潭岭灌区取用水合理性分析

徐子轩

（广东粤源工程咨询有限公司,广东 广州 510000）

近年来,随着中国经济与社会的快速发展,水资源短缺形势愈来愈严峻。农业灌溉一直以来是用水大户,但由于大部分灌区工程建设年份较早,工程质量、设计以及灌溉制度、管理制度都存在不足之处。随着建设项目水资源论证的不断深化,2020 年水利部颁布了《农田灌溉建设项目水资源论证导则》,灌区水资源取用水评估的概念逐步明确,其内涵日益丰富,有必要对灌区水资源现状进行系统评估,以保证灌区的合理用水,从而为灌区取水许可提供科学依据。

1 研究区概况

1.1 灌区情况

潭岭灌区是广东省连州市最主要产粮区之一,设计灌溉面积3666.7 hm2。分为左、右干渠,均为自流引水灌溉工程,其中左干渠接潭岭水电站左尾水洞,设计流量2.3 m3/s,设计灌溉面积为1432.7 hm2,左渠系全长为64.5 km；右干渠接潭岭水电站右尾水洞,设计流量3.2 m3/s,设计灌溉面积2234 hm2,右渠系全长为106.1 km。利用左、右干渠与原河道的落差,左干渠渠首下游建有万头猪场电站,右干渠首下游建有华顺成水电站、大陂头电站,充分利用水库灌溉余水和弃水进行发电。

1.2 水源情况

潭岭灌区主要引潭岭水库水源解决农田灌溉,另有小水水补充水源、星子河补充水源。潭岭水库是一宗以灌溉为主,同时兼顾防洪和发电等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。水库大坝坐落在连江上游星子水支流潭源洞水中游,坝址以上集雨面积142 km2,多年平均径流量为1.722 亿m3。水库总库容为1.765 亿m3,正常高水位为643.00 m,相应库容为1.471 亿m3,死水位为623.00 m,相应死库容为为0.11 亿m3。小水水补充水源为润溪水电站尾水,电站引水陂以上集水面积9.5 km2,引水流量为0.5 m3/s。星子河补充水源由星子河上的拦河陂引水,拦河陂以上集水面积为44.62 km2,引水流量为0.5 m3/s。

2 水源来水量分析

2.1 径流系列资料

目前有潭岭水库40 年的实测流量资料,为每日平均流量；以及星子雨量站1956 年～2005 年降雨量统计资料；资料系列较长,可靠性好。

2.2 年径流量计算

2.2.1 设计年径流计算

潭岭水库流域多年平均径流量变差系数CVh=0.34,偏态系数CS=2 CVh,及根据P-Ⅲ型曲线查模比系数Kp值,潭岭水库采用多年平均径流量1.722 亿m3,P=90%保证率下径流量1.1 亿m3进行计算。小水水补充水源和星子河补充水源采用2003 年广东省暴雨等值线图的查得多年平均径流深为950 mm,计算得出多年平均径流量分别为902.5 万m3、4238.9 万m3,P=90%保证率下径流量分别为578.0 万m3、2713.0 万m3。根据区域的实际情况,年基流量按年径流总量的10% 计算。

2.2.2 设计年径流量年内分配

根据星子雨量站1956 年～2010 年的实测降雨系列,计算得星子雨量站多年平均降雨量为1458.77 mm,而潭岭多年平均降雨量为1559 mm,从多年平均降雨量相比两者相差为6.43%,故可以利用星子雨量站的实测降雨资料,作为径流分配的依据。

根据星子雨量站1956 年～2010 年降雨量统计资料按照年份进行排频计算,采用配线法试算出CV=0.20,CS=2 CV。从年降雨量频率曲线查得,P=90% 时,设计年降雨量为1106.3 mm,选取代表年为1964 年4 月～1965 年3 月,实际年降雨量为1130.1 mm,枯水期降雨量为228.7 mm。根据各个设计典型年的雨量分配,推求出各个设计代表年雨量的年内径流分配。

表1 设计径流量（P=90%）计算表 单位：万m3

3 取用水量分析

潭岭灌区用水不需考虑工业及生活用水,用水量主要为农业灌溉用水和生态用水。

3.1 灌溉用水量

3.1.1 灌溉定额

潭岭灌区位于北江山地丘陵农业区,以壤土为主,主要种植水稻,实行一年两熟,灌溉保证率为90%。根据《广东省一年三熟灌溉定额》,查出连州市站一年两熟在节水灌溉制度下的壤土多年平均净灌溉定额为423 m3/亩,设计保证率P=90%净灌溉定额为574 m3/亩,再进行净灌水定额年内分配。

3.1.2 灌溉用水量预测

潭岭灌区设计灌溉面积3666.7 hm2,其中左干渠灌溉面积为1432.7 hm2,右干渠灌溉面积为2234 hm2。考虑到右干渠有小水水等补充水源,分别对左、右干渠灌溉需水进行预测,改造后的灌溉水利用系数取0.60。潭岭灌区灌溉用水预测成果见表2。

表2 潭岭灌区灌溉需水预测成果表 单位：万m3

表3 潭岭水库P=90%典型年调节计算成果 单位：万m3

3.2 生态用水量

河道生态流量选择控制断面多年平均流量的10%,则潭岭水库维持河道生态用水的流量为0.55 m3/s,小水水补充水源维持河道生态用水的流量为0.03 m3/s,星子河补充水源维持河道生态用水的流量为0.13 m3/s,即各月生态流量分布为143.5 万m3、7.52 万m3、35.32 万m3。

4 取用水合理性分析

4.1 现状取用水合理性分析

据现场调查,潭岭水库的灌溉用水主要是经潭岭电站发电后,分别排入潭岭灌区左干渠和右干渠。右干渠首下游1.3 km处的华顺成水电站和大陂头水电站在确保潭岭灌区下游灌溉需要的前提下,利用水库灌溉余水和弃水进行发电。补充水源小水水、星子河先考虑生态用水,扣除多年平均来水量的10%作为生态流量后的来水量用于灌溉。小水水水源为润溪电站尾水,排入潭岭灌区右干渠用于灌溉。星子河补充水源由星子河上的拦河陂引水至右支渠,大星电站再利用灌溉余水和弃水进行发电。

根据潭岭灌区近两年实际取用水量的统计数据,可得出潭岭灌区近两年平均取水量为5273 万m3。本次论证工作复核取用水量合理性,主要通过电站发电量推算出发电用水量,再计算得出灌区灌溉用水量,计算方法如下：潭岭灌区的灌溉用水量=（潭岭电站用水量-华顺成电站用水量-大陂头电站用水量-万头猪场电站用水量）+润溪电站用水量+（星子河引水水源来水量-大星电站用水量）。通过统计潭岭电站、华顺成电站、大陂头电站、万头猪场电站、润溪电站及大星电站近5 年平均发电量,可计算出潭岭灌区近5 年年平均用水量为6084 万m3,与近两年年实际取水量5273 万m3相差不大,说明取用水量合理。

4.2 预测取用水合理性分析

补充水源来水量扣除生态流量后的来水量引用作为灌溉用水,补充水源不满足右干渠灌溉用水时,剩余灌溉需水量再由潭岭水库放水来满足。

4.2.1 补充水源水量平衡分析

两处补充水源扣除生态流量后的来水量,不能满足右干渠的用水量,7 月～11 月的缺水量须由水库放水来满足,最大月缺水量为819.7 万m3,总缺水量为1756.3 万m3。

4.2.2 水库水量平衡调节计算

潭岭水库蓄水期根据上游来水情况,在满足下游灌溉及河道生态用水的情况下尽量蓄水,以维持高水位,确保蓄水期末可蓄满以满足供水期要求,当水库水位大于汛限水位时加大发电流量,利用水库弃水多发电；供水期首先确保灌溉和生态用水,供水期末按等流量放水,到下一年蓄水期开始之前水库水位回到死水位。其中生态流量排入河道,灌溉用水经潭岭电站发电后,分别排入潭岭灌区左干渠和右干渠用于灌溉,下游电站在确保下游灌溉需要的前提下,利用水库灌溉余水和弃水进行发电。

根据灌区来水量、需水量,按照水库运行调度原则进行径流调节计算得出,设计保证率P=90%时,潭岭水库满足农田灌溉、生态用水要求所需的兴利库容为4818.2 万m3,潭岭水库现有的兴利库容为12506 万m3,水库水源满足用水要求,水源有保证。

在区域用水总量控制指标内,综合考虑潭岭灌区各水源可供水量及保证率,参考灌区改造情况、灌溉发展观测等,考虑未来有效灌溉面积的变化,灌溉水有效利用系数的提高等因素,综合理论计算的灌区多年平均和枯水年需水量、水源可供水量（90%）、区域用水总量控制等指标,确定评估规划水平年潭岭灌区多年平均左干渠许可水量为1515 万m3,右干渠许可水量为2362 万m3,总取水许可量为3878 万m3；枯水年（P=90%）左干渠许可水量为2057 万m3,右干渠许可水量为3208 万m3,总取水许可量为5266 万m3。

5 结论

对潭岭灌区水资源取用水进行科学、合理的评估可知,潭岭灌区现状及预测取用水合理,灌区取水水源可靠、用水合理,对于有效贯彻落实取水许可制度、进一步深化取水许可管理、实现地区水资源可持续发展、提高建设项目取用水利用效率等具有重要的意义。建议潭岭灌区管理单位建立水量与水质统一的管理体制,制定合适的监测计划,定期对引水、退水进行监测,对用水的全过程进行有效管理,从而节约水资源,实现对水资源的优化配置。