宁夏原州区扬黄灌区水量平衡分析

张晓慧

(杭州水利水电勘测设计院有限公司兰州分公司，甘肃 兰州 730000)

1 概述

1.1 背景

原州区作为固原市委市政府所在地，土地资源丰富而且开发条件好，但水资源匮乏，固海扩灌工程将黄河水高扬远送进入原州区，分配黄河水资源初始水权4800万m3，直开口用水量4100万m3。但由于原州区地处工程供水的最末端，供水得不到应有的保证，近5a平均取水量1140万m3，直开口用水量940万m3，分别只有分配指标的23.8%和22.3%，使得已经开发的扬黄灌溉面积，包括为生态移民建设的高效节水补灌工程的用水得不到保证，还有1.33万hm2以上的旱地无水可灌而靠天吃饭。为了充分利用宝贵的黄河水资源、发挥扶贫扬黄工程效益，2019年固原市提出建设固原市黄河水调蓄工程，新建何家沟水库，从十二干渠中段取水，灌溉低峰期蓄水、高峰期向灌区供水，旨在解决原州区辖区内黄铎堡镇、三营镇、头营镇、彭堡镇、中河乡等5个乡镇农田灌溉期固海扩灌系统供水量与灌溉需水量时段不匹配问题，目前正在建设中。2020年固原市又提出了《固原市原州区现代化生态灌区建设项目可行性研究报告》(以下简称大可研)，主要任务是在固原市黄河水调蓄工程的基础上配套后续田间工程，以期近早发挥工程效益，为黄河流域高质量发展提供动力。

为更好地开展原州区现代化生态灌区建设，彻底解决“重建设、轻管理”的现象，以落实最严格水资源管理制度、实施农业综合水价改革机制为核心，以“管道化的水网+智能化的信息网+全生命周期的服务网”为主要内容，坚持“整体规划、统一设计、分步推进、示范引领，先建机制、后建工程，政企联动、群众参与”的建设思路，在“大可研”总体规划的基础上，先行先试采用“EPC+O”模式着力打造原州区2020—2022年现代化生态灌区建设项目，配套提升改造田间工程，建设现代化生态灌区示范区，通过项目的建设探索出一条以灌溉托管服务为载体的建设新模式，为原州区农业进一步发展提供新思路。

1.2 灌区基本情况

扬黄灌区位于宁夏固原市原州区，原设计控制面积9620hm2，现状控制面积8733.33hm2，水源为固海扩灌东线工程(该工程属扶贫扬黄灌溉一期工程，于2002年10月建成通水)扬黄水，自高干渠(桩号13+072)右岸取水，设计流量12.67m3·s-1，共布置梯级主泵站12座，干渠总长169.6km，累计净扬程427.2m，总装机容量9.81万kW。与原州区2020—2022年现代化生态灌区建设项目相关的是固扩十二干渠、南城拐子支泵站、支干渠及二级扬水干管。

原州区2020—2022年现代化生态灌区建设项目位于固原市原州区，受水区为黄铎堡镇、头营镇共计15个行政村，主要在“大可研”总体规划的基础上，选择有代表性的区域进行田间配套，打造现代化生态灌区，作为示范项目带动原州区现代化生态灌区建设，促进农业经济发展，共配套高效节水灌溉面积3179hm2。

1.3 灌溉面积选择

原州区2020—2022年现代化生态灌区建设项目区现状年灌区均无灌溉。灌区水源为扬黄渠道渠水，按照灌溉水源命名为扬黄灌区，设计灌溉面积3179hm2，包括南塬片区304hm2、白河片区835hm2、铁穆片区2040hm2。项目区灌溉面积见表1。

南塬片区水源为固扩十二干渠，水源有保障，与国际农业发展基金贷款优势特色产业发展示范项目毗邻，该项目建成头营镇杨郎瓜菜基地580hm2，建成以来，运行良好，经济效益好，根据原州区政府规划，将扩展瓜菜基地规模，当地群众积极性高，但处于渠道末端供水不保证且渠道淤积阻塞，致使无法灌溉；白河片区水源为南城拐子二级扬水干管，以种植单种玉米、马铃薯为主，已形成产业链条，为当地经济发展起到一定推动作用；铁穆片区为新发展灌区，土壤肥沃、连片，但海拔相对较高，供水困难，现状无水利工程基础设施，根据“大可研”，水源为在建的何家沟水库，该水库用于解决新发展灌区2040hm2及其替换的库井灌区2933hm2的农田灌溉，水源有保障，骨干输配水管网于2021年年底完成，骨干工程完善。

表1 项目区灌溉面积统计表

2 水资源配置原则

坚持“以水定发展、以水定规模、以水定结构”，把水资源作为最大刚性约束，抑制不合理用水需求，大力发展节水产业和技术，大力推进农业节水[2]，推动灌溉模式由粗放向精细化、集约化转变；按照节水优先、节水高效、黄河流域高质量发展、改革创新和水利现代化建设的要求，坚持高效、节能、环保的原则；坚持充分利用当地水、合理配置外调水的原则，合理配置新、老灌区水资源，近期与远期结合；项目区水资源可靠，田间工程与已规划或在建骨干工程相衔接；项目区无2011年之后建设的项目，工程投资合理，运行成本低。

3 需水量计算

3.1 规划水平年

工程基准年采用2020年，结合《固原市水资源综合规划》及相关农业和土地规划，规划水平年确定为2025年。

3.2 灌溉保证率

根据《灌溉与排水工程设计标准》(GB50288-2018)，喷灌、微灌设计保证率不小于85%，结合灌区实际，确定喷灌、微灌灌溉保证率为85%。

3.3 高效节水发展规划

灌区目前灌溉高峰期供用水矛盾十分突出，为了贯彻节水优先、以水定地的原则，保障灌区均衡受益，必须大力推行高效节水灌溉。

按照自治区党委、政府印发的《关于深化水利改革保障安全的意见》(宁党办[2015]3号)提到的到2020年扬水灌区高效节水灌溉面积率达到70%的目标要求，结合项目区及周边现状高效节灌实施情况、整个灌区规划，确定项目区至规划水平年2025年发展高效节灌面积为3179hm2，占比100%。

3.4 农业种植结构

近年来，随着当地经济的发展，灌区特色经济作物发展势头强劲，蔬菜种植等经济作物初具规模。根据固海管理处和原州区提供的资料，现状年灌区作物种植以单种玉米和马铃薯为主，结合原州区优势特色产业发展思路，规划水平年以玉米、马铃薯、瓜菜、设施农业和中草药为主。项目区农业种植结构现状及规划见表2。

表2 项目区作物种植结构现状及规划

3.5 灌溉制度确定

3.5.1 现状实际灌溉用水量

项目区现状无灌溉，根据调查周边灌溉区域，2016—2020年由于高效节灌的陆续实施毛灌溉用水量呈逐年下降趋势，2016年为5250m3·hm-2，2017年为4950m3·hm-2，2018年为4800m3·hm-2，2019年为4500m3·hm-2，2020年为4050m3·hm-2，近5a平均为4710m3·hm-2。

3.5.2 设计灌水定额

在受水各片区周边实际灌水定额的基础上，参照《宁夏回族自治区有关行业用水定额(修订)的通知(送审稿)》(2020年9月)、《宁夏回族自治区水利行业标准—宁夏玉米(枸杞、马铃薯、葡萄)滴灌生产技术规程》(2015年试行)，结合近几年项目区周边已实施的高效节灌，综合分析拟定项目区灌溉定额。灌溉定额标准和调查值见表3。

表3 灌溉定额标准和调查值

3.5.3 规划水平年灌溉制度

灌溉天数采用近5a农业灌溉天数的平均值，灌溉制度根据作物组成、净灌水定额和生育期需水规律，结合周边地区群众多年来的灌溉习惯和实际调查的作物灌水情况确定灌溉定额，具体见表4、表5，灌水率见设计灌水率图。

扬黄灌区渠道系统规划水平年综合净灌溉定额为2768.25m3·hm-2，设计灌水率为2.649m3·s-1·万hm2；何家沟水库系统规划水平年综合净灌溉定额为2835.75m3·hm-2，设计灌水率为2.970m3·s-1·万hm2。

3.6 灌溉水利用系数

项目区只有扬黄灌区渠道控制的南塬、白河片区已配套灌溉设施，但由于供水不保证且渠道淤积阻塞，十二干渠及支干管末端无水可灌，扬黄灌区何家沟水库系统为新发展灌区，现状为旱地。

图1 扬黄灌区渠道设计灌水率图(P=85%)

表4 扬黄灌区渠道设计灌溉制度表(P=85%)

表5 扬黄灌区何家沟水库设计灌溉制度表(P=85%)

图2 扬黄灌区何家沟水库系统设计灌水率图(P=85%)

参考现状年实测数据及相关报告，综合确定灌区设计灌溉水利用系数，高效节水灌溉区域=干渠+管道输水+滴灌或喷灌，田间灌溉方式以滴灌为主，喷灌次之，田间水利用系数较畦灌高，考虑到田间调蓄水池蒸发渗漏损失等，综合灌溉水利用系数扬黄灌区渠道系统为0.67，何家沟水库系统为0.69。规划水平年灌溉水利用系数见表6。

3.7 需水量计算

规划水平年灌溉面积3179hm2，规划为高效节灌。P=85%时，灌溉需水量1146.32万m3，具体见表7。

4 可供水量

扬黄灌区水源为十二干渠，根据相关文件，十二干渠原州区干渠直开口年可供水量4100万m3，根据“大可研”设计配水方案，固扩渠道可供水量2823.43万m3，何家沟水库可供水量1276.57万m3。具体水量分配见表8。

表6 规划水平年灌溉水利用系数表

表7 规划水平年灌溉需水量表

表8 扬黄灌区可供水量分配表

4.1 南塬片区

南塬片区水源为十二干渠。根据“大可研”配水方案，十二干渠灌区可供水量670.50万m3，控制灌溉面积1833hm2，本次项目区涉及南塬片区304hm2。其余1529hm2，根据毛灌溉定额3628.05m3·hm-2，计算得毛用水量为553.88万m3，则南塬片区可供水量为116.62万m3。

4.2 白河片区

白河片区水源为南城拐子二级扬水干管。根据大可研配水方案，南城拐子二级扬水干管灌区可供水量636.37万m3，控制灌溉面积1740hm2，本次项目区涉及白河片区835hm2。其余905hm2，根据毛灌溉定额3628.05m3·hm-2，计算得毛用水量为328.94万m3，则白河片区可供水量为307.43万m3。

4.3 铁穆片区

铁穆片区水源为何家沟水库。何家沟水库可供水量1276.57万m3，根据“大可研”配水方案，控制灌溉面积3507hm2，本次项目区涉及铁穆片区2040hm2。其中铁穆片区可供水量为742.65万m3。扬黄灌区可供水量见表9。

表9 扬黄灌区可供水量

5 供需平衡分析

表10 规划水平年供需平衡分析表

与周边灌区现状对比，规划水平年通过滴、喷灌等节水措施，降低了项目区灌溉定额，节约了水量为扩展灌区规模提供了条件。由表10可知，规划水平年可供水量大于需水量，各片区水量平衡，P=85%，余水20.38万m3，工程规模合理。