甘肃盈科灌区水资源供需平衡计算分析

杨海源

(甘肃省张掖市甘州区盈科水利管理所，甘肃 张掖 734000)

盈科灌区作为甘肃省大型灌区，覆盖甘州区农村经济较为发达的地区，灌区不仅担负着农田灌溉任务，而且还担负着向农村城镇生活和工矿企业供水的任务。随着城乡经济的发展，非灌溉用水将进一步增加，盈科大型灌区已成为当地经济和社会发展的命脉。灌区自运行以来，工程老化程度及建设规模与续建配套资金投入不协调，大部分灌排渠系已经老化，严重影响灌区整体效益的发挥，已不能适应国家对大型灌区现代化管理的要求，进行节水改造十分必要。而进行灌区水资源评价和水资源供需平衡计算是进行节水改造的重要基础。

1 灌区所属流域概况

黑河是我国西北地区第二大内陆河，发源于青藏高原北部的祁连山中段，流经青海、甘肃、内蒙古三省(区)。流域南以祁连山为界，北与蒙古人民共和国接壤，东西分别与石羊河、疏勒河流域相邻，范围介于东径96°40′～102°04′，北纬37°45′～42°40′之间。涉及青海、甘肃、内蒙古三省(自治区)，流经青海省的祁连县，甘肃省的肃南、山丹、民乐、甘州、临泽、高台、金塔县(区)，和内蒙古自治区的额济纳旗。东起山丹县境内的大黄山与石羊河流域接壤，西部以嘉峪关境内的黑山为界与疏勒河流域相邻，南起青海祁连县境内的祁连山南北分水岭，北至中蒙边境，流域总面积14.3万 km2。

2 灌区水资源状况评价

盈科大型灌区位于甘肃省河西走廊中部的黑河东岸，从东西南三面环绕甘州区市区，海拔在1 440～1 600 m之间，地势南高北低，属祁连山前冲洪积平原。灌区东西长17.4～33.5 km，南北宽14.2～66.4 km，占地约1 694 km2。灌区以引黑河水源灌溉为主，井水泉水补给为辅，设计灌溉面积31.44万亩，实际灌溉面积31.44万亩。盈科灌区辖新墩、长安、三闸、梁家墩、乌江等11个乡(镇)104个行政村和1个国营林场，总人口14.1万人，是张掖市重要的粮食、瓜果蔬菜生产基地。

2.1 地表水资源量

根据黑河干流出山口莺落峡水文站1945-2014年(n=70年)径流资料统计分析，

多年平均流量Q=50.1 m3/s，多年平均径流量15.8亿 m3，Cv=0.163。平水年(P=50%)时，Qp=50%=49.6 m3/s，Cv=0.16，Cs=2Cv，Wp=50%=15.64亿 m3。选取1977年典型年进行同倍比放大计算出的设计平水年P=50%情况下月、年径流成果如表1。

表1 黑河莺落峡站设计平水年(P=50%)月年径流量

2.2 地下水资源

采用均衡法计算盈科灌区地下水资源量，均衡区边界与灌区边界基本吻合，均衡面积485 km2。根据均衡法计算结果，盈科灌区地下水补给总量为10.76亿 m3/a，天然排泄量为10.35亿 m3/a，天然补给差为0.41亿 m3/a，现状条件下地下水的允许开采量为0.568亿 m3/a。

2.3 灌区可利用水资源总量

根据《甘州区水务局关于下达局属各单位2015年2020年2030年水资源管理控制指标的通知》，2020年盈科灌区可利用的水资源总量为18 208万 m3，其中地表水11 836万 m3，地下水6 372万 m3。

3 灌区水资源供需平衡分析

本次供需平衡分析以2019年和2020年分别作为现状水平年和设计水平年。根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-2018)规定，以旱作物为主的缺水地区，其灌溉设计保证率取50%～75%。由于盈科灌区属于缺水地区，故灌区设计灌溉保证率取50%。根据《村镇供水工程设计规范》(SL687-2019)规定，城乡生活供水保证率取P=95%。

3.1 灌溉面积

盈科灌区现状有效灌溉面积为31.44万亩，其中农田面积28.28万亩，生态面积3.16万亩，盈科灌区灌溉面积统计表见表2。

表2 盈科灌区灌溉面积统计表 万亩

3.2 现状年供需平衡分析

3.2.1 农田灌溉需水量

1)灌溉制度

盈科灌区现状农田灌溉制度是根据该灌区近年来实际的灌溉定额和灌水次数及现状种植比例，并参考了灌溉实验资料分析确定的。盈科灌区种植的主要作物有小麦、玉米、带田、经济作物等，灌溉方式有渠灌、管灌和滴灌。渠管灌灌溉制度见表3、滴灌灌溉制度见表4，灌水率见图1。

图1 盈科灌区灌水率图

表3 盈科灌区渠管灌灌溉制度表

2)灌溉水利用系数

确定灌溉水利用系数，必须首先确定各级渠道的渠道水利用系数和田间水利用系数。各级渠道的渠道水利用系数根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-2018)规定推荐的下列公式计算。

η0=1-σL

(1)

式中：σ为渠道单位长度损失率(%/km)；L为渠道工作长度(km)。

灌区现状渠道水、田间水、灌溉水利用系数是在灌区实测资料的基础上，按上述计算公式复核后确定的，根据各干渠渠系，逐段逐级计算得渠系利用率后，再根据各渠系控制灌溉面积加权平均后得灌区渠系水利用率，然后乘以田间水利用系数后得到灌区渠灌灌溉水利用系数。盈科灌区以地表水和地下水为灌溉水源，地下水渠灌灌溉水利用系数取0.75，管灌灌溉水利用系数取0.80，滴灌灌溉水利用系数取0.90。盈科灌区地表水灌溉水利用系数见表5。

3)农田灌溉需水量计算

据灌区灌溉制度、灌溉水利用系数和灌溉面积计算可得，盈科灌区农田灌溉需水量为17 417万 m3，其中：渠管灌灌溉需水量为15 305万 m3；滴灌灌溉需水量2 112万 m3。

表4 盈科灌区滴灌灌溉制度表

表5 盈科灌区现状灌溉水利用系数表

3.2.2 生态需水量

1)灌溉制度

盈科灌区现状生态灌溉制度是根据该灌区近年来实际的灌溉定额和灌水次数及现状种植比例，并参考了灌溉实验资料分析确定的，生态灌溉以地下水管灌为主，具体灌溉制度见表6。

2)生态灌溉需水量计算

盈科灌区生态灌溉面积3.16万亩，净灌溉定额为234 m3/亩，灌溉水利用系数为0.80，灌溉需水量为923万 m3，因此盈科灌区生态灌溉需水量为923万 m3。

3.2.3 生活需水量

现状年盈科灌区总人口14.1万人，大牲畜(牛、马、驴、骡、骆驼)2.64万头，猪3.82万头，羊12.2万只，农村人口用水定额为45 L/d·人，大牲畜用水定额为40 L/d·头、猪30 L/d·头，羊8 L/d·只。管网漏失水量、未预见水量和水厂自用水量分别取10%、8%、5%计，经计算现状年盈科灌区城乡生活需水量为434万 m3。

表6 盈科灌区现状年管灌灌溉制度表

3.2.4 供需平衡分析

根据项目区可利用水资源量和灌区需水量，对项目区水土资源进行平衡分析。盈科灌区2019年总需水量18 774万 m3，可供水量18 208万 m3，缺水量566万 m3。

3.3 设计水平年供需平衡分析

3.3.1 农田灌溉需水量

1)灌溉制度

设计年水平年项目区灌溉面积和灌溉制度仍维持现状，灌溉制度见表3和表4。

2)灌溉水利用系数

根据项目建设任务，项目实施后灌溉水利用系数提高。盈科灌区以地表水和地下水为灌溉水源，地下水渠灌灌溉水利用系数取0.80，管灌灌溉水利用系数取0.85，滴灌灌溉水利用系数取0.90。项目实施后项目区地表水灌溉水利用系数见表7。

表7 盈科灌区设计年灌溉水利用系数表

3)农田灌溉需水量计算

据灌区灌溉制度、灌溉水利用系数和灌溉面积计算可得，盈科灌区农田灌溉需水量为16 956万 m3，其中：渠管灌灌溉需水量为14 863万 m3；滴灌灌溉需水量2 093万 m3。

3.3.2 生态灌溉

设计年项目区生态灌溉面积和灌溉制度仍维持现状，盈科灌区生态灌溉面积3.16万亩，净灌溉定额为234 m3/亩，灌溉水利用系数为0.850，灌溉需水量为869万 m3，因此盈科灌区生态灌溉需水量为869万 m3。

3.3.3 生活用水

预测设计水平年盈科灌区总人口14.2万人，大牲畜(牛、马、驴、骡、骆驼)2.66万头，猪3.86万头，羊12.3万只，农村人口用水定额为50 L/d·人，大牲畜用水定额为40 L/d·头、猪30 L/d·头，羊8 L/d·只。管网漏失水量、未预见水量和水厂自用水量分别取10%、8%、5%计，经计算现状年盈科灌区城乡生活需水量为487万 m3。

3.3.4 供需平衡分析

根据项目区可利用水资源量和灌区需水量，对项目区水土资源进行平衡分析。盈科灌区设计水平年总需水量18 312万 m3，可供水量18 208万 m3，缺水量为104万 m3。

4 结语

盈科灌区是一个以农业生产为主的地区，灌溉历史悠久，为典型的农业灌溉区。灌区水资源有限，干旱缺水是制约灌区农业、农村经济发展的关键性因素。灌区现状缺水现象较为严重,灌区缺乏必要的配套设施导致用水短缺问题显著。对灌区实施节水配套改造意义重大。在充分论证水资源状况，进行水资源供需平衡计算的基础上，通过实施合理节水配套项目建设,对灌区进行以节水为中心的续建配套和现代化改造，可把有限的水资源配置到最需要的地方和效率更高的环节和用途，实现灌区水资源在区域经济社会发展中的优化配置和可持续利用。