高標(biāo)準基本農(nóng)田整理項目水資源平衡研究論文

　　目前，關(guān)于水庫、大型灌區(qū)的水量平衡分析及數(shù)據(jù)庫較為完善，隨著近幾年土地整理項目的深入，局部新增耕地擴大，對灌區(qū)的供水量產(chǎn)生較大影響[1，2]。以青海省都蘭縣察汗烏蘇河流域高標(biāo)準基本農(nóng)田整理項目為例，對研究區(qū)的供水現(xiàn)狀進行詳細調(diào)查，預(yù)測水量供需，引入生態(tài)基流數(shù)據(jù)，計算并分析研究區(qū)域的需水量，對實現(xiàn)研究區(qū)域水資源可持續(xù)利用，保證該區(qū)域土地整理項目可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

　　1 研究區(qū)概況

　　1.1 自然條件

　　研究區(qū)位于都蘭縣城北郊約15 km處的下灘村至西河灘下村之間，109國道西側(cè)。區(qū)內(nèi)僅發(fā)育有Ⅰ級階地，地處沖洪積平原。研究區(qū)南北長約4.8 km，東西長約5.5 km，地勢總體東南高，西北低，自然坡降在1/100左右，海拔3 079.68～3 135.98 m，相對高差56.30 m，地勢較平坦。研究區(qū)現(xiàn)有耕地土壤類型主要分為2個亞類，即棕鈣土、鹽化棕鈣土。表土層0.5～2.5 m。經(jīng)土質(zhì)分析，速效磷含量為2.97～6.27 mg/kg，速效鉀含量為87.67～215.67 mg/kg，有機質(zhì)含量為8.23～12.14 g/kg；土壤pH平均8.69，屬堿性。分析表明，區(qū)內(nèi)土壤總體養(yǎng)分較差，基本適宜種植農(nóng)作物。新增地主要位于下灘村，現(xiàn)狀均為其他草地，土質(zhì)為礫石地，部分區(qū)域需要覆土后方可種植農(nóng)作物。

　　1.2 水文與水文地質(zhì)

　　研究區(qū)屬于都蘭縣察汗烏蘇河流域，該河流為內(nèi)陸河，屬北霍布遜湖水系，位于柴達木盆地東部，發(fā)源于鄂拉山西南源的約根涌，河源海拔5 092 m，由東南流向西北，進入盆地后，與夏日老哈河匯合后，以潛流的形式注入柴達木河，最后流入北霍布遜湖。該河流是以降水補給為主，融冰融雪補給為輔的混合型補給河流，河床為沙礫石。察汗烏蘇河長123 km，落差1 912 m，河道平均坡降12.6‰。

　　1955年8月在察汗烏蘇河干流曾設(shè)有察汗烏蘇水文站，該站位于都蘭縣察汗烏蘇關(guān)角牙合，距上游河源123 km，控制流域面積4 384 km2，有1956～1967年的徑流和洪水資料。1968年1月1日基本測流斷面向下游遷移約1 000 m，設(shè)臨時斷面觀測，同年3月14日又向下游遷移約800 m至察汗烏蘇大橋處，即該站距上游河源124.8 km，控制流域面積 4 434 km2，有1968～2007年的徑流資料（包含1968～2007年渠道引水流量）。察汗烏蘇水文站與察汗烏蘇河流域各引水口的位置關(guān)系詳見圖1。

　　依據(jù)《都蘭縣哇沿水庫可行性研究報告》中設(shè)計年徑流分析成果，察汗烏蘇水文站不同頻率（P=25%、50%、75%）的年徑流成果Qp分別為6.28、4.52、3.18 m3/s，得出察汗烏蘇水文站多年平均流量Q為4.92 m3/s，同時確定Cv=0.50、Cs/Cv=2.00，多年平均徑流量為1.55億m3，根據(jù)察汗烏蘇水文站不同頻率的年徑流成果得出年徑流月分配成果，見表1。

　　區(qū)內(nèi)地下水為松散巖類孔隙水，主要賦存于河漫灘、Ⅰ級階地中，為潛水，含水層為卵礫石層，厚度5～30 m。孔隙水主要為河水與大氣降水及冰雪融水補給，潛水埋深一般0.1～1.3 m，卵礫石層中孔隙潛水水量豐富。研究區(qū)內(nèi)灌溉水源全部為地表水，可不考慮地下水的影響。

　　2 研究區(qū)水資源分析

　　2.1 供水量分析

　　研究區(qū)灌溉水源為察汗烏蘇總干渠，屬察汗烏蘇河流域。本次水資源分析主要是針對察汗烏蘇河全流域內(nèi)水資源進行平衡分析。察汗烏蘇河全流域現(xiàn)狀供水工程主要有西臺水庫、熱水灌區(qū)引水口、察汗烏蘇灌區(qū)引水口和察汗烏蘇城鎮(zhèn)引水口；供水區(qū)域分為熱水灌區(qū)、察汗烏蘇灌區(qū)和察汗烏蘇鎮(zhèn)城鎮(zhèn)，并將供水區(qū)域分為一區(qū)、二區(qū)和三區(qū)共3個區(qū)，其中三區(qū)包括察汗烏蘇河流域高標(biāo)準基本農(nóng)田整理項目（一期）、察汗烏蘇河流域土地開發(fā)整理（占補平衡）項目一期和察汗烏蘇河流域高標(biāo)準基本農(nóng)田整理項目（二期），各區(qū)水土資源分析時采用相同的徑流資料、灌溉設(shè)計標(biāo)準、用水定額及灌溉制度，各區(qū)灌溉面積統(tǒng)計結(jié)果見表2。

　　由表2可知，近10年新增耕地已達18%，由于流域灌溉期用水都比較緊張，需要通過各行業(yè)節(jié)水來減少水資源的浪費，為此規(guī)劃水平年需量對灌區(qū)進行節(jié)水改造。通過灌區(qū)節(jié)水改造、改進作物灌溉制度、推廣先進灌水技術(shù)和調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)等措施提高農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)。基準年2010年供水工程可供水量見表3，規(guī)劃水平年2020年供水工程可供水量見表4。由表3、表4可知，基準年2010年供水工程可供水量約為5 800萬m3，規(guī)劃水平年2020年供水工程可供水量約為4 667萬m3，西臺水庫可調(diào)節(jié)供水量為200萬～800萬m3。

　　依據(jù)國家《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-2012）[3]灌溉工程的規(guī)定，干旱地區(qū)灌溉設(shè)計保證率為50%～75%，根據(jù)研究區(qū)的水文氣象、水土資源、作物組成、灌水方法等因素，灌溉保證率為75%。

　　2.2 需水量預(yù)測

　　根據(jù)察汗烏蘇河流域國民經(jīng)濟現(xiàn)狀和《海西州國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃》、《都蘭縣國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃》等相關(guān)的規(guī)劃成果對經(jīng)濟社會發(fā)展指標(biāo)進行預(yù)測[4]。察汗烏蘇河流域不同水平年各分區(qū)國民經(jīng)濟發(fā)展指標(biāo)預(yù)測結(jié)果見表5、表6。由表5、表6可知，①人口。2010年察汗烏蘇河流域總?cè)丝跒?.92萬人，擬定2010～2020年人口年均增長率為9‰，經(jīng)預(yù)測2020年察汗烏蘇河流域總?cè)丝跒?.16萬人。②國民經(jīng)濟指標(biāo)。2010年察汗烏蘇河流域第一產(chǎn)業(yè)增加值為8 095萬元，工業(yè)增加值為13 342萬元，建筑業(yè)增加值為3 617萬元，第三產(chǎn)業(yè)增加值為3 935萬元。擬定2010～2020年第一產(chǎn)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)增加值年均增長率分別為8%、12%、9%、9%，經(jīng)預(yù)測2020年察汗烏蘇河流域第一產(chǎn)業(yè)增加值為14 882萬元，工業(yè)增加值為31 460萬元，建筑業(yè)增加值為7 230萬元，第三產(chǎn)業(yè)增加值為7 866萬元。2020年察汗烏蘇河流域國內(nèi)生產(chǎn)總值達到61 439萬元。③農(nóng)業(yè)發(fā)展指標(biāo)。察汗烏蘇河流域氣候條件相對較好，具有進一步發(fā)展農(nóng)業(yè)的資源優(yōu)勢和物質(zhì)基礎(chǔ)。考慮到對土地資源的合理利用和水資源條件，因地制宜地發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉面積，進而提高農(nóng)牧民收入。2010年察汗烏蘇河流域農(nóng)田灌溉面積約0.42萬hm2；到規(guī)劃水平年2020年，察汗烏蘇河流域農(nóng)田灌溉面積發(fā)展到約0.49萬hm2（包括一期整理和開發(fā)）。④牲畜。2010年察汗烏蘇河流域牲畜數(shù)量為10.488萬頭（只），考慮到流域承載能力和生態(tài)狀況，規(guī)劃水平年流域牲畜數(shù)量將維持現(xiàn)狀，不再增加。

　　1）居民生活。2010年城鎮(zhèn)居民生活毛用水定額為120 L/人·d，農(nóng)村生活用水定額為50 L/人·d；根據(jù)《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號），擬定2020年城鎮(zhèn)居民生活需水毛定額為140 L/人·d，農(nóng)村生活需水定額為70 L/人·d（表7、表8）。

　　2）工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)需水定額。2010年工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)萬元增加值取水定額分別為160、40、38 m3/萬元。根據(jù)《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號）及相關(guān)規(guī)劃，擬定2020年工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)萬元增加值定額分別為100、18、16 m3/萬元（表7、表8）。

　　3）農(nóng)業(yè)灌溉定額。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-2012）、現(xiàn)場實地調(diào)查和《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號）等，整個察汗烏蘇河流域內(nèi)的土地開發(fā)整理項目采用相同的灌溉制度，灌溉設(shè)計保證率采用75%。

　　現(xiàn)狀年灌溉水利用系數(shù)為0.4，依據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-2012），確定規(guī)劃水平年灌溉水利用系數(shù)為0.6[4，5]，具體灌溉制度見表9。

　　由表9可知，區(qū)內(nèi)綜合公頃凈灌水量為5 077.5 m3，最大凈灌水率為190 m3/s·hm2，設(shè)計凈灌水率為182.67 m3/s·hm2。根據(jù)灌溉水利用系數(shù)計算得出，基準年2010年和規(guī)劃水平年2020年農(nóng)業(yè)灌溉毛定額分別為12 690、8 460 m3/hm2。

　　4）牲畜定額。根據(jù)《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號），大牲畜定額擬定為40 L/頭（只）·d，小牲畜為10 L/頭（只）·d（表7、表8）。

　　5）國民經(jīng)濟需水量。根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展指標(biāo)和需水定額，計算基準年2010年和規(guī)劃年2020年需水量，其中察汗烏蘇河流域土地開發(fā)整理項目（一期）耕地總面積約0.16萬hm2已于2013年3月開工，目前正在實施，本次水量計算時將其視為已整理區(qū)，灌溉水利用系數(shù)按0.6進行計算[6，7]。經(jīng)計算，基準年2010年察汗烏蘇河流域總需水量為5 800.74萬m3，其中居民生活需水量為74.50萬m3，城鎮(zhèn)生產(chǎn)（包括工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)）需水量為242.89萬m3，農(nóng)業(yè)灌溉需水量為5 442.12萬m3，牲畜需水量為41.23萬m3。2020年察汗烏蘇河流域總需水量為4 666.95萬m3，其中居民生活需水量為103.85萬m3，城鎮(zhèn)生產(chǎn)（包括工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)）需水量為340.19萬m3，農(nóng)業(yè)灌溉需水量為4 181.72萬m3，牲畜需水量為41.22萬m3（表10、表11）。

　　2.3 水資源供需分析

　　基準年2010年水資源供需分析見表12。由表12可知，在保證察汗烏蘇河控制斷面（察蘇水文站）河道生態(tài)需水的情況下，察汗烏蘇河流域國民經(jīng)濟用水基本得到滿足，僅在7月出現(xiàn)缺水現(xiàn)象。

　　在現(xiàn)有工程條件下，實施節(jié)水措施后，2020年水資源供需分析見表13。由表13可知，2020年在保證察汗烏蘇河控制斷面（察蘇水文站）河道生態(tài)需水的情況下，察汗烏蘇河流域國民經(jīng)濟用水得到滿足。

　　3 小結(jié)與討論

　　通過上述水資源供需平衡分析可知，察汗烏蘇河流域在75%天然來水年份2020年總需水量為 4 666.95萬m3，其中農(nóng)業(yè)灌溉需水量為4 181.72萬m3。結(jié)果表明，西臺水庫和引水工程的可供水量為4 666.95萬m3，可供水量滿足研究區(qū)項目實施后的'農(nóng)業(yè)灌溉需水量，水資源供需平衡。本研究水資源供需平衡分析方法是基于人工數(shù)據(jù)試算的一種優(yōu)化模型，此方法便于處理數(shù)據(jù)量適中的土地整理項目水資源分析。后續(xù)工作將繼續(xù)深化對水資源供需平衡基礎(chǔ)理論與技術(shù)的研究，提出更加實用的水資源供需平衡模型，為項目規(guī)劃設(shè)計提供參考。

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