畜数量＝现状人口数量÷3，为3901头，规划年牲畜数量按每年0.5‰增长率计算，即规划年牲畜数量＝现状人口数量×年增长率/3，为3 921头，牲畜生活需水量定额按40 L/d头计算。

2.2.4 总需水量计算

经计算，现状年总需水量计为2 485.58万m3，规划年总净需水量计为2 071.91万m3，见表4。

表4 项目区总需水量统计汇总表 万m3

2.3 项目区来水量分析

2.3.1 现有水利设施基本情况

根据现状调查：项目区属于沅水支流流域区，水资源较为丰富，项目区内有小（Ⅰ）型水库1座，小（Ⅱ）型水库2座，总库容143.70万m3。大小山塘1 032处，蓄水量约523.24万m3，总库容约666.94万m3。灌排泵站18座，月提水总量148.80万m3。

2.3.2 水资源总量估算

项目区集雨面积61245亩，1971年年降雨量1464.70 mm，设计水平年项目区自产总产水量W=1464.70×61245×666×0.65÷1 000÷10 000=3 883.35万m3。

2.3.3 可供水量估算

可供水量计算：

①山塘复蓄次数取2.0，山塘的可供水量W=523.24×20=1 046.48万m3。

②小型水库复蓄次数取1.5，小型水库的可供水量W=143.70×1.5=215.55万m3。

③坡面截流可供水量按其集雨面积，设计水平年灌溉期内的降雨量，多年平均径流系数，按下式计算坡面截流可供水量：

W毛=α×W×F÷10（万m3）

式中 α——月径流系数；

W——月降雨量（mm）；

F——集雨面积（km2）。

一般月径流系数α取值采用经验值，具体参见表5。

表5 不同月降雨量对应径流系数表

经计算：坡面截流可供水量W=2 444.09万m3，见表6。

表6 项目区可利用水量及其年内分配计算表（P=90%）

经计算：项目区设计水平年总可利用水量为3 706.12万m3，其中：

灌溉期（4—10月）可利用水量为1 560.24万m3。

2.4 项目区水量平衡分析

水量平衡分析时，按照先自流灌溉，后提水灌溉；先用活水，后用死水；先用河坝水，后用塘库水；先用低水，后用高水的原则供水。

1）项目区现状年水量供需平衡计算

为进一步论证本项目区是否具有持续发展水资源条件，现以相应于灌溉保证率P=90%的典型年1971年进行项目区需水量与可供水量平衡分析。

根据现状调查：项目区现状年耕地面积20 724亩：其中水田17 244亩，旱地3 480亩。项目区现状年灌溉水利用系数为0.5，设计水平年灌溉水利用系数为0.6，见表7。

表7 项目区农作物灌溉水量平衡计算汇总表（现状年）

通过项目区现状年水量供需平衡计算分析可知：项目区现状年缺水=需水量-可利用水量=2 485.58-1 560.24=925.34（万m3），利用泵站累计提水595.20万m3，还存在缺水=925.34-595.20=330.14（万m3），不能满足项目区灌溉要求。

2）设计水平年水量供需平衡分析

设计水平年通过项目建设实施，项目区灌溉水利用系数由0.5提高到0.6，渠系水利用系数提高，减小水量损失，项目区设计水平年缺水=需水量-可利用水量=2 071.91-1 560.24=511.67（万m3），利用泵站累计可提水595.20万m3，满足项目区灌溉要求，见表8。

表8 项目区农作物灌溉水量平衡计算汇总表（设计年）

由此可知：项目区是一个水资源相对短缺的区域，通过加强水库山塘整治、泵站灌系改造、高效节水项目实施等，能够恢复和提高项目区蓄提水能力，可以更好地满足灌溉需水要求。否则，每年的7—10月间，会出现不同程度的缺水，影响和制约项目区农业生产发展。

2.5 项目比选

通过对拟定项目区水量平衡分析，在开展农田基础设施建设项目时，要坚持“以水定区、以水定项、以水定量”的原则，做到农田基础设施建设项目与项目区水资源状况挂钩，因地制宜、因“水”施策，同时结合开展农业措施、林业措施、科技措施等项目，切不可要求形式上的“齐步走、一刀切”。只有这样，才能真正发挥工程效益，全面提升农业抵御自然灾害的能力。

3 结 语

进入新时代，做好“三农”工作对于保障国家战略安全、实现高质量发展具有重要意义。水利工作是推动农业全面升级、农村全面进步、农民全面增收的重要支撑，因此，要做到智慧管“水”、人才兴“水”、科技强“水”、文化活“水”，为努力做好做优一桌“湖南饭”贡献水利力量。