彰武县2019 年高效节水灌溉项目水土资源平衡分析

王 珏

（沈阳浦河土地服务有限公司,辽宁 沈阳 110000）

1 引言

为了提升农业灌溉用水效率,有较多的地区采取了高效节水灌溉工程建设,取得了良好的效果。水土资源作为农业发展不可或缺的重要资源,水土资源平衡对项目可行性影响较大,因此,在工程实施前需要进行水土资料平衡分析[1-3]。

2 工程概况

彰武县2019 年高效节水灌溉项目（苇子沟乡、兴隆堡镇、前福兴地镇）位于兴隆堡镇于家村、前福兴地镇福兴地村和苇子沟乡叶喇嘛土村,共涉及3 个乡镇3 个行政村。本次设计规划建设面积2.56 万亩, 其中兴隆堡镇于家村1.23 万亩、前福兴地镇福兴地村0.81 万亩、苇子沟乡叶喇嘛土村0.52 万亩。项目区种植作物为玉米。

根据《辽宁省水资源》（辽宁省水利厅2005 年编著）,彰武县石佛寺水库以下区间多年平均水资源总量23330 万m3,其中地表水资源量6627 万m3；柳河口以上区间多年平均水资源总量14577 万m3,其中地表水资源量3748 万m3。

柳河口以上区间,彰武县平原区地下水总补给量为14061 万m3,地下水可开采量11235 万m3。石佛寺水库以下区间平原区地下水总补给量为18761 万m3,可开采量为13017 万m3。

3 水资源评价及平衡分析

3.1 项目区水资源

3.1.1 地表水资源

项目区附近有三道河、二道河、双徐河、七方地水库等地表水源。七方地水库因今年干旱,河道长期无地表径流,导致水库干涸,长期没有蓄水,失去了水源地功能,被改造成为光伏发电基地。三道河、二道河、双徐河也因为干旱,逐渐变成了时令河,干旱时期或枯水期地表基本没有径流,或地表径流很小,再加上项目区附近河道之上没有拦蓄工程,地表水处于无法利用。

3.1.2 地下水资源

根据《辽宁省水资源》（辽宁省水利厅2005 年编著),项目区前福兴地片区地下水分区属于柳河口以上区间,计算面积为859 km2,地下水可开采量11235 万m3,地下水资源可开采模数为13.08 万m3/（km2·a）；兴隆堡镇片区和苇子沟乡片区地下水分区属于石佛寺水库下游区间,计算面积为1338 km2,地下水可开采量为13017 万m3, 地下水资源可开采模数为9.73 万m3/（km2·a）。

根据《辽宁省水资源》分析资料,将多年平均地下水资源可开采量换算为不同频率的地下水资源可开采量。柳河口以上区间四级区,其变差系数Cv=0.40,偏差系数Cs=2.5Cv,P=95%时,Kp=0.473,P=75%时,Kp=0.707；石佛寺水库以下四级区,其变差系数Cv=0.46,偏差系数Cs=2.0Cv,P=95%时,Kp=0.381,P=75%时,Kp=0.664。

以项目区所在个村作为均衡区计算水资源量,扣除现状用水量,等到可用水量。见表1。

表1 项目区水资源可用量计算结果表

表2 项目区玉米种植作物灌溉定额表

3.2 灌溉设计保证率和灌溉定额

3.2.1 灌溉保证率

根据《高标准基本农田建设标准》并结合项目区实际情况,项目区建成后,将形成高产、稳产、旱涝保收的高标准农田,农业灌溉保证率提高到75%。

3.2.2 灌溉定额

项目区规划后,主要实现高效节水灌溉,将大部分耕地配套水源井,保证农田灌溉用水需求,保证农田高产稳产,项目区种植作物主要为玉米,拟定灌溉制度时,以种植玉米为例计算。

（1）设计灌水定额：依据作物生长期需水规律,壤质土壤物理特性指标推算玉米生长期最大一次灌水定额。

微喷灌计算公式：

式中：mmax为最大净灌水定额,mm；γ为土壤容重,1.45 g/cm3；z为计划湿润层深度,大田作物为0.4 m；p为土壤湿润比,60%；θmax、θmin为适宜土壤含水率的上下限。

经计算,mmax=30.16 mm=20.12 m3/亩。

（2）灌水周期

在P=75%时,耗水强度为Ed=4 mm/d,灌水周期可按下式计算：

式中：Tmax为最大灌水周期,d；mmax为最大净灌水定额,30.16 mm；Ia为计供水强度,4 mm/d。

经过计算可知,Tmax=7.54 d,由T≤Tmax得,设计灌水周期T=7 d。

（3）灌溉水利用系数

根据《灌溉与排水工程设计规范》,微喷灌的管道输水利用率≥0.95,田间水利用系数≥0.95,灌溉水利用系数≥0.90。

（4）设计灌溉定额

根据《辽宁省各种作物灌溉制度》分析,采取井灌、管道方式,其灌溉设计保证率为75%时,旱田作物（玉米）微喷灌的净灌溉定额为80.48 m3/亩。

3.3 项目区现状水量供需分析

3.3.1 现状用水量分析

（1）农村生活用水量

项目区涉及3 个行政村总人口4530 人,大牲畜700 头,小牲畜1380 头,家禽15000 只。根据《辽宁省地方标准—行业用水定额》（DB21/T 1237-2015）：农村居民生活用水为60 L/（人·d）、大牲畜用水为80 L/（头·d）、小牲畜用水为15 L/（头·d）、家禽用水为0.5 L/（只·d）,以项目区作为均衡区,项目区人、畜现状用水量为12.99 万m3,换算成多年平均用水量为31.99 万m3,见表3。

表3 人、畜现状用水量统计表

表4 项目区现状水量平衡表单位：万m3

（2）农业用水量

项目区现状主要为雨养型农业。农业灌溉用水量只有农民自建2 寸小井进行灌溉,用水量非常小,忽略不计。因此项目区农业灌溉水源主要为天然降雨,现状年供水量按0计算。

（3）工业用水量

项目区内农业为主要产业,区内没有大型的工厂,工业耗水量为0。

3.3.2 现状年水量供需平衡分析

经分析可知,项目区现状年多年平均地下水资源可利用量为741.08 万m3大于需水量31.99 万m3。项目区水资源较丰富,由于资金问题,现无法利用,农业生产仍靠天吃饭,因此本次主要工程为新建水源工程,保证农业灌溉需水,提高农作物产量。

3.4 项目区设计水平年水量供需分析

3.4.1 设计水平年供水量预测

（1）农村生活需水量

项目区现状总人口4530 人。设计年限为15 年,人口按每年1.5‰比例上升。大牲畜、小牲畜、家禽年增长率按照10‰计算。据辽宁省地方用水定额（DB21/T 1237-2015）,农村居民生活用水为60 L/（人·d）、大牲畜用水为80 L/（头·d）、小牲畜用水为15 L/（头·d）、家禽用水为0.5 L/（只·d）,以项目区作为均衡区,可计算出项目区人畜用水量,换算成多年平均用水量为37.50 万m3,见表5。

表5 设计水平年人、畜需水量预测表

（2）农业需水量

项目区前福兴地镇、兴隆堡镇和苇子沟乡片区发展井灌,根据各个片区耕地面积和拟定的井灌灌溉定额,确定项目区拟增加最大灌溉需水量,换算成多年平均需水量为504.73 万m3,见表6。

表6 项目区设计水平年农业需水量统计表

表7 项目区设计水平年水量平衡表单位：万m3

（3）工业需水量

项目区内农业为主要产业,区内没有大型的工厂,根据乡镇发展规划,未来无发展大型工业的计划,因此设计水平年内预计工业需水量为0。

（4）项目区总供水量

经计算,项目区设计水平年总需水量为37.50+338.13+0=375.63 万m3。

3.4.2 设计水平年水量供需平衡分析

项目区设计水平年多年平均地下水资源可利用量为741.08 万m3,设计水平年生活用水量为37.50 万m3,设计水平年农业需水量为338.13 万m3,工业需水量为0,总需水量为375.63 万m3,地下水资源量大于总需水量。项目区有条件发展农田高效节水灌溉。

4 土地资源评价及平衡分析

项目区耕地面积2.56 万亩,其中兴隆堡镇片区1.23 万亩,前福兴地镇片区0.81 万亩,苇子沟乡片区0.52 万亩,均为集中连片的农田。项目区耕地国家利用等别主要为11 等和12等,其中前福兴地镇片区耕地全部为12 等；兴隆堡镇片区耕地多数为12 等, 张家窝铺屯至布敦花屯东侧从南到北约0.3 万亩耕地等别为11 等；苇子沟乡片区耕地国家利用等别为11 等。项目区耕地质量差别主要是因为土地利用系数的关系,土地利用系数高的片区耕地质量等别高。

项目耕地表层土壤为壤土, 部分地区含沙量比较大,为沙壤土, 除不敦花东有部分缓坡地土层略薄外, 其他区域土层厚度均比较大, 一般超过1.0 m, 土壤有机质含量在8 g/kg～15 g/kg,土壤pH 值5.7～8.2,主要为中性土壤,地形坡度一般地块为0～2°,坡度最大地块的坡度不超过5°。

项目区附近没有污染源,土壤未受到污染,唯一污染源为农业生产过程中喷洒农药和附近的生活垃圾,但生活垃圾为点状污染源,对农田土壤的影响非常小。

项目区地表植被主要为农作物玉米,以及农田防护林林带,树种以杨树为主,其次为沟坎边缘杂草,均是狗尾草等常见的草本植物。夏季庄稼生长季节,地表除了道路沟道底部外,均为绿色植被所覆盖,植被覆盖率超过95%。

项目实施过程中,项目区土方为小面积自平衡,无需从外界客土,动用土方均为建筑物开挖、回填,沟道清淤等小型土方工程,土壤扰动面积小,土方量小,时间短,开挖土方就地回填,回清淤土方就近堆放沟边或就近填坑处理,不向项目区外运输。

5 结论

（1）项目区设计水平年多年平均地下水资源可利用量为741.08 万m3,设计水平年生活用水量为37.50 万m3,设计水平年农业需水量为338.13 万m3,总需水量为375.63 万m3,地下水资源量大于总需水量。项目区有条件发展农田高效节水灌溉。

（2）项目实施过程中,项目区土方为小面积自平衡,无需从外界客土,动用土方均为建筑物开挖、回填,沟道清淤等小型土方工程,土壤扰动面积小,土方量小,时间短,开挖土方就地回填,回清淤土方就近堆放沟边或就近填坑处理,不向项目区外运输。