佳县通镇、王家砭镇及方塌镇供水平衡分析

刘 帆

（佳县水资源服务中心,陕西 佳县 719200）

佳县县域工业基础薄弱,用水集中为生活用水和农业用水。统一供水工程的水源取自县域内的河川、地表径流、天然大气降水和地下水等可利用的水资源。经过水文计算分析后认为,这些可供利用的水源必须有水利调节设施,才能够进行集中管理、旱涝调节。可利用的河水径流多集中在雨季汛期,上下游的水量严重不均衡,时空分布不均。供水系统主要有蓄水工程、引水工程、提水工程、调水工程。针对本县项目区的水文情况,主要矛盾集中在没有大型调节工程,径流量比较难以充分利用,佳芦河天然径流量约50%左右排入黄河,造成损失。

水资源供需平衡分析是指在一定范围内（行政、经济区域或流域）不同时期的可供水量和需水量的供求关系分析。通过可供水量和需水量的分析,弄清楚水资源总量的供需现状和存在的问题；通过不同时期不同部门的供需平衡分析,预测未来,了解水资源余缺的时空分布；针对水资源供需予盾,进行开源节流的总体规划,明确水资源综合开发利用保护地主要目标和方向,以期实现水资源的长期供求计划。

1 水土资源分析

1.1 供水量分析

项目区分布在佳芦河两岸,项目可供利用的水资源由河川径流、天然大气降水和地下水三部分构成,根据多年水文观测资料,全年按月份统计佳芦河径流量以及方塌片区和毛国川片区所需水量分析如下。

（1）河川径流

佳芦河属于黄河支流,发源于陕西省榆林市榆阳区双山乡断桥村。流经陕西省榆林市榆阳区、佳县,在木场湾村入黄河,河流全长93 km,境内流程62.8 km,有支毛沟2046 条；平均比降6.28‰。佳芦河是项目区富水最集中的河川径流。佳芦河支流史家沟、雷家坬沟、北沟、康家沟等4 条沟道为常年流水沟道,在项目区内均匀地分布,为佳芦河提供了最基本的水源保证。

根据水质化验资料结果,径流水质的矿化度为0.559 mmol/L,pH 值为8.0 稍微偏碱性,总硬度值为67 mg/L,综合分析其水质良好,适用于农业灌溉用水。佳芦河平均年径流量4118.7 万m3。

项目区逐月年平均径流量统计图1。

图1 佳芦河逐月径流量统计

（2）天然大气降水

项目区多年平均降水量为402.1 mm,平均径流深92.7 mm,地表径流量66.09 万m3,这些地表径流最终流入河川径流量,较少污染,水质情况比河川径流稍好,如能够进行充分调蓄,能够为区内农业灌溉提供水源做出贡献。

（3）地下水

项目区内三叠系—侏罗纪基岩出露,主要分布在黄河和佳芦河阶地。地下水主要为三叠系—侏罗纪碎屑岩裂隙潜水和第四系冲积层孔隙潜水。地下含水层深32 m,埋深9 m,单井出水量可达到300 m3/d～500 m3/d。可开采量6253 万m3,占全县地下水可开采量的87.6%,开采模数约7.0 万m3/（a·km2）。河床周边地下浅层潜流丰富,河床30 m内潜水活跃,渗透系数大于10 m/d。

总的来说,项目区水资源总量较大。开采区域为项目区向周围外延50 m,水资源总量为1699.0 万m3,项目区可采水资源总量44.52 万m3,实际可利用量为31.16 万m3,约为开采量的70%。水质化验资料显示矿化度1.117,pH 值8.0,总硬度67 mg/L,适用于农业灌溉。佳芦河年径流量达1654.48 万m3,但季节分配变率较大,为缺乏控制性的水资源调蓄工程。

综合考虑样本国家的地域位置、经济状况、文化以及数学教育背景等因素，除中国之外选取了5个代表性国家：澳大利亚、英国、新加坡、美国、南非（选取的6个国家以国家代码首字母进行排序，分别是澳大利亚、中国、英国、新加坡、美国、南非），6个国家基础教育阶段主体学制以及研究选取的国家数学课程标准文本如下（为了全文行文一致，各国均根据学制按年级顺序排列）．

1.2 灌溉设计标准

项目区主要属黄土丘陵沟壑区,根据本区水资源现状和相关标准,设计灌溉保证率50%,采用非充分灌溉方式。

2 需水量计算

需水量由作物灌溉需水量、人畜生活用水量、工业需水量和生态需水量四部分组成。

2.1 灌溉用水量分析计算

根据水利设施现状,本着尽可能利用现有设施,节约投资的原则,同时考虑当地干旱缺水环境和农地耕种习惯,确定原灌溉区采用明渠输水,覆膜灌溉的方式进行灌溉。新发展井灌区采用暗管输水,覆膜灌溉的方式进行灌溉。参考陕北地区作物一般灌溉制度,根据当地作物生长规律、生长期需水和作物种植比例情况,结合当地种植经验和灌渠试验资料,综合分析计算。

（1）灌溉面积确定

根据项目区目前种植结构、种植习惯结合佳县工农业发展计划,初步拟定灌区各作物种植比例：育苗维持现状种植面积不变,其余大田作物为高粱、玉米、烤烟和蔬菜,种植比例分别为28%、58%、10%、4%。复种指数100%。各种作物种植面积见表1。

表1 各种作物种植面积表 单位：亩

（2）灌溉制度设计

灌区作物灌溉定额,主要参考陕北地区作物灌溉制度,并根据灌溉区当地的多年种植经验,结合灌渠试验资料确定在灌溉保证率50%下的灌溉制度。因该区属季节性缺水地区,灌溉采用非充分灌溉并采取节水灌溉方式,主要抓住作物的关键需水期进行灌溉。

（3）灌溉用水量

灌溉设计年需水量计算：

式中：Wm为毛灌溉用水量,m3；Wj为净灌溉用水量,m3；m为设计灌溉定额,m3/亩；A 为该作物的灌溉面积,亩；ηc为灌溉水利用系数,方榻片井灌取0.89,毛国川片渠灌为0.7。

按照上述灌溉制度、定额、种植比例、灌溉用水量计算原则,分区统计用水期3 月～8 月非充分灌溉用水过程推算汇总表见表2。项目区规划灌溉面积为299.55 万m2,年总灌溉毛需水量（P=50%）67.963 万m3。

2.2 工业用水

根据佳县国土资源局提供工业用水情况：砖厂、楼板厂、苦菜杏仁厂、焦化厂和盐化厂等用水主要集中在3 月～10 月份,用水量约为187.56 万m3/a。其中方踏片约75 万m3/a,毛国川片约112.56 m3/a。

2.3 其它用水量分析计算

其它用水主要集中于人畜饮水、工业用水和生态等其它用水。根据陕西省用水定额和佳县实际情况计算出项目区其它用水总量为75.22 万m3。其中人畜饮水用水量8.32 万m3,见表3,此外尚有草地、林地和其它生态用水预留总量66.9 万m3/a。其中方踏片26.7 万m3/a,毛国川片40.2 万m3/a。

表3 项目区人畜饮水水量计算表

2.4 总的需水量分析

通过以上分析,项目区总的需水量为329.277 万m3/a,各分项用水量见表4。

表4 项目区总需水量汇总表 单位：万m3/a

3 供需平衡分析

项目区两片分布在佳芦河两岸,均取用佳芦河水和河岸浅层地下水,水源条件一致,用水区域分布均衡项目区水源主要是河川径流和地下水,项目整理区河川年径流量1654.48 万m3,可用地下水资源量为44.52 万m3,水资源总量1699.0 万m3。

水资源平衡计算从项目区水资源总体平衡分析知：项目区总需水量330.743 万m3（其中农业用水67.963 万m3、工业用水187.56 万m3、人畜用水8.32 万m3、生态用水66.9 万m3）,水资源总量约1699 万m3,从水资源的总量分析：水资源总量能满足需水要求。

3.1 方塌片供需平衡分析

依据当地实际经验和观测结果,因缺少必要的水利调节设施,佳芦河天然径流量可利用量约占天然径流量总量的50%。从总体分析可知水资源总量能满足需水要求。但佳芦河径流多以暴雨形势出现,径流量在时空分布上变化较大,主要集中在汛期,水量暴涨暴落且项目区没有大型水源调节工程,径流量较难利用。5 月份是作物生长的关键期,用水量较大,而天然径流量却偏小,虽然加大了地下水的用量,但仍缺水0.84 万m3,根据方塌片的地形和地势条件,通过修建1.2 万m3的蓄水池解决缺水问题。

3.2 毛国川片供需平衡分析

经调查,毛国川片佳芦河两岸不适宜打大口井,因此不把地下水作为毛国川片灌溉水源,而人畜饮用水采用现有水井。在供水平衡分析时分为人畜用水和灌溉、工业及生态用水平衡分析两部分。佳芦河天然径流量可利用量约占天然径流量总量的50%。5 月份是作物生长的关键期,用水量较大,而天然径流量却偏小,虽然加大了地下水的用量,缺水5.63 万m3,目前毛国川片现有雷家坬水库仅能解决1.6 万m3的缺水量,结合毛国川片的地形和地势条件,仍需修建4.0 万m3的蓄水池解决缺水问题。

4 结论

佳县是陕西省贫困县,对佳县通镇等3 个镇供水,供水项目取自河川径流、天然降水和地下水等水资源,水质能够满足人畜及灌溉要求。项目整理区河川年径流量1654.48 万m3,可用地下水资源量为44.52 万m3,水资源总量1699.0 万m3。项目区总需水量330.743 万m3,水资源总量约1699 万m3,从水资源的总量分析水资源总量能满足需水要求。但因缺少必要的水利调节设施,可利用佳芦河天然径流量约50%,但佳芦河径流多集中在汛期,时空分布不均,项目区无大型调节工程,径流量较难利用。方塌片区用水量较大,虽加大地下水的用量,仍缺水0.84 万m3,通过修建1.2 万m3的蓄水池可以解决缺水问题；毛国川片区缺水5.63 万m3,通过修建4.0 万m3的蓄水池达到解决缺水问题。