高標準基本農田整理項目水資源平衡研究論文
目前，關(guān)于水庫、大型灌區的水量平衡分析及數據庫較為完善，隨著(zhù)近幾年土地整理項目的深入，局部新增耕地擴大，對灌區的供水量產(chǎn)生較大影響[1，2]。以青海省都蘭縣察汗烏蘇河流域高標準基本農田整理項目為例，對研究區的供水現狀進(jìn)行詳細調查，預測水量供需，引入生態(tài)基流數據，計算并分析研究區域的需水量，對實(shí)現研究區域水資源可持續利用，保證該區域土地整理項目可持續發(fā)展具有重要意義。
1 研究區概況
1.1 自然條件
研究區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。區內僅發(fā)育有Ⅰ級階地，地處沖洪積平原。研究區南北長(cháng)約4.8 km，東西長(cháng)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。研究區現有耕地土壤類(lèi)型主要分為2個(gè)亞類(lèi)，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，區內土壤總體養分較差，基本適宜種植農作物。新增地主要位于下灘村，現狀均為其他草地，土質(zhì)為礫石地，部分區域需要覆土后方可種植農作物。
1.2 水文與水文地質(zhì)
研究區屬于都蘭縣察汗烏蘇河流域，該河流為內陸河，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(jìn)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(cháng)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，設臨時(shí)斷面觀(guān)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(jiàn)圖1。
依據《都蘭縣哇沿水庫可行性研究報告》中設計年徑流分析成果，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(shí)確定Cv=0.50、Cs/Cv=2.00，多年平均徑流量為1.55億m3，根據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(jiàn)表1。
區內地下水為松散巖類(lèi)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�？紫端饕獮楹铀c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。研究區內灌溉水源全部為地表水，可不考慮地下水的影響。
2 研究區水資源分析
2.1 供水量分析
研究區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水資源進(jìn)行平衡分析。察汗烏蘇河全流域現狀供水工程主要有西臺水庫、熱水灌區引水口、察汗烏蘇灌區引水口和察汗烏蘇城鎮引水口；供水區域分為熱水灌區、察汗烏蘇灌區和察汗烏蘇鎮城鎮，并將供水區域分為一區、二區和三區共3個(gè)區，其中三區包括察汗烏蘇河流域高標準基本農田整理項目（一期）、察汗烏蘇河流域土地開(kāi)發(fā)整理（占補平衡）項目一期和察汗烏蘇河流域高標準基本農田整理項目（二期），各區水土資源分析時(shí)采用相同的徑流資料、灌溉設計標準、用水定額及灌溉制度，各區灌溉面積統計結果見(jiàn)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(guò)各行業(yè)節水來(lái)減少水資源的浪費，為此規劃水平年需量對灌區進(jìn)行節水改造。通過(guò)灌區節水改造、改進(jìn)作物灌溉制度、推廣先進(jìn)灌水技術(shù)和調整農業(yè)種植結構等措施提高農業(yè)灌溉水利用系數�；鶞誓�2010年供水工程可供水量見(jiàn)表3，規劃水平年2020年供水工程可供水量見(jiàn)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(wàn)m3，規劃水平年2020年供水工程可供水量約為4 667萬(wàn)m3，西臺水庫可調節供水量為200萬(wàn)～800萬(wàn)m3。
依據國家《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-2012）[3]灌溉工程的規定，干旱地區灌溉設計保證率為50%～75%，根據研究區的水文氣象、水土資源、作物組成、灌水方法等因素，灌溉保證率為75%。
2.2 需水量預測
根據察汗烏蘇河流域國民經(jīng)濟現狀和《海西州國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展“十二五”規劃》、《都蘭縣國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展“十二五”規劃》等相關(guān)的規劃成果對經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展指標進(jìn)行預測[4]。察汗烏蘇河流域不同水平年各分區國民經(jīng)濟發(fā)展指標預測結果見(jiàn)表5、表6。由表5、表6可知，①人口。2010年察汗烏蘇河流域總人口為2.92萬(wàn)人，擬定2010～2020年人口年均增長(cháng)率為9‰，經(jīng)預測2020年察汗烏蘇河流域總人口為3.16萬(wàn)人。②國民經(jīng)濟指標。2010年察汗烏蘇河流域第一產(chǎn)業(yè)增加值為8 095萬(wàn)元，工業(yè)增加值為13 342萬(wàn)元，建筑業(yè)增加值為3 617萬(wàn)元，第三產(chǎn)業(yè)增加值為3 935萬(wàn)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(cháng)率分別為8%、12%、9%、9%，經(jīng)預測2020年察汗烏蘇河流域第一產(chǎn)業(yè)增加值為14 882萬(wàn)元，工業(yè)增加值為31 460萬(wàn)元，建筑業(yè)增加值為7 230萬(wàn)元，第三產(chǎn)業(yè)增加值為7 866萬(wàn)元。2020年察汗烏蘇河流域國內生產(chǎn)總值達到61 439萬(wàn)元。③農業(yè)發(fā)展指標。察汗烏蘇河流域氣候條件相對較好，具有進(jìn)一步發(fā)展農業(yè)的資源優(yōu)勢和物質(zhì)基礎�？紤]到對土地資源的合理利用和水資源條件，因地制宜地發(fā)展農業(yè)灌溉面積，進(jìn)而提高農牧民收入。2010年察汗烏蘇河流域農田灌溉面積約0.42萬(wàn)hm2；到規劃水平年2020年，察汗烏蘇河流域農田灌溉面積發(fā)展到約0.49萬(wàn)hm2（包括一期整理和開(kāi)發(fā)）。④牲畜。2010年察汗烏蘇河流域牲畜數量為10.488萬(wàn)頭（只），考慮到流域承載能力和生態(tài)狀況，規劃水平年流域牲畜數量將維持現狀，不再增加。
1）居民生活。2010年城鎮居民生活毛用水定額為120 L/人·d，農村生活用水定額為50 L/人·d；根據《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號），擬定2020年城鎮居民生活需水毛定額為140 L/人·d，農村生活需水定額為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(wàn)元增加值取水定額分別為160、40、38 m3/萬(wàn)元。根據《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號）及相關(guān)規劃，擬定2020年工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)萬(wàn)元增加值定額分別為100、18、16 m3/萬(wàn)元（表7、表8）。
3）農業(yè)灌溉定額。根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-2012）、現場(chǎng)實(shí)地調查和《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號）等，整個(gè)察汗烏蘇河流域內的土地開(kāi)發(fā)整理項目采用相同的灌溉制度，灌溉設計保證率采用75%。
現狀年灌溉水利用系數為0.4，依據《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-2012），確定規劃水平年灌溉水利用系數為0.6[4，5]，具體灌溉制度見(jiàn)表9。
由表9可知，區內綜合公頃凈灌水量為5 077.5 m3，最大凈灌水率為190 m3/s·hm2，設計凈灌水率為182.67 m3/s·hm2。根據灌溉水利用系數計算得出，基準年2010年和規劃水平年2020年農業(yè)灌溉毛定額分別為12 690、8 460 m3/hm2。
4）牲畜定額。根據《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。根據經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展指標和需水定額，計算基準年2010年和規劃年2020年需水量，其中察汗烏蘇河流域土地開(kāi)發(fā)整理項目（一期）耕地總面積約0.16萬(wàn)hm2已于2013年3月開(kāi)工，目前正在實(shí)施，本次水量計算時(shí)將其視為已整理區，灌溉水利用系數按0.6進(jìn)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(wàn)m3，其中居民生活需水量為74.50萬(wàn)m3，城鎮生產(chǎn)（包括工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)）需水量為242.89萬(wàn)m3，農業(yè)灌溉需水量為5 442.12萬(wàn)m3，牲畜需水量為41.23萬(wàn)m3。2020年察汗烏蘇河流域總需水量為4 666.95萬(wàn)m3，其中居民生活需水量為103.85萬(wàn)m3，城鎮生產(chǎn)（包括工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)）需水量為340.19萬(wàn)m3，農業(yè)灌溉需水量為4 181.72萬(wàn)m3，牲畜需水量為41.22萬(wàn)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(jiàn)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(mǎn)足，僅在7月出現缺水現象。
在現有工程條件下，實(shí)施節水措施后，2020年水資源供需分析見(jiàn)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(mǎn)足。
3 小結與討論
通過(guò)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(lái)水年份2020年總需水量為 4 666.95萬(wàn)m3，其中農業(yè)灌溉需水量為4 181.72萬(wàn)m3。結果表明，西臺水庫和引水工程的可供水量為4 666.95萬(wàn)m3，可供水量滿(mǎn)足研究區項目實(shí)施后的'農業(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據試算的一種優(yōu)化模型，此方法便于處理數據量適中的土地整理項目水資源分析。后續工作將繼續深化對水資源供需平衡基礎理論與技術(shù)的研究，提出更加實(shí)用的水資源供需平衡模型，為項目規劃設計提供參考。
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