南水北调中线工程丹江口库区移土培肥工程水资源平衡研究

'南水北调中线工程丹江口库区移土培肥工程水资源平衡研究　　摘要：南水北调中线一期工程的丹江口水库大坝加高后，水库正常蓄水位由157米（吴淞高程系，下同）提高到170米，库区的耕地资源进一步减少，将淹没的优质耕作层土壤剥离转移到海拔在172米以上的瘠薄土地上，进行移土培肥，可优明显改善农业生产条件，利于库区生态环境建设。通过对项目区水资源的平衡分析来论证、规划项目的可行性。关键字：南水北调移土培肥水资源平衡中图分类号：TV211.1文献标识码：A0前言南水北调中线工程丹江口库区移土培肥工程位于河南省某某县。该县位于豫、鄂、陕三省七县（市）结合部，是举世瞩目的南水北调中线工程渠首所在地和主要水源地。该县属于长江支流汉江流域。境内河流较多，较大的河流有丹江、滔河、灌河、淇河、刁河等。境内水库众多，其中丹江口水库在该县境内面积2.4万h㎡，其他多为小型水库。10 南水北调中线工程丹江口水库大坝加高后，水库正常蓄水位由157米提高到170米，该县将新增淹没国土面积144平方公里（占整个库区新增淹没面积的47.6%）。实施“移土培肥”工程是改良土壤的一项重要农耕措施，将被淹耕地上的肥沃表层土壤转移到坡耕地上并进行坡改梯，提高农业综合生产能力的目的，同时可以增加土壤保水保肥保土能力，减少水土流失的发生。具有重要的现实意义和长远意义。1.1水资源平衡分析项目区水量供需分析以2011年为基准年，规划水平年为2016年。灌溉保证率为75%。1.1.1供水量分析a）当地地表径流及客水可供水量项目区多年平均降雨量774.3mm，但年内分配不均，汛期降雨量占全年降水量的58%。多年平均径流深200mm，项目区土地总面积51193.61hm2（已扣除水库水面面积），年均径流总量10239万m3。主要为丹江、灌河及其支流，由于降雨与农作物用水时段不吻合，河流上游缺乏大的调蓄工程，所以地表径流利用程度有限。表1-1项目区地表水可利用现状表合计(万m3)水库塘坝水窖、水池、水柜可供农业灌溉用水(万m3)有效库容(万m3)有效容积(万m3)796.23715.5755.7310 根据当地经济发展需要，计划对现有部分拦蓄工程进行改扩建，增建小型拦河闸坝、塘堰、水窖等拦蓄工程。工程实施后，使地表水拦蓄能力大大提高，地表水可利用量达1134万m3。项目区环丹江口水库分布，项目实施后，可新增水库库容2182.34万m3，项目区内新增泵站279座，每年可利用丹江口水库客水1656万m3。表1-2项目区地表水可利用量规划表单位：万m3合计地表水客水（引丹）现状可供堰坝坑塘水窖泵站2790796168134351656b）地下水可开采量项目区机电井取用地下水主要为浅层潜水和部分中深层水，补给量包括大气降雨入渗、河流侧渗补给及越流补给量三部分。1）地下水可开采量①降雨补给量降雨入渗补给量按下式计算：R＝0.1αPF式中R——降雨入渗补给量，万m3／年；P——年降雨量，774.3mm；α——年降雨入渗系数，查水利区划为0.15；10 F——总面积，511.94km2（扣除水库水面）。项目区地下水降雨入渗补给量5946万m3。②侧渗补给量流经项目区的河流主要为丹江、灌河及其支流，另外还有丹江口水库侧渗补给，根据各河流多年平均流量计算其侧渗补给量，计算公式如下：W侧渗＝KIALT式中W侧渗——河流侧渗补给量，m3；K——渗透系数，取15m/d；I——垂直于剖面的水力坡度；取0.004；A——单位长度河道垂直于地下水流向的剖面面积，取10m2/m；L——计算河段长度，m；项目区内有丹江、灌河及其支流等共长46km，考虑河道双侧补给；另外项目区环丹江口水库，其侧渗补给应含丹江口水库补给，计算河段长度按照丹江口水库环库区长度计算，长度约为216km。T——河段渗漏时间，d，河道按汛期6～9月计，取t＝120d。根据上述数据计算得侧渗补给量为2218万m3。③越流补给量项目区地下水越流补给量按下式计算：W越流＝FtK△H10 式中W越流——地下径流越流补给量，m3；F——计算越流区面积，82.75km2。t——计算越流时段，365d；K——越流系数，取0.38；△H——深浅含水层压力水头差，6.5m。越流补给量得地下径流越流补给量746万m3。则项目区地下水总补给量=5946+2218+746＝8910万m3。本次开采地下水设计的原则是设计水平年使地下水相对稳定，而且采补平衡，开采系数取0.8，则项目区地下水可供水量7128万m3。d）项目区可供水总量根据以上分析，项目区可供水量为9918万m3。表1-3项目区可供水量表单位：万m3分区地表水地下水客水（引丹）小计项目区11347128166599181.1.2灌溉制度确定根据项目区地形特点和区域条件，确定灌溉采用坑塘堰坝、水窖等地表水和机井提取地下水进行补充。机井、坑塘堰坝均采用机泵配套移动软管直接输水灌溉的节水灌溉方式。a）灌溉设计保证率及规划水平年10 项目区以种植小麦、玉米为主，由于项目区紧邻某电灌区，其种植结构与灌区基本一致，根据国土资源部《土地整理项目规划设计规范》（TD/T1012-2000）规定、《河南省土地开发整理工程建设标准》规定和已批复相关报告中规划指标，灌溉保证率取75%。拟定2016年为规划水平年。b）作物种植结构项目区采用已经相关部门批准的报告拟定的作物种植结构和灌溉制度。作物种植结构见表1-4。表1-4项目区作物种植结构表作物种类棉花小麦玉米复种指数种植比例35%65%85%1.85c）灌溉定额可选用的灌溉定额有两套，一是相关灌区规划报告的灌溉制度分析成果，二是河南省地方标准《用水定额》（DB41/T385-2004）。该规划报告灌溉保证率75%对应的综合净灌溉定额328.77m3/亩。根据河南省地方标准《用水定额》选取小麦、玉米、棉花的净灌溉定额分别为100m3/亩、80m3/亩、75m3/亩，按拟定的种植结构计算综合净灌溉定额159.25m3/亩。10 灌区规划报告计算成果基于该灌区本身数据，在小范围内较为符合实际，而河南省《用水定额》根据大的分区划定，为平均指标，且经过审批。经综合考虑，采用河南省《用水定额》作为项目区平均指标较为适宜，因此，灌溉定额采用河南省《用水定额》灌溉保证率75%所对应的综合净灌溉定额159.25m3/亩作为项目区综合净灌溉定额。灌溉水利用系数：项目区规划为移动软管灌溉，管道水利用系数0.95以上，田间水利用系数0.95，则灌溉水利用系数0.9。　　1.1.3需水量分析项目区用水量包括农业灌溉用水、农村生活用水（含畜牧用水）、工业用水和其他用水四部分。a）农业灌溉用水项目区灌溉需水总量：W需＝M毛×A式中W需——农业生产总需水量，m3；M总毛——综合毛灌溉定额，m3/亩；A——灌溉面积，亩。毛灌溉定额：M总毛=M总净/式中M总净——作物综合净灌溉定额，m3/亩；——灌溉水利用系数。根据以上公式及项目区耕地面积、灌溉水利用系数即可计算出项目区农业灌溉用水量。10 根据果树生长习性，参考项目区本地果园灌溉情况，取果树综合毛灌溉定额为500m3/亩。灌溉用水量具体计算过程见表1-5。表1-5项目区农业灌溉需水量计算表项目分区分区种植面积（万亩）综合净灌溉定额（m3/亩）灌溉水利用系数综合毛灌溉定额（m3/亩）用水量（万m3）耕地24.01159.250.9176.944249果园3.095001546合计5795b）农村生活用水项目区内该县现有人口28.08万人，其中城镇人口0.69万人，农村人口27.39万人，人口自然增长率7‰，则规划水平年总人口29.08万人，其中农业人口28.36万人，城镇人口0.72万人；大牲畜8.41万头，小牲畜33.64万头。根据《河南省地方标准用水定额》（DB41/T385-2009），农村人口用水定额70L/（d·人），城镇人口100L/（d·人），大牲畜用水定额50L/（d·头），小牲畜20L/（d·头）。据此计算规划水平年2016年农村生活用水量，成果见表1-6。c）工业用水10 项目区内该县现有工业产值9.9亿元，工业增长率以8.0%计，则规划水平年工业产值14.55亿元。工业产值用水量综合指标为75m3。项目区工业用水见表1-7。表1-6项目区农村生活用水量计算表类别项目区数量用水定额（L/d.人）或（L/d.头）用水量（万人或万头）（万m3）农业人口28.3670725非农业人口0.7210026大牲畜8.4150153小牲畜33.6420246小计1150表1-7项目区工业用水量计算表范围工业产值（亿元）用水定额（m3/万元）用水量（万m3）项目区14.55751091d）其他用水除农业灌溉用水、农村生活用水、工业用水外，还有公共建筑用水、消防用水、环境卫生用水、漏耗及未预见水量等，这部分用水量按农村生活用水量的50%计。综上所述，项目区总需水量见表1-8。表1-8项目区用水量汇总表项目区灌溉用水（万m3）农村生活用水10 （万m3）工业用水（万m3）其他用水（万m3）总用水量（万m3）项目区57951150109157586111.1.4水资源供需平衡分析根据以上分析计算，项目区可供水量9918万m3，需水量8611万m3，可供水量大于需水量，水资源供需平衡满足要求。表4-12项目区水资源供需平衡分析表单位：万m3项目区需水量供水量供需灌溉二三产业生活其他小计地表水量地下水量客水量小计差额项目区5795109111505758611113471281656991813081.2项目节水能力分析现状项目区灌溉水利用系数0.70，项目实施完成后（2016年）项目区灌溉水利用系数0.9，灌溉面积24.01万亩。经测算，项目实施后每年新增节水能力1332万m3。10'