张家川县龙山高效节水灌溉马河灌区水资源供需平衡分析_汪元平
(2021 年第 14 期 总第 619 期)农业科技与信息
Agricultural Science-technology and lnformation
张家川县龙山高效节水灌溉马河灌区
水资源供需平衡分析
汪元平
(甘肃省张家川县水务局,甘肃 张家川 741500)
摘 要:本文主要通过对马河灌区水资源供需平衡进行分析论证,结合工程区高效节水灌溉用地现状,
对地下水能否满足灌溉需求进行研判。
关键词:马河灌区;水资源;供需平衡
中图分类号:S273 文献标识码:A 文章编号:1003-6997(2021)14-0082-03
DOI:10.15979/j.cnki.cn62-1057/s.2021.14.031
1 项目概况
张家川县龙山马河灌区高效节水灌溉工程位于张家川县西部清水河Ⅱ级阶地,面积 76.33 hm2。其中,苹果种植面积 63 hm2,大樱桃种植面积 13.33 hm2,灌溉模式全部为滴灌。根据灌溉周期以及灌水定额等综合分析,马河灌区拟需灌溉水量约为 1.74万m3/a。根据灌区水文地质踏勘,结合清水河流域水资源特点,清水河地表水丰水期水量较大,泥沙含量大,矿化度高,一遇暴雨地表水浑浊度高,水质差,且在干旱季节枯水期清水河地表水量小且时有断流现象,水量难以完全保证。因此,选用水量较为稳定、水质较好的地下水作为供水水源,在张家川县清水河右岸Ⅰ级阶地打水源井 2 眼,单井出水量按 15 m3/h 考虑。
2 马河灌区水资源现状分析
马河灌区位于清水河流域内,全年降雨平均量
为 551.36 mm,降雨主要集中在汛期(6—9 月),此时
由于上游石峡水库调节汛期库容,会适当地开闸泄洪,泄洪时河流水量一度能达到 20~30 m3/s,平时河流来水量为 3~5 m3/s。张家川县水资源 1.27 亿m3,地表水占 97%,达到 1.23 亿 m3,但利用率不足,仅为 24.3%(P=50%)。由于地表水利用率低,只能开采地下水补给,而地下水资源总量仅为 0.04 亿 m3,加之张家川县地理条件和时空分布的各项因素,水资源量总体呈现东部富余西部短缺态势,用水量却与之相反,全县水资源存在供需不平衡等矛盾日益突出。
3 马河灌区现状水资源供需平衡分析
3.1 地下水资源分析与计算
3.1.1 水文地质参数的确定 马河灌区参考张家川县所作的水文地质详查、水源地勘查、水源地论证等实际勘探、实验及测试所得的数据,选用各类参数如表 1 所示。
3.1.2 地下水水量均衡计算
均衡区:以清水河马河村上游段面与马河村下
表 1 马河灌区选用水文地质参数
参数 渗透系数
名称 K(m/d)
给水度
(μ)
降水入渗系数
(α) 0.132
灌溉入渗系数
(β)
地貌单元
河漫滩
选用值 27.39 0.12
0.106
0.100 I 级阶地
收稿日期:2021-03-26
作者简介:汪元平(1986-),男,甘肃张家川人,工程师,主要从事水资源分析论证及水利工程建设管理、规划
设计等工作。
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游河道束窄段断面区间为均衡区。
均衡期:以一个水文中等枯水年(P=85%)作为均衡期,地下水均衡要素以近几年的平均量来进行计算评价,保证均衡区内最近时段内地下水的均衡状况。
均衡式:
(Q 径入 +Q 河补 +Q 洪渗 +Q 雨渗 +Q 灌入)-(Q 径出 +Q 开采)=
△Q 储
式中,Q 径入、Q 径出为均衡区上、下断面径流流入、流出量(万 m3/a);Q 河补为地表水入渗补给量和地下水向地表水的排泄量(万 m3/a);Q 洪渗为地表水洪流入渗补给量(万 m3/a);Q 灌入、Q 雨渗为灌溉渗漏、降水入渗补给量(万 m3/a);Q 开采为人工开采量(万 m3/a);
△Q 储为储存量变化量(万 m3/a)。
3.2 均衡要素的计算
3.2.1 河谷地下水径流流入量(Q 径入)、流出量(Q 径出)
采用断面法,根据达西公式计算:
Q=KHBI
式中,H 为含水层厚度(m);B 为断面宽度(m);I 为
断面处地下水水力坡度(‰)。
地下水径流流入量计算结果如表 2 所示。
3.2.2 降水入渗补给量(Q 雨渗) 利用公式 Q 雨渗 =P
(年降水量)×a(入渗系数)×F(入渗面积)计算,降
水量采用 551.36 mm,取 CS=2.0 CV,CV=0.20,P=85%
保证率的降雨量P=446.6 mm;计算结果见表3。
3.2.3 灌溉入渗补给量(Q 灌) 利用公式 Q 灌 = 灌溉定额×入渗区面积×入渗系数(β)计算。根据马河灌区主要为果树采用滴灌形式灌溉(p=85%)灌溉定额取 1 080 m3/hm2,计算结果见表 4。
3.2.4 河流入渗补给量(Q 河补) 根据地下水位与清水河地表水位高程,确定出河流入渗补给段,利用达西公式计算补给量(见表 5)。
3.2.5 洪水渗漏补给量(Q 渗洪) 根据调查资料,确定出洪水补给潜水段,引用半无限非稳定流渗透公式计算洪水渗漏补给量。计算公式:
q=0.408 5H0[kμ(3H+2H0)t]1/2
式中,Q 为一次洪水一侧单宽渗漏补给量(m3);H0为洪水位与潜水位之差(m);K 为潜水含水层渗透系数(m/d);μ 为给水度;H 为洪水补给初期潜水含水层厚度(m);t 为洪水时间(d)。
经计算,均衡期内,清水河雨洪时间为 45 d,洪
流渗漏补给总量为 1.2 万 m3/a。
表 2 地下水径流流入量计算结果
断面位置 |
含水层厚度 |
断面宽度 |
水力坡度 |
渗透系数 |
径流量 |
|
(m) |
(m) |
(‰) |
(m/d) |
(万 m3/a) |
马河村上游断面处(Q 径入) |
4.0 |
50 |
4.73 |
27.39 |
2.59 |
马河村下游河道束窄断面处(Q 径出) |
3.5 |
30 |
4.51 |
26.15 |
1.24 |
表 3 大气降水入渗补给量计算
均衡区 计算区段
面积
(km2)
入渗系数
年降水量
(mm)
入渗量
(万 m3/a)
合计(万 m3/a)
均衡区
河漫滩 0.25 0.132 446.6 0.54
全区
I 级阶地 0.90 0.100 446.6 1.47
2.01
|
表 4 灌溉入渗补给量计算 |
|
均衡区 |
地貌单元 灌溉面积(hm2) 灌溉定额(m3/hm·2 a) 入渗系数 |
入渗量(万m3/a) |
全区 |
梁峁沟壑区 76.33 1 080 0.106 |
0.87 |
|
表 5 河流入渗补给量 |
|
均衡区 |
计算区段 补给带长度(km) 单长渗漏量(m3/d·km) |
渗漏量(万 m3/a) |
Ⅰ |
马河村上游村口断面—清水河下游坡 2.0 889.65 |
64.94 |
|
马河村口河道束窄处断面 |
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83 |
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3.2.6 地下水开采量(Q 开采) 经实际调查统计计算,论证区现状地下水开采量约为 2.61 万 m3/a,拟建供水工程年需水量为 1.74 万 m3/a。总合计全区开采量为 4.35 万 m3/a。
3.3 均衡计算结果
地下水均衡结果见表 6。
表 6 多年平均(P=85%)条件下地下水均衡成果
补排项 均衡Ⅰ区(万 m3/a)
Q 径入 0.95
Q 雨渗 2.01
式中,F 为计算区面积(m2);H 为计算区含水层平均
厚度(m);μ 为给水度。
经计算,地下水储存量为 96 万 m(3 见表 7)。
3.5 地下水可开采量评价
根据论证区的现状条件下中等枯水年(P=85%) 地下水均衡结果可知,论证区(均衡区)地下水处于正均衡,补排差量为 64.72 万 m3/a,全论证区亦处于正均衡(见表 8)。
4 结 论
补给量
(万 m3/a)
排泄量
(万 m3/a)
Q 灌入 0.87
Q 河渗 64.94
Q 洪渗 1.2
补给量合计 69.52
Q 径出 0.45
Q 开采 4.35
排泄量合计 4.8
马河灌区现状地下水开采量为 2.61 万 m3/a,拟建供水工程需水量为 1.74 万 m3/a,因此全区共需水资源开采量为 4.35 万 m3/a。根据论证区区域地下水均衡评价可知,中等枯水年(P=85%)区域地下水可开采系数为 0.74,地下水可开采量为 51.44 万 m3/a。
由此可知,均衡区内地下水资源总量完全满足马河
均衡差 64.72
3.4 地下水储存量计算
地下水储存量计算:
Q 储 =μFH
灌区总需水量的要求,且保证程度高。
|
表 7 地下水储存量计算 |
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地貌单元 |
平均含水层厚度(m) 给水度(μ) 面积(km2) |
储存量(万 m3) |
I 级阶地 |
4.0 0.12 2.0 |
96 |
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表 8 多年平均条件(P=85%)地下水均衡区补排差计算 |
|
均衡区 |
补给量(万m3/a) 排泄量(万m3/a) |
补排差(万m3/a) |
全区 |
69.52 4.8 |
64.72 |
(编辑 张顺全)
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