水资源供需平衡分析

1、节水灌溉项目可行性研究报告中的水资源供需平衡分析郭志勇（临颍县农水技术推广中心 河南省 临颍县 462600） 【摘要】本文通过对水资源供需平衡分析的概念、内容及一般原则进行详细的阐述，分析在编制可行性研究报告中存在的问题，对今后编制节水灌溉项目可行性研究报告具有着积极的指导意义。 关键词 水资源供需平衡分析；概念及分析原则；存在问题水资源供需平衡分析是节水灌溉项目中可行性研究报告的一项重要内容，通过对项目区的水资源状况及供水保证率的分析评价，来确定项目是否可行及拟采取的治理措施，它是节水灌溉项目前期工作中不可或缺的一项基础性工作。 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)

2、不同时期的可供水量和需水量的供求关系分析。其目的是：(1)是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；(2)是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；(3)是针对水资源供需矛盾，进行开源节流的总体规划，明确水资源综合开发利用保护的主要目标和方向，以期实现水资源的长期供求计划。 水资源供需平衡分析的内容包括用水分析、来水及供水分析、来水与用水平衡分析三部分。 1 基本概念1.1水平年。水平年是水利工程规划中用于确定规划基准和规划目标的一项指标，分为现状水平年和规划水平年。规划水平年通常又分为近期水平年和远期水平年。 现状水平年。现状水平年

3、主要用于现有自然条件、社会经济环境现状及工程现状的评价和工程实施后的经济社会效益及环境生态影响的分析对比。通常选择开始规划工作时的当年或资料比较齐全的最近年份作为现状水平年。 规划水平年。规划时所设定的目标年。通常按预期的规划水平年社会经济发展水平，进行水资源预测分析和相应的工程规划。一般分为近期规划水平年和远期规划水平年，多以编制规划后的5-10年为近期水平年，以编制规划后的15-20年或更远的年份为远期水平年。 1.2水资源量。水资源量是指当地由于降水而形成的地表水和地下产水量。它是确定可供水量的基础，对于平原井灌区往往采用当地的降雨资料进行推算。地下水分为孔隙水、裂隙水和溶洞水。平原井灌

4、区主要利用的是孔隙水，即存在于松散岩层或土壤孔隙中的地下水。根据地下水的埋藏条件，孔隙水又分为潜水和层间水。潜水。指在地表以下第一个稳定的隔水层以上含水层中的地下水，又称浅层地下水其补给来源主要靠大气降水，也可从附近河道、坑塘的地表水入渗补给。层间水。指埋藏于两个隔水层之间的地下水，分为有压层间水和无压层间水。其补给区是在含水层露出地面的地方，补给比较困难，一般不主张开采。因此，地下水资源量通常只考虑浅层地下水，估算补给条件和含水层的特性采用水量平衡原理进行。1.3作物需水量：是指作物在全生育期或某一时段内正常生长所需的水量，它包括消耗于植株蒸腾量和株间蒸发量(合称为腾发量)。植株蒸腾是指作物

5、根系从土壤中吸收，再通过叶片的气孔扩散到大气中去的现象。有实验证明，作物根系吸入的水分有99%以上消耗于蒸腾，留置作物体内的水量不足1%；株间蒸发是指植株间土壤或田面的水分蒸发。植株蒸腾和株间蒸发都受气象因素影响，但蒸腾因植株繁茂而增加，株间蒸发却刚好相反，二者互为消长。作物需水量的大小与气象条件、土壤含水状况、作物种类及其生长发育阶段、农业技术措施等有关。这些因素对需水量的影响是互相联系、错综复杂的。目前农作物需水量可以通过田间实验来确定，它是决定灌溉用水量、灌溉引水量的重要的参数，也是进行地区水资源，1.4灌溉制度：是指作物播种前及全生育期内的进行适时适量灌水的一种制度，它包括灌水定额、灌

6、水时间、灌水次数和灌溉定额。灌水定额为一次灌水在单位面积上的灌水量(m3亩)，灌溉定额则是全生育期内多次灌水定额之和。作物需要的水量通常先是由降雨满足，不够的才由灌溉补充。灌溉制度是确定灌溉用水量的直接依据，也是觉定灌溉工程规模最直接的因素。同样的作物，由于气象、土壤以及水文等自然条件不同灌溉制度也不同；不同的作物在相同的地区、相同的自然条件灌溉制度也不同。确定灌溉制度的方法通常采用实验或计算方法获得，如果项目区内有灌溉实验资料，可以直接采用。如果没有则采用水量平衡原理分析确定。1.5灌溉用水量：是指灌溉面积上需要提供给作物的水量，其大小及其在年内的变化情况，与各种作物的灌溉制度、灌溉面积以及

7、渠系水利用系数等因素有关。一种作物一次田间灌水量(称净灌溉用水量)M净可用下式求得：M净=m式中 m作物某次灌水的灌水定额，m3亩；· 该作物的灌溉面积，亩 1.6毛灌溉水量 灌溉水要经过各级渠道输送到田间，由于在渠道输水过程中的各种损失(渗漏、蒸发等)，因此引水量(亦可称作毛灌溉水量)必然大于田间的净灌溉水量。M毛=M净水式中M净净灌水量，m3；水灌溉水利用系数，1.7灌溉设计保证率。它是有关灌溉工程设计标准的一种主要表达方式，是指灌区多年供水过程中，供水得到保证的年数占总年数的百分数，例如，设计保证率85%表示灌溉设施在长期运行过程中平均每100年中可保证85年正常供水。常用下式

8、计算：P=m/(n+1)*100%式中P供水保证率；m保证正常供水的年数；n供水总年数。 灌溉设计保证率通常是根据当地的自然条件和社会经济发展水平，参照有关规范制定的，如果水资源供需平衡分析的结果不能满足要求，就要对灌溉设计保证率进行适当的调整。具体可参照GB50288-99«灌溉排水工程设计规范»所规定的数值。+ 1.8灌溉水利用系数 灌溉水利用系数是衡量灌溉水利用效率的一个指标，是指灌区灌入农田的有效水量与灌区各水源实际取用的毛灌溉用水量之比。平原井灌区一般用田间水利用系数反映灌溉水利用系数，田间水利用系数是实际灌入田间有效水量和末级管道放出水量的比值。它的大小与各级渠

9、道的长度、沿线的土质和水文地质条件，渠道工程状况(配套、管道等)以及灌溉管理的水平等有关。在田间工程完善、灌水技术良好的条件下，旱作农田的田间水利用系数可达到0.95以上。2水资源供需平衡分析的一般原则水资源供需平衡分析涉及社会、经济、环境生态等方面，不管是从可供水量还是需水量方面分析，牵涉面广且关系复杂。因此，供需平衡分析应遵循以下原则： 近期和远期相结合流域和区域相结合综合利用和保护相结合 对于情况较复杂的地区，往往需要根据自然条件、水源情况和灌溉系统的构成，将项目区分为若干个分区，分别进行水资源供需平衡分析。平原井灌区情况比较单一通常不用分区，一般按照先地表水再地下水的顺序进行调配计算。

10、当项目区内有多个用水部门时，一般先按照先居民生活用水，再农业灌溉用水、工业用水和其他用水的顺序进行调配使用。但节水灌溉项目以改善农业生产条件为目的，当水资源有限时，农业灌溉用水必须得到满足，这是项目立项的前提。如果农业灌溉用水不能得到满足，则应考虑缩小项目区的范围。不同频率系指水文资料统计分析中的不同频率。通常可选取如下几种频率，即P：50，P：75，P：90或95，以代表不同的来水情况，当有长系列的来水资料时应尽量以月或旬为时段进行长系列调节计算，分析多年的灌溉保证程度。当资料有限时可按照年降雨量或年综合灌溉定额选择平水年(P=50)、中等干旱年(P=75)和特大干旱年(P=95)等典型年以

11、及灌溉设计保证率相应的年份进行调节计算。根据计算结果，如果规划水平年灌溉设计保证率不能得到满足，就要考虑调整在项目区的范围或种植结构，或适当降低灌溉设计保证率。节水灌溉项目由于单项工程投资小，工程规模不大，往往属于某个独立灌区的一部分，或与其它区域共用水源。因此，其水资源供需平衡分析，通常要将项目区与其它共用水源一起进行。3用水量分析与预测按照用水部门的不同，用水通常分为灌溉用水、工业用水、生活用水和生态用水。节水灌溉项目由于项目区范围不大，大部分情况下只有灌溉用水，而没有工业用水、生活用水和生态用水。各种用水方法的分析预测方法如下：农业灌溉用水。农业灌溉用水是指灌溉土地需从水源取用的水。灌溉

12、用水量受土壤、水文地质、气象条件、灌溉面积、作物种植情况等因素的影响，与灌水定额有关。灌水定额通常有两种方法确定:一是根据作物的需水量通过分析灌溉制度确定;二是采用当地的灌溉实验资料。工业用水。有的项目区会有少量的工业企业用水情况存在，在进行水资源供需平衡分析时就应当加以考虑。当然，在节水灌溉项目区即使有工业用水要求，一般也都是规模不大企业，这时可按照当地工业用水定额和相关产品的预期产量进行估算。生活用水。生活用水包括农村居民和农村牲畜用水。根据当地的日用水定额以及人口和牲畜数进行估算。人口和牲畜数可采用当地政府部门提供的统计数据。生态用水。节水灌溉项目本身对生态系统的影响不大，但如果项目区内

13、有生态用水的要求，也应考虑进去。对于河道内生态用水，可采用最枯年天然天然径流进行估算，或将河流年最小月均流量的多年平均值作为河流的基本生态环境用水量。4可供水量分析可供水量是指通过各类水源可以提供给项目区各个用水部门使用的水量，包括水库、塘堰、河流渠道引水工程、机井工程等提供的水量。它受到天然来水和工程规模两方面的影响，其中工程是关键，没有工程就没有供水。经常有人把可供水量与天然来水量或径流量或水资源量相混淆，区别二者的关键就是看是否有供水工程。供水工程一般有以下几种：蓄水工程。包括水库和塘堰等。水库的可供水量取决于取水口的过流能力和水库的蓄水情况，而水库的蓄水情况则受到天然径流和各类用水量的

14、影响呈动态变化。因此，水库可供水量的计算一般应通过调蓄演算确定。调蓄演算就是是水资源供需平衡分析的过程。塘堰的可供水量采用复蓄次数法求得。引水工程。河流渠道引水工程的可供水量取决于进水闸的过流能力和闸前水位。引水工程由于没有调蓄作用。一般选择灌溉临界期根据河流水位和引水闸的水力特性分析其可供水量。机井工程。机井的可供水量取决于地下水的埋深、地下水含水层的特性和机井的提水能力。一般可通过抽水试验来确定。现状水平年的可供水量若有实测运行记录的，可直接采用实测资料，没有实测资料的则需要通过分析确定。规划水平年的可供水量则需要考虑项目建设中是否有新建水源工程如果有则需要将这些供水条件的变化考虑进去，重

15、新分析规划水平年的可供水量。5水资源平衡分析中容易出现的问题在编制节水灌溉可行性研究报告过程中，水资源平衡分析方面容易出现的问题主要有以下几种;可供水量概念不清，误认为水资源量就是可供水量，没有结合具体水源工程的供水能力进行分析。可供水量、用水量的分析方法和依据不清，甚至没有说明而直接给出结果，无法判断结果的合理性。现状水平年的供需平衡分析未能结合项目区存在的问题进行，分析完后仍然看不出又缺水的问题。灌溉水利用系数的取值较随意，特别是项目建成后工程条件的改善对灌溉水利用系数的影响缺乏分析。 水资源平衡分析往往以社会经济系统为对象，强调以需定供的思想，以开采为手段来保障社会经济需水，忽视了包括水体本身在内的自然生态环境系统对水资源的数量和质量的要求，造成一系列的生态失衡与水环境恶化，进而影响到水资源的可持续利用。6结束语在编制节水灌溉项目可行性研究报告时正确把握水资源供需平衡分析的概念、内容及一般原则方法，尽可能避免出现上述问题。对水资源进行评价和