白云山灌区供需水平衡分析

刘淑媛

（吉安市白云山水利水电中心，江西 吉安 343000）

1 概况

白云山灌区位于江西省吉安市赣江中游东岸，是江西省吉泰盆地粮食主产区。灌区总面积993 km2，最大设计引水流量31.2 m3/s（含发电）。主要灌溉吉安市青原区、泰和县、吉水县两县一区共12个乡镇（场）2.2万hm2耕地，是一个以白云山水库为主要水源，螺滩水库、洞口水库、天马山水库工程为补充的多水源蓄、引水灌溉工程。

2 农作物种植概况

白云山灌区位于南方湿润地区，水量充沛，灌溉设计保证率为85%。设计水平年为2025年，现状年为2018年。

灌区农业以种植水稻为主，大豆、蔬菜、油菜等经济作物也占有较大的比重。根据2018年各县统计年鉴，现状年2018年早稻播种面积占67%，晚稻占69%，大豆占4%，红薯占4%，油菜占21%，蔬菜占26%，其他玉米、甘蔗、烟叶、药材等零星种植，占地为6%，复种指数为1.20。到了设计水平年，考虑灌溉条件改善，参照各县农业发展规划，拟定设计水平年的复种指数为1.97，灌区作物组成见表1。

表1 吉安市白云山灌区作物耕种面积组成系数表

3 需水量分析

3.1 灌溉需水量

由于水稻用水量远比旱作物要大，因此灌溉制度分别拟定。水稻灌溉制度采用间歇灌水法，灌水次数和灌水水深及用水量由作物需水、降水量及田间土壤渗漏量决定。旱作物灌水制度采用定时定量灌水法[1]。

白云山灌区早、晚稻多年平均灌溉定额分别为2 163.0，4 717.5 m3/hm2；灌区早、晚稻双季灌溉定额6 682.0 m3/hm2。

灌区旱作物以豆类、红薯、蔬菜、油菜为主，其中油菜属于越冬作物，生长期气温较低，光照较弱，用水量也较少。旱作物灌水定额参照邻近的泰和县南车灌区试验站分析计算成果，具体定额见表2。

在分别求得早稻、晚稻、旱作物的灌水定额后，利用作物组成的不同比例，便可计算灌区综合公顷定额。

设作物j在第i时段的灌水定额为Hj(i)，其对应的作物组成系数为λj(i)，则综合公顷在第i时段的灌水定额H（综i）按下式计算：

此阶段水稻灌水定额以生长期为计算时段，并以旬为时段进行统计；各种旱作物均以旬为计算时段。首先利用式（1）计算历年各旬综合公顷灌水定额，再统计一年中各旬、月灌水定额，然后求得综合公顷年灌溉定额；并对综合公顷年灌溉定额进行排频，推求不同保证率的综合公顷定额，计算成果见表2。

表2 灌区综合公顷净灌溉定额表m3/hm2

依据上述分析，P=85%灌溉保证率下的净灌溉定额为6 482.25 m3/hm2，规划年灌溉水利用系数为0.56，毛定额为11 550.0 m3/hm2，灌区设计灌溉面积为2.2万hm2，相应的灌溉总需水量为25 387万hm2，其中，白云山片灌溉需水量为15 384万m3，螺滩片灌溉需水量为7 707万m3，洞口片灌溉需水量为3 154万m3。

3.2 生活需水量

白云山灌区水源工程中，天马山水库承担了青原区新圩、富田等乡镇的生活供水，设计规模为2万t/d。螺滩水库承担了吉安主城区5万t/d的常规供水及17万t/d的应急供水。合计灌区供水规模为7万t/d，年供水量为2 555万m3，其中螺滩片为1 825万m3，白云山片为730万m3。

白云山灌区其它非蓄水水源工程及小型蓄水工程不承担生活供水任务，不另外计算生活需水量。

3.3 工业需水量

依据2018年吉安市水资源公报，2018年非火电工业用水量为44.8 m3/万元。依据2016—2018年灌区工业用水统计资料，工业用水量为59.8万m3，工业取水量小，呈逐步减弱趋势，且灌区工业用水取水多为河道取水，主要为过境客水。2018年灌区工业总产值为165.64亿元，预计取水量为7 421万m3（实际取水为60.6万m3，约占0.8%），预计规划水平年2025年工业总产值达233.1亿元，但由于这部分工业取水水源多为过境客水，且随着工艺的提升，水量逐渐减少，且生活用水中已考虑了此工程的用水，后期工厂不取灌区内水，故此次工业用水不列入灌区水量平衡。

3.4 生态环境用水量

河道内生态用水量主要方法有Tennant法、90%保证率法、枯水频率法（7Q10）、湿周法等。根据流域特点，此次采用“Tennant法”计算河道内生态用水量，计算结果见表3。

表3 灌区河道生态需水量预测

3.5 总需水量

根据前述分析计算，灌区的主要用水为农田灌溉用水，其次为生活、生态用水。设计水平年2025年，灌溉用水量为2.54亿m3，生活需水2 555.00万m3，生态需水2.32亿m3，合计5.12亿m3，其中白云山片需水量为16 212.00万m3，螺滩片需水量为9 532.00万m3，洞口片需水量为3 154.00万m3。

4 供需平衡分析

4.1 计算原则

白云山灌区设计灌溉面积2.2万hm2，是以白云山水库、螺滩水库、洞口水库、天马山水库为主要水源，以及15座小（1）型水库、36座小（2）型水库和356座塘坝联合调度供水。

白云山水库是一座大（2）型水利工程，位于整个灌区的东南部、富水河上游的吉安市青原区富田镇，以灌溉为主，兼有发电、水产养殖等综合效益，是整个灌区中的主要水源。天马山水库的主要水源为白云山水库，位于白云山水库的下游。螺滩水库位于灌区北部、孤江下游的吉安市青原区富滩镇，距白云山水库约35 km，属于蓄水工程。洞口水库位于白云山水库的西南部、泰和县，距白云山水库约15 km，其灌溉范围与白云山水库总干渠绅溪支渠接壤。一般情况下，白云山水库、螺滩水库、洞口水库供水满足不了所有灌溉农田要求的情况下，小型水库、塘坝补充附近的农田灌溉用水。白云山水库、螺滩水库、洞口水库在满足溉溉农田要求的前提下，就能争取多蓄水发电，提高水库综合效益。

4.2 调节计算方法

水库调节计算主要是根据天然来水量，下游用水量和水库兴利调节库容进行调节计算。计算方法采用典型代表年法，计算时段采用月流量。考虑到该灌区内水量比较丰富，主要是工程性缺水，因此，水量平衡分析只针对枯水年（P=85%）进行分析，即可以满足平衡要求。根据作物需水特性，水库每年3月初从死水位开始起调，在汛末（6月左右）蓄满水库，3，4月开始供水至10月灌溉供水结束。出库流量根据灌田要求决定。水库消落水位不应低于水库设计死水位[2]。

引水工程调节计算主要是根据下游需水量决定引用流量，当引用水量不能满足灌溉时，从白云山干渠调水补偿，以保证下游用水。

4.3 供水顺序

供水顺序是先由白云山水库、螺滩水库、洞口水库、天马山水库供水，后由小型水库、塘坝工程补充供水。

4.4 供需平衡分析

螺滩水库水量充沛，其总库容4 264万m3，正常蓄水位72.50 m，正常蓄水位以下库容1 880万m3，水库坝址以上集水面积2 160 km2。片区与白云山灌区相连，片区内供水顺序是先由螺滩、南坑供水，再依次由塘坝、小（2）型水库、小（1）水库供水，灌溉面积6 340.32 hm2。

洞口水库总库容1 180万m3，兴利库容840万m3，正常蓄水位162.40 m，距白云山水库6 km，水库位于仙嵯水的支流仁善河，集水面积57.0 km2，设计灌溉面积1 900.09 hm2。

洞口水库多年平均来水量4 825万m3，兴利库容840万m3，库容系数17.4%，属于年调节，调节计算时主要考虑农田灌溉。由于水库灌溉片区的1 900.09 hm2农田，同时灌区又与白云山灌区相连（末端），因此，水量平衡时与白云山灌区连合调度。

白云山水库总库容1.14亿m3，多年平均径流总量为4.06亿m3，库容系数19.7%，为不完全年调节水库。正常水位180.00 m，水库兴利库容8 050万m3，死水位162.00 m，死库容1 280万m3，防洪库容1 210万m3，设计灌溉农田1.34万hm2。

综上所述，白云山灌区现有水源工程水源可以满足枯水年（P=85%）农田灌溉要求，汛期及年末有余水发电。

5 结语

白云山灌区辐射两县一区共12个乡镇（场）2.2万hm2耕地，属于大型灌区。灌区周边有多个水库，水资源较为丰富。结合灌区规划条件，确定灌区需水量，根据周边水库调度原则确定灌区可供水量，通过水资源供需平衡分析，白云山灌区可以满足枯水年灌溉要求。灌区节水工程建设有利于提高灌溉水利用效率，节约水资源，提高农业收入。灌区灌溉水供需平衡分析可为灌区规划建设提供参考。