青铜峡灌区水土平衡分析的探讨

1、青铜峡灌区水土资源平衡分析的讨论摘要：本文根据青铜峡灌区四水转化的特点和灌区规划的要求，提出灌区节水改造规划的水土资源平衡应进展水资源的3个平衡分析，即水资源供需平衡分析，引水、耗水与排程度衡分析，水资源耗程度衡分析.水资源的3个平衡分析的目的与内容不同，但科学根底与根据都是灌区的四水转化关系关键词：灌区规划四水转化水资源供需平衡随着我国西部大开发战略的施行，水资源的合理利用与优化配置成为其可持续开展的重大问题13.本文结合青铜峡灌区的节水改造规划，对干旱半干旱地区的大型灌区的水土资源平衡的有关问题进展讨论.青铜峡灌区地处宁夏银川平原，属黄河河套(前套)平原的重要组成部分.灌区总土地面积623

2、9k2，现状灌溉面积33万h2，灌区涉及宁夏的3个地级市及11个县(市、区)，是自治区人口集中地与工农业开展精华地区.青铜峡灌区建立开展历史悠久，但工程老化失修，渗漏严重，水资源利用率低，平均灌溉水利用系数只有0.38，水分消费率只有0.62kg/3.青铜峡灌区现状引水量、耗水量约占宁夏引黄灌区的80%左右，也是节水潜力最大的地区，应制定灌区改造规划，积极进展灌区的节水建立，把青铜峡灌区改造成为面向二十一世纪节水高效的新型灌区.1青铜峡灌区四水转化特点与水土资源平衡分析1.1灌区四水转化与特点水土资源平衡分析是灌区灌溉规模论证的主要根据.灌区的四水地表水、土壤水、地下水、大气水(降水与蒸发)的

3、转化关系4,5是灌区水土资源平衡分析的科学根底与根据.青铜峡灌区四水转化形式如图1.本文以下将灌区作为一个整体，根据用水与耗水的性质和特点，将灌区划分为5个单元，即农田灌溉单元(人工灌溉的耕地、林地与草地)、工业用水单元、城乡用水单元、人工环境生态用水单元、自然生态耗水单元.青铜峡灌区的四水及其转化简要说明如下.图1青铜峡灌区四水转化与水资源供需平衡概念地表水是指灌区引用的黄河水、降水形成的地表径流和灌区排水.引用的黄河水在渠道输水过程中，通过蒸发渗漏转化为大气水、土壤水和地下水.降水形成的地表径流一般难以利用、直接由排水沟排出.地下水来源于地表水与降水的入渗补给、灌区外的(山前)侧渗补给，其

4、消耗为通过潜水蒸发补充非饱和带的土壤水、通过侧渗以地下水的形式排入黄河、通过抽水作为工农业的用水水源、通过越层入渗补给深层地下水.土壤水是四水转化的中心环节，来源于地表水的入渗与地下水的潜水蒸发补给.土壤除少量补给地下水外、主要转化为大气水、消耗于蒸发蒸腾.大气水指降水与蒸发蒸腾的水量.灌区的降水除少量入渗补给地下水和排水外，直接蒸发消耗掉.各个单元的蒸发蒸腾总量是灌区最终的水资源消耗量.根据自然条件与水资源利用现状，青铜峡灌区的四水转化有以下特点.灌区年降水量仅180220，而水面蒸发量达10001550.当地地表水资源量约为1.25亿3，降水与山前侧渗的地下水补给量约为0.95亿3.降水在

5、灌区的四水转化中的作用途于次要的地位.灌区的生存与开展完全依靠黄河水的引用，现状引黄河水量6070亿3.灌区内四水转化复杂，特别是地表水与地下水的转化量大、转化频繁.灌区土地资源丰富，分布有大片的荒地，并形成灌区内的自然生态景观.在灌区水资源可利用量一定的条件下，社会经济用水与生态环境用水存在着剧烈的矛盾.在我国依靠引用黄河水的大型灌区中，仅青铜峡灌区具有自流引水和自流排水的条件.目前灌区是“大引大排(排水40亿3左右)，水资源利用不尽合理.1.2青铜峡灌区水土资源平衡分析根据青铜峡灌区四水转化的特点和大型灌区续建配套与节水改造规划的要求，本文提出在灌区水土资源平衡中要进展水资源的3个平衡分析

6、.灌区水资源供需平衡分析.该平衡分析是以往规划中常规进展的，平衡分析的目的是调整国民经济各用水部门与水资源的供求关系.灌区引水耗水排程度衡分析.青铜峡灌区的引水量除灌区工农业用水消耗外，尚有部分水量排入黄河.灌区的引水耗水排程度衡分析的目的是调整部分(灌区)与整体(流域)的资源配置关系.灌区水资源耗程度衡.水资源耗程度衡分析的目的是调整国民经济各部门、国民经济与自然生态的水资源配置关系.转贴于论文联盟.ll.2青铜峡灌区水资源供需平衡分析为了进步水资源的利用效率而又满足社会经济开展的用水要求，必须进展水资源供需平衡分析.在水资源缺乏的情况下，按照以需定供的原那么，合理确定工农业开展规模并进展构

7、造调整.水资源供需平衡关系如图1中粗线所示.2.1灌区可供水量灌区可供水量S为灌区水源工程的可供水量，是地表水的可供水量SS与地下水的可供水量SG之和.S=SS+SG(1)对青铜峡灌区，地表水的可供水量SS即是灌区各干渠的渠首的引黄水量.地下水的可供水量即是由地下水补给量确定的地下水的可开采量(井口).地下水的补给量为当地的降水与山前侧渗的地下水补给量和引黄灌溉的渠系与田间入渗补给量之和，以引黄灌溉入渗补给量为主.引黄入渗补给量GR与引黄水量有关，由下式计算：GR=(1-渠)SS+(1-田)渠SS2式中：渠为渠系水利用系数；田为田间水利用系数；为渠系入渗补给系数.等式右端第一项为渠系渗漏水入渗

8、补给量；第二项为田间水入渗补给量，该项只计自流灌区.渠与渠道衬砌状况有关，与排水量有关，故现状程度年与规划程度年的(1-渠)取值不同.地下水的可开采系数取为0.6，那么地下水的可开采量SG为：SG=0.6(GR+0.95)根据相关参数，计算不同引黄量下相应的地下水补给量与可开采量SG结果如图2.2.2灌区需水量(1)城镇生活用水与需水量.城镇生活用水量UA按城镇人口PA(人)与定额A(L/人d)计算，即UA=365PAA.城镇生活用水的水源有地表水(引黄)和地下水，需水量是根据用水量推算至水源工程(渠首与井口)处的水量.假设地表水与地下水的供水比例分别为s1与g1、相应的水利用系数分别为s1与

9、g1，那么其需水量DA为DA=s1UA/s1+g1UA/g13上式等号右端第一项为地表水的需水量，第二项为地下水的需水量.图2青铜峡灌区地下水总补给量、可开采量与引黄量关系(2)农村生活用水与需水量.农村生活用水量(含家畜用水)亦按人口PA与定额A计算，用水量UB=365PBB，同样考虑不同水源的供水比例s2、g2及相应的水利用系数s2、g2，其需水量DB为DB=s2UB/s2+g2UB/g24(3)工业用水.工业用水按产值Y与万元产值用水定额计用水量U=Y，需水量D与上述计算类似D=s3U/s3+g3U/g35(4)生态环境用水.生态环境用水是指人工灌溉及供水的生态林建立、河湖坑塘及盐碱地改

10、进等用水.根据相应的规划规模，其总需水量(引黄水量)DD规划为6.5亿3.(5)灌溉需水.规划程度年总灌溉面积33.7万h2，自流灌区灌溉面积F1为29.8万h2、扬水灌区灌溉面积F2为3.9万h2.为了充分利用水资源，自流灌区的用水要增加地下水的利用量.自流灌区的净灌溉水量UE1由其面积F1与净灌溉定额1计算，UE1=1F1，需水量(毛灌溉水量)DE1为DE1=s51UE1/s51+g51UE1/g516式中：s51与g51分别为相应的灌溉水利用系数，s51和g51为相应的地表水与地下水的利用比例(待定).由扬水灌区的净灌溉定额2(规划为44403/h2)和灌溉面积F2可计算净灌溉水量UE2

11、=2F2，其需水量DE2为DE2=s52UE2/s52+g52UE2/g527综上所述，灌区的总需水量D为上述各项需水量之和.即D=DA+DB+D+DD+DE1+DE2(8)各部门的需水由地表水与地下水两个水源供应，总需水量D为地表水(引黄)的需水量DS与地下水的需水量DG之和.地表水与地下水的需水量与各部门两种水源供应的比例有关，而地下水的可供水量(可开采量)又取决于地表水的可供水量(引黄量).因此，在多水源的情况下，灌区的供水量与需水量要通过供需平衡分析确定.2.3水资源供需平衡分析为了确定合理的引黄量需进展水资源供需平衡分析，其原那么是水资源有效利用.引黄量过大、地下水的补给量亦大，供需

12、平衡结果水量充裕；引黄量较少时，地下水的补给量也少，供需平衡结果水量缺乏.因此，引黄量确实定，存在着一个平衡点.图3灌区可供水量、需水量与引黄量的关系由前述分析可见，灌区的可供水量与需水量均与引黄量有关.根据分析计算结果，绘出可供水量、需水量与引黄量的关系如图3.分析结果说明，青铜峡灌区合理的引黄量为40亿3(不含大坝与石嘴山火电站的引水)，相应情况下的水资源供需平衡结果如表1.表1青铜峡灌区规划程度年(2022)水资源供需平衡结果转贴于论文联盟.ll.3灌区引水、耗水、排程度衡分析3.1灌区引水、耗水、排程度衡与排水量分析水资源平衡分析确定的引黄量并不是灌区可消耗的水量.国家分配给宁夏自治区

13、的用水指标40亿3，由宁夏引黄用水现状与规划，青铜峡灌区可耗用的黄河水为25.4亿3.可在图1所示的四水转化中改用粗线表示灌区引水耗水排水的平衡关系，此处从略.灌区的引水是指灌区的引黄水量、即SS，灌区的排水是灌区排入黄河的水量、记为DD，灌区的耗水在此所指的是引(引水量)排(排水量)差、记为SD.即：SD=SS-DD(9)表2青铜峡灌区规划程度年(2022)引黄水量与排水量(亿3)如上述，青铜峡灌区规划程度年的引排差维持现状的25.4亿3，灌区的引黄量、耗水量(引排差)与排水量如表2.3.2排水的可能性与不确定性根据19881999年的水文测定与统计资料，点绘灌区的排水量与引黄量的关系如图4

14、.根据图4所示的关系，当灌区引黄量为40亿3时，相应的排水量达17.2亿3.如表2，规划程度年要求的排水量为14.6亿3，较17.2亿3为少，到达规划的排水量的可能性是存在的.图4所示是现状的引水、排水情况.灌区排水组成非常复杂，目前尚无相关的定量关系.在规划程度年，灌区用水管理的加强，灌区退水必然减少；图4灌区排水量与引黄量关系(19881999)农田排水配套建立的完善，农田的排水量有一定程度增加.总体上，将来的排水量将较现状为少.因此，将来的排水量存在着不确定性.规划排水量的实现应通过灌区的引排调度与加强管理来解决，当排水量缺乏(即引排差大于规划确定值)时，其缺乏水量由用水量中扣除.青铜峡

15、灌区具有较好的自流排水条件.灌区维持一定的排水量，有利于全灌区盐分平衡.4灌区耗程度衡青铜峡灌区现状排水量约占引黄水量的62%，因此灌区引水量或可供水量不是可消耗的水资源量.灌区的需水量也不是各用水部门实际的消耗水量.此外，自然生态的用水因不是人工引水供应，在水资源供需平衡中没有计入.因此，前述的水资源供需平衡并不是真正意义的水资源配置.为此补充进展水资源的耗程度衡是必要的.4.1灌区可耗水量灌区的可耗水量约为27.64亿3，包括可利用的黄河水量(引排差)25.4亿3，当地的地表水资源1.25亿3，当地的浅层地下水资源0.99亿3.在以下灌区耗水分析中，除降水产生的地表水及地下水外，未计入降水

16、的直接利用.4.2灌区各项耗水估计灌区的水资源的消耗按前述分为工业用水、城乡生活(城镇与农村)、环境用水、农业灌溉和自然生态植被共5项.(1)工业、城乡生活耗水量.工业、城乡生活的耗水量与用水量的U的比值称为耗水率，故可由用水量与耗水率来估算其耗水量，即=U(10)根据全国的统计资料与本灌区的实际情况，工业和城镇生活的耗水率取为25%，农村生活的耗水率取为90%.(2)环境用水的耗水量.河湖塘库的耗水按年均积水水面的蒸发量估计；防护林建立与盐碱地改进耗水按面积与定额估计.(3)农业灌溉耗水量.农业灌溉耗水根据灌溉面积与净灌溉定额估算.实际上农田作物还消耗地下水(通过潜水蒸发)，故还应计入地下水

17、利用量.(4)自然生态(植被)的耗水量.现状程度年根据灌区内自然生态的面积(统计与遥感资料)、地下水位埋深，按潜水蒸发估计.在规划程度年，由灌区的可耗水量扣去上述各项耗水量后、作为其可消耗于自然生态的水量，其结果用以评价灌区自然生态耗水的可能状况.综上所述，灌区水资源耗程度衡的初步结果如表3.表3灌区水资源消耗平衡(亿3)灌区自然生态的面积约为15万h2，规划程度年可耗水量2.54亿3，相当170，加上降水的直接利用，耗水约300350.自然生态耗水有一定的保证，但并不充分.5青铜峡灌区水土资源平衡分析结果与结论(1)根据前述青铜峡灌区水资源的3个平衡分析，灌区的续建配套与节水改造的施行将有明

18、显的节水效果，灌区的水资源配置与利用将趋于合理.灌区的引黄量由现状的66.4亿3减少到规划程度年的40亿3，减少了40%，对于黄河流域的水量统一调度与管理是有利的；地下水的开采量由现状的3.5亿3增加到5.9亿3，灌区的引黄与地下水的结合运用趋于合理.严格控制用水指标，维持现状的引排差25.4亿3.在采取有力的管理调度措施后，规划的排水量是可以实现的.农田灌溉节水效果显著.以现状的灌溉面积33万h2为基准，综合毛灌溉定额由现状的200253/h2、到规划程度年减少到100803/h2，毛灌溉水量由现状的66.1亿3减少为34亿3，减少了32.1亿3；灌区的综合净灌溉定额由现状的73653/h2减少到52503/h2，节