灌区水量平衡分析

4灌区水供需平衡分析及水质分析2009年吉安市水利水电规划设计院编制了《江西省吉安市遂川县农业综合开发南澳陂灌区节水配套改造项目申报设计报告（可行性研究报告）》（以下简称《可行性研究报告》）。本次初设的灌区水供需平衡分析及水质分析主要是在原《可行性研究报告》的基础上，并结合遂川县水利局2009年编制的《遂川县农田灌溉工程规划报告》，对灌区供需水量平衡做进一步的分析。本次灌区各水源点的天然来水径流计算采用南溪水文站作为参证站。南溪水文站站址位于遂川县珠田乡境内，座落于遂川江流域左溪河下游，站址以上控制流域面积910km2，其历年径流资料见表4.1。表4.1南溪站历年年平均流量表单位：m3/s年份年均流量年份年均流量年份年均流量196521.9197923.4199335.2196619.4198031.0199446.9196719.8198138.4199536.2196832.8198238.5199624.8196918.8198338.5199752.2197047.8198435.2199840.8197120.3198526.6199924.7197225.1198623.1200034.8197351.4198734.6200132.7197427.8198831.3200247.6197552.2198924.6200321.6197634.2199039.3200428.8197731.7199132.5200521.8197821.7199233.2200629.7本次取水的主要水源南澳陂引水工程位于南溪水文站下游0.5km处，其径流量可直接移用南溪水文站径流资料即可。灌区其余主要水源芦陂、龙陂均位于南溪水文站下游，降雨量及下垫层条件与南溪水文站控制流域相似，可按照集雨面积比推求其径流量。以南溪水文站年平均流量、∑7~9月流量进行频率分析计算，频率曲线采用P—Ⅲ型适线，经计算历年年平均流量频率适线参数为：Q年=32.5m3/s，Cv=0.29，Cs=2Cv；∑7~9月流量系列频率计算参数为：Q∑7~9=88.1m3/s，Cv=0.57，Cs=2Cv。不同频率年平均流量、∑7~9月流量和∑10~2月流量设计值见表4.2。表4.2南溪水文站不同时段径流频率分析成果表时段均值（m3/s）CvCv/CsQp（m3/s）P=15%P=50%P=85%年平均32.50.29242.231.5922.94∑7~988.10.572138.1278.7639.62灌区设计保证率85%，根据灌溉用水调节计算的需要提供代表年径流过程。代表年的选择以不利径流调节为原则，主要以年平均流量、∑7~9月流量进行控制，经分析，选出设计代表年（P=85%）为1978年。根据设计代表年流量年内分配情况，确定典型年各水源点设计水平年（P=85%）各水源点径流量见表4.3。表4.3各主要水源点代表年月均流量表单位：m3/s月份南澳陂芦陂龙陂现状年(2006年)设计水平年现状年(2006年)设计水平年现状年(2006年)设计水平年一月915.20.30.61.83.1二月19.512.70.70.53.92.5三月32.424.71.20.96.55四月42.325.61.618.55.1五月2846.711.75.69.4六月46.748.31.71.89.49.7七月24.315.60.90.64.93.1八月29.822.31.10.864.5九月71.513.72.70.314.31.3十月20.115.10.80.643十一月11.3110.40.42.32.2十二月11.29.050.40.32.21.8年平均28.821.71.10.85.84.34.1灌区现状水平年水量供需平衡分析4.1.1现状水平年的确定《可行性研究报告》中的灌区现状作物组成和复种指数主要为沿用原灌区续建配套工程设计数据。经过十几年的发展，灌区作物种植面积与作物组成发生了一些变化。2009年遂川县水利局在农田灌溉规划报告编制过程中，对灌区作物种植面积与组成做了调查。本次初设认为《2009年遂川县农田灌溉工程规划报告》调查数据更能反映灌区农业生产现状，故现状水平年作物组成和复种指数资料采用《2009年遂川县农田灌溉工程规划报告》调查数据。根据该报告，灌区现状水平年确定为2006年，灌区现状有效灌溉面积为3.1051万亩，复种指数为2.31。4.1.2灌区水资源南澳陂灌区的水资源包括地表和地下两种，主要为地表水资源，地下水资源仅作为灌区用水的补充。由于灌区地表水资源丰富，所以本次不对地下水资源进行分析和计算。灌区内主要地表水资源为南澳陂引水工程，另有龙陂、芦陂两座小型引水陂，南村水库、龙上水库、三里坑水库、塘背水库等4座小(2)型水库，大垅水陂等6座微型水陂、大坪塘坝等8座小型山塘作为补充。《可行性研究报告》编制以来，遂川县已对一些小（2）型水库进行了安全鉴定或除险加固，故本次初设根据安全鉴定或除险加固情况，对灌区主要水源工程的水利特征参数进行了复核修改，具体详见表4.4。4.1.3灌区分区划分根据灌区分布及水源情况，为便于水量计算，将南澳陂灌区划分为东塘塘背片、枚江中心片、珠田泉江片、西灌片等四个片区：Ⅰ东塘塘背片：位于灌区东北部，其水源主要以塘背水库、芦陂为主，南灌区东干渠作为补充；Ⅱ枚江中心片：位于灌区中部，其水源主要以南澳陂东干渠为主，三里坑水库、龙陂作为补充；Ⅲ珠田泉江片：位于灌区西南部，其水源主要以南澳陂东干渠为主，南村水库、龙上水库作为补充；Ⅳ西灌片：位于灌区西部，其水源为南澳陂西干渠。表4.4南澳陂灌区水源现状基本情况表水源名称建设地点水源类型控制流域面积(km2)库容(万m3)控灌片区设计灌溉面积(亩)实际有效灌溉面积(亩)总库容兴利库容南澳陂珠田乡引水工程910全灌区南村水库珠田乡小(2)型水库114.711.1珠田泉江片500500龙上水库泉江镇小(2)型水库1.11912珠田泉江片320280三里坑水库枚江乡小(2)型水库5.4331.7317.09枚江中心片1100900塘背水库雩田镇小(2)型水库2.0836.724.5东塘塘背片29001400芦陂枚江乡水陂34东塘塘背片龙陂枚江乡水陂182.6枚江中心片塘坝(8座)山塘1250.441微型水陂(13座)水陂39304.1.4灌区现状水平年需水量(1)灌溉面积及作物组成南澳陂灌区内现有耕地面积5.3022万亩，设计灌溉面积5万亩，现有效灌溉面积为3.1051万亩。未达到设计灌溉面积的主要原因是渠系工程老化、建筑物不配套等因素。南澳陂灌区灌溉面积主要分布在遂川县珠田乡、泉江镇、枚江乡、雩田镇等4个乡镇。灌区范围内农作物以水稻为主，其它经济作物有油菜、豆类、蔬菜等。根据2009年《遂川县农田灌溉工程规划》调查资料，灌区现状各类种植作物的种植系数分别为：早稻0.89，晚稻0.96，蔬菜0.43，豆类0.02，油菜0.01，由此得出现状水平年的复种指数为2.31。具体见表4.5。表4.5现状年灌区作物种植结构表有效灌溉面积:31051亩作物早稻晚稻油菜豆类蔬菜种植面积(亩)276352980913352621311种植系数0.890.960.430.020.01复种指数2.31(2)灌溉定额及灌溉需水量①农作物灌溉定额分析南澳陂灌区以种植水稻为主，油菜、豆类、蔬菜等经济作物次之。灌区水稻种植采用浅水间歇灌溉方法，这种灌溉方法更多地利用降水，节约灌溉用水量；浅水还有利于水稻的根系呼吸，促进根系发育，增进有效分蘖，提高水稻单产；在水源有保证的情况下，提倡晒田，晒田能阻止水稻无效分蘖，促使根系向深层伸展，防止倒伏等。由于灌区内无灌溉试验站，水稻各生育期需水量参数参照邻近的泰和县南车灌区灌溉试验成果，并结合灌区实际情况确定，具体详见表4.6。②作物灌溉需水量推求南澳陂水库灌区现状水平年作物需水量分析，系根据上述确定的灌溉制度及设计参数，以县城雨量站2006年的资料进行推求，早稻、晚稻生长期的蒸发量，采用遂川县气象站2006年实测的蒸发量资料。31a.水稻灌溉制度水稻生育期灌溉制度通过水稻生育期内作物需水量，水稻生育期某一阶段内灌水次数、灌水时间、灌水定额、排水次数及排水量，按照以下公式通过逐时段的水量平衡演算拟定。H2=H1+P+M-ES-Q其中：ES=a×E+ST式中：H2—时段末田间水层深度（mm），不小于允许水深下限hmin;H1—时段初田间水层深度（mm），不大于允许水深上限hmax;M—时段内灌溉补水量（mm）;ES—时段内水稻生长需水量（mm）;Q—时段内稻田排水量（mm）;E—时段内蒸发量（mm）a—时段内水稻蒸腾系数;S—时段内稻田适宜渗漏量（mm/d）。T—灌溉天数（d）。按上式逐时段向后演算，至H2下降到田间允许下限hmin时，即为灌水时间，灌水定额M=hmax-hmin；超过hmax时，即为排水时间，排水量Q=H2-hmax。灌水或排水后，以H1=hmax为新的起点，继续向后演算，直到整个早、晚稻生长期结束，从而拟定出早、晚稻各阶段灌水次数、灌水时间及灌水定额。得到该年水稻生育期灌溉定额，计算结果见表4.7。b.旱作物灌溉制度旱作物生育期灌水次数、灌水时间及灌水定额按下列公式计算：ω2=ω1-（ET-P0-Wk）/102rhM=102rh(ωmax-ωmin)式中：ω2—时段（旬）末H深度土层内含水率；ω1—时段初深度土层内含水率；ET—时段内作物需水量（m3/hm2）;P0—时段内有效降水量（m3/hm2）;Wk—时段内地下水补给量（m3/hm2）;32r—H深度内土壤平均容重（t/m3）;h—土壤计划湿润层深度（m）；M—灌水定额（m3/hm2）;ωmax—H深度内土壤田间持水量，即允许土壤含水率上限；ωmin—H深度内允许土壤含水率下限。按此公式以播种时为起点，逐时段向后演算，直至收获时止，从而拟定出旱作物全生育期灌水次数、灌水时间及灌水定额，结果见表4.8。33表4.6南澳陂灌区早、晚稻灌水制度生长期早稻晚稻备注日期天数淹灌水层蒸发系数渗漏率日期天数淹灌水层蒸发系数渗漏率起迄下限上限起迄下限上限月、日月、日天mmmmmm/d月、日月、日dmmmmmm/d泡田期4.114.251510400.820.77.207.223泡田水计算公式返青期4.265.51010400.960.87.238.11040700.81.10早稻分孽前期5.65.241910401.101.08.28.191810401.101.2分孽后期5.255.29510401.281.18.208.26710401.261.4晚稻拔节期5.306.57001.171.18.278.315001.231.4孕穗期6.66.14940701.451.09.19.131340701.501.4抽穗期6.156.241040701.550.99.149.241140701.601.1乳熟期6.257.41010401.480.89.2510.61210401.250.7黄熟期7.57.19150150.950.810.710.22160150.30.3合计4.267.19857.2310.229234表4.7早、晚稻灌水定额计算成果表早稻灌水定额计算表(2006年)晚稻灌水定额计算表(2006年)月份灌水深(mm)灌水定额(m3/亩)月份灌水深(mm)灌水定额(m3/亩)四月1913.0七月8053.2五月3019.8八月184122.8六月11878.9九月157104.85七月4530.1十月4328.65合计213142合计464310表4.8旱作物现状年净灌溉定额表月份作物123456789101112灌水定额(m3/亩)油菜2222210蔬菜10.714.414.412.78.110.311.19.34.86.410.310.9123.4豆类1010727③灌区现状水平年综合灌溉用水过程计算将前面水稻及旱作物用水量，按其生长期计入各月，求得灌区综合灌溉用水过程，净灌溉用水定额为430.4m