丁沟村应急蓄水工程水量供需平衡分析

孙泉

（夏邑县水利局，河南 夏邑 476400）

项目区位于某市尖山风景区北部丁沟村，该村西北与荥阳市毗邻，东与神仙洞村接壤，是四面环山的深山沟，面积3.20 km2。主要种植农作物为小麦、玉米等粮食作物，灌溉以拦蓄地表水为主，由于项目区降水资源不能充分利用，近年来地下水位逐年下降，地下水量不足，导致部分机井干涸，项目区灌溉时期缺水，影响正常的农业生产，也影响了农民的收入。为进一步改善农田水利建设，确保农业高产稳产，对尖山乡丁沟村实施应急灌溉水源工程项目，通过蓄水池蓄水，开发利用地表水，提高水资源利用率，提升农业生产能力。

通过拦蓄地表径流，开发利用地表水，提高地表水资源利用率，新建1 500 m3蓄水池1座。

项目区属北温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，风多雪少，夏季炎热，雨水集中，春季冷暖无常，秋凉晴爽，雨少，四季分明。多年平均气温14.30 ℃，以7 月份最高，月平均气温26.90 ℃，有利于秋季作物的生长发育，1 月份最低，平均气温0.40 ℃适宜于小麦过冬。历年最高气温42 ℃，最低气温零下15.80℃，气温日差在9.20 ℃～12.30 ℃，最大冻土层0.30 m。全年平均无霜期222 d，最少197 d，最多238 d，多年平均日照时间为2 242.30 h，以5、6月份最多，达234.60-236.20 h，2月份最少，仅149.70 h。

项目采用拦蓄地表径流来水作为供水水源，多年平均降雨量为652.20 mm，降雨年际变化大，最大降雨量1 207 mm，最小降雨量仅396.50 mm。降水年际变化大，由于受季风气候的影响，降雨年内分布极不均匀，多集中于夏季，仅6-9月份降雨量就占全年降雨量的75%，春季降雨量占全年降雨量的21%，冬季较少，仅占全年降雨的4% 左右。多年平均水面蒸发量1 400 mm，陆面蒸发量520 mm，日最大蒸发量13 mm，多年平均径流深95 mm。全年春夏多东风，秋冬多西北风，春末夏初多干热风，最大风速22 m/s，平均风速5～8 m/s。

某市基本为一山区闭合流域，倾斜盆地，边缘地表水分水岭一般亦为地下分水岭，地表、地下水资源外投较少。从西北部到东南部周庄一带，全长约30 km，地面坡降6‰，地下水力坡度3.80 ‰，境内西北高、东南低，地下水自西北向东南运移。后生的东北向构造体系，改变了早生的东西向断裂构造的力学性质，使原属压性的东西向断裂构造转化为张性。因而，东西向断裂构造，其富水性较差，易造成地下水渗埋藏较深。南、北部山区为地下水的补给区，山前广大地带为地下水的径流区，沿中部双洎河一带为地下水的排泄区。地下水从南、北部山区，经过径流区向中部排泄区转移，由于地质构造对地下水的控制作用，在地下水从南、北部山区向中部排泄区运移过程中，遇到东西向断裂构造后，又沿断裂构造的破碎带和影响带汇集，自西向东运动。在地层岩性和地质构造的控制作用下，山区基岩地区的地下水呈条带块和脉状分布，不同条带块和脉状地下水，其水位标高也不一，地下水位标高在200～300 m。

新建蓄水池1座，设计标准：按照《防洪标准》规定，工程等别为V等，工程规模为小型，主要建筑物为5 级。①蓄水池为开敞式，由水池、进水口、溢水口等组成。蓄水池池体由池底和池壁2 部分组成，池底采用C25 钢筋混凝土，厚度30 cm；
池壁采用C20 混凝土挡土墙，顶宽30 cm，高3.70 m，边坡比1:0.40，下设墙趾、墙踵，高40 cm，底宽2.30 m。蓄水池顶设铁丝防护网，高1.20 m。②蓄水池设有输水管道、溢水管道。输水管道采用DN75 普通钢管，长20 m，首段设置30 cm×30 cm 拦污栅，末端设置闸间；
溢水管道采用DN300 普通钢管，长20 m，首段设置60 cm×60 cm 拦污栅。

4.1 现状年水量平衡计算

项目实施地点尖山乡丁沟村，属于山丘区，现状沟道基本无拦蓄工程，地表水存储能力低，地表水供水量不能满足粮食生产灌溉用水的需要，灌溉用水及生活用水由机井地下水保证，成本较高。为了解决项目区地表水灌溉保证率较低的现状，项目区新建蓄水池工程，用以补充地表水水源。以项目区现状年情况分析水量平衡。

4.1.1 项目区现状年可利用水资源量

尖山乡项目区面积约3.29 km2，项目区可利用水资源有当地地表水及地下水。

4.1.1.1 地表水资源量

地表水资源量主要由多年平均降雨径流量形成，项目区多年平均降雨量668 mm，多年平均降雨径流量由下式计算：

式中：W―多年平均径流量，万m3；
a-径流系数，一般取0.20～0.60，本项目计算取0.30；
X―多年平均降雨量，mm；
F―汇水面积，3.29 km2。

经计算可得：多年平均地表水资源量65.93万m3。

4.1.1.2 地下水资源量

地下水资源量采用2005 年河南省水文水资源局编制的《河南省水资源》附图中，“河南省平原区多年平均浅层地下水可开采模数分区图”内的数据，查得项目区地下水可开采模数为20 万m3/km2，面积3.29 km2，计算得项目区地下水资源总量为65.80万m3。

4.1.2 项目区现状年需水总量

尖山乡项目区耕地面积40 hm2，主要以小麦、玉米灌溉为主，兼顾其他经济作物灌溉，复种指数1.50。在75% 保证率下，根据作物的生长需水要求，参考抗旱应急情况下农业用水定额，保证作物关键期用水需求，确定项目区灌溉制度，根据作物的生长需水要求，综合净灌溉定额2 137.5 m3/hm，现状灌溉面积40 hm2，灌溉水利用系数取0.85，作物毛需水量22.70万m3，作物需水量见表1，综合净灌溉定额2 137.50（m3/hm2），现状灌溉面积40 hm2，毛灌溉需水量10.06万m3。

表1 项目区现状年作物需水量表

4.1.3 项目区现状年水量平衡

由4.1.2可知，项目区现状年灌溉保证率为75%时，需水总量10.06万m3，缺乏径流拦蓄工程，地表水资源量利用率较低，灌溉用水及生活用水均由机井地下水保证，地下水可供水量为65.80万m3，但是项目区深打机井供水成本高，地下水利用系数低，项目区灌溉用水保证率不高。由地表水资源量分析计算可知项目区地表水资源量多年平均65.93万m3，可新建蓄水池工程等雨水集蓄工程，拦蓄地表径流，提高地表水利用率，保证项目区灌溉用水量。项目区现状年水量供需平衡表见表2。

表2 项目区现状年水量供需平衡表 单位：万m3

4.2 蓄水池工程水量供需平衡分析

4.2.1 需水量计算

项目区现状年水量平衡分析结果可知，项目区位于山丘区，缺水严重，新建工程在75%保证率下，根据作物的生长需水要求，参考抗旱应急情况下农业用水定额，保证作物关键期用水需求，确定丁沟蓄水池灌溉制度，根据作物的生长需水要求，综合净灌溉定额2 137.50 m3/hm2，设计效益灌溉面积10 hm2，灌溉水利用系数取0.85，作物毛灌溉需水量2.52万m3。

4.2.2 来水量计算

丁沟村蓄水池以上流域面积2.84 km2，根据《河南省水资源》附图查，该区多年平均径流深96 mm，计算蓄水池以上多年平均径流量27.26 万m3，75% 保证率情况下多年来水量为15.27万m3，根据收集到的某市年平均降水量资料，进行径流量年内分配，结果见表3。

表3 75%保证率年径流年内分配表

4.2.3 水量平衡分析

经过来水量及灌溉用水量分析，丁沟蓄水池75%保证率情况下来水量为15.27万m3，效益灌溉面积10 hm2。灌溉水利用系数为0.85，毛灌蔬用水2.52万m3，蒸发渗漏按照蓄水池容积0.15万m3的5%计算为7.50×10-3万m3，用水总量2.52万m3，经过蓄水池的调蓄，来水量可满足用水要求。

综上所述，项目区汇水面积满足作物种植面积灌溉用水量，新建蓄水池拦蓄地表径流满足农田灌溉用水。项目实施后，不仅可增加经济效益，同时也改善和提高了农业生产基础条件，带动了农村面貌的改变和农村环境的治理，为农业产业结构调整以及农村经济的发展创造了基本条件。