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。
农业科技与信息（2021 年第 14 期 总第 619 期）
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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。
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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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