水土资源平衡分析

1水土资源平衡分析1.1需水量分析科学合理的灌溉制度，是高效节水农业的基础，尤其是对以水稻为主的地区，灌溉制度设计更加重要。参考当地已有的实验成果，结合本项目区实际，应大力推广“浅湿间歇”和“浅晒深湿”型节水增产灌溉模式。a）水稻灌溉制度水稻全生育期用水包括育秧用水、泡田用水、本田期用水三部分。1）育秧用水水稻育秧分为水育秧、湿润育秧和旱育秧，水育秧适应性广，多年来为项目区群众所采用。水育秧平均秧龄35天左右，耗水量约150mm，晾芽排水量180mm左右，合计约330mm。秧田面积与本田面积比值，取0.084，本次拟定秧田灌水定额为20m³/亩。2）泡田用水量泡田用水量包括土层饱和用水量、泡田期耗水量及泡田后田面存水量三部分。据实验资料，油菜、小麦茬田泡田2~3天，每亩泡田用水量约为90m³。泡田期若有降雨，降雨利用率按70%计。本次规划泡田定额为80m³/亩。3）水稻需水量和田间水层设计依据《安徽省水稻需水规律及其应用初步分析报告》，不同水稻的不同生育阶段设计水层见表4.5-1.水稻生育期分旬α值成果如表4.5-2.4）水稻灌溉定额依据田间设计水层要求，对不同水稻分别进行田间水量平衡计算。有限利用降雨，若短期降雨量大，可深蓄至设计水层上限；在田间水层降至设计水层下限时，则灌水一次，灌至适宜水深，分蘖后期烤田，排干水层3~7田，平均烤田5天；黄熟期不再灌水。经水量平衡计算，项目区多年平均水稻灌溉定额如表4.5-3。表中灌溉定额包括秧田期用水和泡田用水量。表4.5-1水稻生育期设计水层表（单位：mm）稻类别分层类别返青分蘖初分蘖后（烤田）拔节孕穗抽穗开花灌浆黄熟中稻适宜10~4010~4010~40(0)20~6020~600~300上限6080801501206040注：烤田一般在分蘖后期约3~7天，平均5天；表4.5-2水稻生育期分旬a值成果表水稻类别5月6月7月中下上中下上中下中稻0.790.961.011.041.141.18水稻类别8月9月10月上中下上中下上中中稻1.181.111.030.940.92注：1、本成果适用于节水灌溉制度；2、表中数据为大田a值。表4.5-3项目区水稻灌溉定额成果表（单位：m³/亩）灌溉期秧田期泡田期生育期定额2080210注：系典型年值。水稻灌溉定额为310m³/亩b)旱作物灌溉制度本次选小麦及蔬菜作为旱作物代表，根据省内需水实验及有关规划资料，拟定各代表作物灌水制度如下：1）小麦以小麦代表午季的油菜和小麦。11~3月期间，相邻两个月的总需水量大于同期降雨量30mm以上，或月降雨量小于5mm时，灌水一次为60mm；4~5月期间，月需水量大于同期降雨量90mm以上，灌水一次为60mm。2）蔬菜以蔬菜代表蔬菜、黄瓜、花卉等。考虑蔬菜品种多、茬口多，因此其生长期按全年计。11~4月期间，月降雨小于50mm，灌水70mm；5~10月期间，旬降雨小于30mm，灌水50mm。3）旱作物灌溉定额经计算，旱作物多年平均灌溉定额如表4.5-4。表4.5-4项目区旱作物灌溉定额表（单位：m³/亩）项目小麦棉花油菜豆类蔬菜定额1001206050450c)综合净灌溉定额本项目建设标准采用灌溉保证率80%。在此保证率下的当地农作物灌溉定额（淮上区农业局提供）见下表：表4.5-5作物灌溉不同保证率的灌溉定额（单位：m³/亩）作物灌溉保证率7580水稻260300小麦7090棉花7090油菜6090玉米6590注：系典型年值。表4.5-6项目区农作物综合灌溉定额计算（单位：m³/亩）植物种类水稻小麦棉花油菜玉米复种指数平均种植指数（%）808052010200灌溉定额30090909090—综合灌溉定额240724.5189343.5结合当地群众的丰产灌溉要求，制订合理的灌溉定额。根据灌区的作物组成和采用的灌溉制度，经计算，项目区在P=80%的典型年1985年下，综合净灌溉定额为343.5m³/亩。项目区拟实行自流引水，斗、农、毛渠配水到田间的灌溉方式，斗、农渠两级渠道水利用系数分别可达0.8，田间水利用按0.95计算。典型年内设计种植制度为一年两熟，综合净灌溉定额跟别为M1=343.5m³/亩，则设计典型年内毛灌溉定额：M毛=净M=343.5/（0.80×0.80×0.95）=565m³/亩设计年内项目区农业总需水量为W需=M毛×A=565立方米/亩×2394亩=136万m³。综上，项目区年总需水量为136万m³。1.2供水量分析a)降雨、径流项目区多年平均降雨量918.0毫米，由于受季风影响，降雨量年际变化较大，而且年内分布不均，季节性明显，平均夏季6~8月占年降水量的52%，春季3~5月占年降水量的23%，秋季9~11月占年降水量的18%，冬季12~2月占年降水量的7%，其中7月份降水量最多，占年降水量的26.7%，12月份降水量最少，占年降水量的1.8%。项目区地表水灌溉保证率80%典型年1985平均降雨量854.77mm，区内年均地表径流总量可达200万m³，主要由降雨形成。考虑到地表径流的40%被调节利用，则地表径流可利用量W1=40%×200万m³=80万m³。b)坑塘调蓄量项目区周边有40公顷坑塘，整修后在P=80%灌溉保证率的平均蓄水深度，坑塘可达2.5米以上，复蓄次数以2计，利用率以50%计，年可提供W2=100万m³灌溉水量。c)渠道、泵站等供水设施输水量项目区地处淠史杭灌区的瓦东分灌区，水源主要来自瓦东干渠分支双庙支渠。瓦东干渠全长109.5公里，灌区面积1869平方公里，设计灌溉面积150万亩，其中自流76.3万亩，提水73.7万亩。水源经淠河总干渠，流入瓦东干渠，进入双庙支渠灌溉项目区。输水支渠设计水位高于田面，年输水可供项目区利用约达660万方。项目区拟新建一座泵站，怪该项目区约600亩。以上年可分配水量为W3=120万m³。项目区年可分配水量为W供=200万m³。1.3项目区灌溉用水供需平衡分析由以上计算可知，设计年项目区可供水量W供=200万m³，需水量W需=136万m³。所以，W供W需。由以上可知，项目区地表水资源丰富，水质良好，适宜用于农作物长期灌溉。通过建立完善的农田排灌系统，调整区内水量供需矛盾，可以解决项目区季节性缺水现象并满足工农业生产和生活用水需要。为建设旱涝保收、高产稳产的高标准耕田，加强节水管理、节约水资源，促进项目区农业生产的课持续发展，应采用节水灌溉技术，提高灌渠水利系数，农田灌溉方式应大力提倡采用渠道衬砌输水和田间节水灌溉方式，大力推广“旱育保姆”无盘抛秧等新技术，避免水资源浪费。1.4农田水利工程项目区内容主要工程有：灌排渠、斗渠、涵管、闸、泵站、蓄水塘坝等。1.4.1灌溉工程设计（1）灌水定额和灌水周期的确定：按《土地开发整理标准》规定，灌溉方法采用地面灌溉，水资源丰富地区以水稻和油菜种植为主的，灌溉设计保证率取75-85%。根据项目区实际情况及当地水利建设实践经验，确定灌溉设计保证率为80%。项目区开发后以水稻和油菜种植为主，综合紧张时期灌水定额取120立方米/亩，灌水周期取6天。（2）项目区灌溉渠道工作制度的确定综合考虑设计渠道的工程量及其设计水力要求等因素，项目区全部采取续灌的方式。（3）设计灌溉标准下，项目区毛灌水率（灌水模数）的确定：项目区的灌水方式为自流灌溉与提水灌溉相结合，根据当地实际情况，因此，毛灌水率的计算分别采用以下公式：1q=15a×m/（3600×20×T×）=15a×m/（79200×T×）2q=15a×m/（3600×20×T×）=15a×m/（86400×T×）式中：1q—提水灌溉方式下设计毛灌水率（立方米/秒公顷）；2q—自流灌溉方式下设计毛灌水率（立方米/秒公顷）；a—单位灌水面积（1公顷）；m—灌水定额；T—灌水周期；—渠道利用系数（一般防渗称其渠道利用系数取0.85）（4）灌溉控制面积的确定：灌溉控制面积确定为灌区内实际需要灌溉面积。（5）项目区需水条件下设计流量的计算项目区续灌条件下渠道设计流量，按照下式计算：Q=1q或Q=2q式中：Q—设计流量（m³/s）；A—灌溉面积（公顷）；1q—提水灌溉方式下设计毛灌水率（立方米/秒公顷）；2q—自流灌溉方式下设计毛灌水率（立方米/秒公顷）；上式算得的流量是按渠道正常引水考虑，考虑到项目区灌水为自流与提水灌溉相结合，根据渠道的利用率、项目区气候变化等因素，采用续灌方式时，还应计算渠道加大流量。加大流量按经验值计算，依据《水工设计手册》数据，一般当渠道流量小于1m³/s时，加大20%~30%;流量在1~10m³/s时，加大15%~20%;流量大于10m³/s时，加大10%~15%。由于各条渠道实际控制的灌溉面积的差异和灌溉方式的不同，据此计算得来的渠道设计流量和加大流量种类众多，不便于项目施工和后期管理。因此，需要将上述计算结果进行统计分类。统计分类的过程是：首先根据各条件规划渠道的设计流量的大小，将各规划渠道进行分组；然后将各组最大的设计流量值分别确定为该组各条规划渠道的最终设计流量；最后将同一组内的各条渠道统一为同一类别的渠道。（6）渠道横断面设计根据以上计算所得渠道设计流量和加大流量，渠道横断面水力计算采用下式：Q==CRi式中：Q—设计渠道的流量（m³/s）；—过水段面积（㎡）；—渠道平均流速（m³/s）；i—渠道比降，其值根据项目区的地形比降；R—水力半径（m）；C—流速系数（谢才系数）。各变量的计算公式如下：=（b+1mh）h=CRiR=xx=b+2h211mC=Rn611式中：b—渠道净宽度（m）；h—水深（m）；1m—内边坡系数；x—湿周（m）；n—渠床糙率，硬化的取值0.033（7）渠道纵断面设计①各级分水口设计水位线的确定为了保证渠道所控制的灌溉面积都能进行自流灌溉，各级渠道在分水点处都具有足够的水位高程。各分水口的水位控制高程，是根据灌溉地区的地面高程加上渠道沿程水头损失以及渠水通过各水工建筑物的局部水头损失，计算公式为：B分=0+h+li式中：B分—表示分水口要求的控制水位高程；0—渠道灌溉范围内的地面参考点的高程（m）；h—所选参考点与该处末级固定渠道水面高差，取0.1m；l—各级渠道的长度；i—各级渠道的比降；—水流通过渠系建筑物的水头损失。②计算渠底及渠顶高程各级渠道的设计水位确定后，根据渠道设计水深及超高确定渠底及渠顶高程。1.4.2排水工程设计（1）排水沟设计流量计算a、排水方式选择：采用明沟排水，沟型设计为梯形土沟结构，其排水沟坡比系数取1:1.5b、排涝标准选择：选择一日暴雨三天排至作物耐淹深度。c、排水流量计算平地水田区排水沟设计流量根据以下公式计算：Q=tRF4.86或q=tR4.86水田：R=P-田蓄h式中：Q—排水沟设计排水流量（m³/s）；R—设计径流深（mm）；q—设计排涝模数（m³/（kms））；F—排水沟控制的断面面积（k㎡）；t—排涝实践（天）；此处取3天。P—设计暴雨量（mm）；此处取108mm。田蓄h—水田滞蓄水深（mm）；此处取50mm。（2）排水沟断面尺寸设计a、排水沟横断面设计①排水沟横断面水利要素采用明渠均匀流公式进行计算：Q=ACRi式中：A—过水断面面积（㎡），A=(b+mh)h，m指边坡系数，梯形斗沟m=1，梯形农沟m=1；V—过水断面的平均流速（m/s）；R—水力半径，R=A/X，X为湿周，X=b+2h212)1(m；C—谢才系数，采用公式611RnC进行计算，n为沟床糙率（本计算中土沟取值0.033）；Q—设计流量（m³/s）；i—排水沟比降（弄沟取1/1000）（3）排水沟设计成果2可行性研究结论与建议2.1可行性研究结论2.1.1项目的必要性近几年，寿县坚持以招商引资为主线，以工业经济为主导，以农民增收为核心，以基本建设为重点，各项工作都取得了明显进展；项目的实施，在一定程度上提高了当地农民群众的收入水平，另一方面业增强了农业的基础设施，提高了耕地质量和农业综合生产能力。2.1.2项目的技术可行性项目区地处华