耕地水资源供需平衡研究

[摘要]通过耕地区域内大气降水补给、农田回灌补给以及地下水径流补给的计算，计算出区域水源补给水量。并以地下水补给量为前提，计算地下水可供水量，与生产生活需水量进行比较，得出区域内水资源的供需平衡。

　　[关键词]水资源供需平衡补给水量需水量可供水量

　　水资源供需平衡分析是进行土地综合整治首先要考虑的问题，特别是对于水资源缺少的干旱地区，水资源是决定土地综合整治面积大小的主要因素。水资源平衡分析的目的就是要摸清项目区的各种水源的可供水量，根据农业、工业、生活远景的需求要求，进行水资源供需分析计算，以求得水资源供需平衡，达到合理利用的目的。以山东肥城煤田查庄煤矿为例，研究一下矿山复垦过程中耕地对水资源的供需平衡问题。

　　项目区处温带半湿润大陆性季风气候区，以小麦、玉米等旱作农业为主，确定灌溉设计保证率为75% [1]。

　　项目区采用井灌，复垦后项目区总灌溉面积479.43hm2，冬小麦种植面积479.43hm2，夏玉米种植面积479.43hm2。水源以浅层水为主，该区75%保证率下降水量为550.3mm。

　　1补给水量计算

　　项目区内无大型河流，只有季节性冲沟两条，不能作为灌溉水源。地下水作为农田灌溉的主要开采水源，补给量包括大气降水补给、农田回灌补给以及地下水径流补给。

　　1.1大气降水入渗补给量

　　W降=0.001×A×P×α[2]

　　式中：W降——大气降水入渗补给量，万m3；

　　A——补给区面积，hm2，取补给区域面积971.56hm2；

　　P——年降水量，mm，75%保证率下降水量为550.3mm；

　　α——入渗补给系数，根据降水入渗补给系数取0.30。

　　W降=0.001×A×P×α=160.39万m3。

　　1.2农田灌溉回渗补给量

　　W灌=Q灌×β

　　式中：W灌—农田灌溉回渗补给量，万m3；

　　Q灌—田间灌溉用水量，万m3；

　　β—灌溉回归系数

　　规划后项目区水浇地地面积479.43 hm2，项目区为鲁中地区（Ⅲ区），灌溉保证率为75%时作物灌溉需水量按每亩每年毛灌溉定额（M毛）小麦302m3、玉米143m3计算[3]；灌溉回归系数取0.20。

　　W灌=βM毛A=0.2×（302+143）×479.43×15/10000=64.00（万m3）。

　　1.3地下水径流补给量

　　W径=365×K×M×I×L[4]

　　式中：W径—侧向径流补给量（m3）；

　　K—含水层渗透系数（m/d），取K=18m/d；

　　M—含水层厚度，取M=15m；

　　I—地下水水力坡度，取I=3.5/1000；

　　L—补给区边界长度，补给区边界长度以项目区上游方向的边界长度确定，取8380m。

　　W径=365×K×M×I×L=289.05万m3。

　　区内水资源补给量=160.39+64.00+289.05=513.44万m3。

　　2需水量计算

　　需水量包括居民生活用水、农业灌溉用水。

　　2.1居民生活用水

　　W=365CP

　　式中：W—项目区内居民生活用水量，m3；

　　P—项目区内居民人口总数；

　　C—平均每个居民日用水量，每人每日平均用水60L。

　　经计算，居民生活用水量为62.49万m3。

　　2.2农业灌溉用水

　　农业灌溉用水可根据农作物结构、面积和灌溉需水量。依据现场调查，区内冬小麦每年灌溉次数为4次，年均灌溉用水量3000m3/hm2；夏玉米每年灌溉次数为2次，年均灌溉用水量1500m3/hm2。复垦工程实施后，灌溉面积为479.43hm2。

　　W=mA/10000，

　　式中，W—区灌溉用水总量，m3；

　　m—综合灌溉需水量，m3/hm2，冬小麦与夏玉米灌溉用水量之和。

　　A—灌溉面积，479.43hm2；

　　W= mA=（3000+1500）×563.6/10000=215.74万m3。

　　总上求得区内总需水量=278.23万m3。

　　3地下水可供水量

　　地下水可供水量应以地下水补给量为前提。项目区内供水量主要来自地下水，分为居民生活用水和农业灌溉用水。

　　区内居民生活用水利用单独的供水水源及管网，供水量基本满足生活用水需求，因此取生活用水供水量取值与实际生活用水量等同，约62.49万m3。

　　农业灌溉采用机井和大口井供水方式，根据区内地下水抽水试验，区内机井单井涌水量取20 m3/h，大口井单井涌水量取15 m3/h。现场调查区内现有机井数量106眼，大口井数量35口。区内水浇地每年进行6次灌溉，灌溉时期全天不间断抽水，每期灌溉持续约8天。

　　W现状=Qtn/10000

　　式中：W—地下水井供水量（万m3）；

　　Q—单井涌水量， m3/h；

　　t—抽水时间，每口井每年灌溉6次，每次8天，则t取1344h；

　　n—井口数量，机井数量106眼，大口井数量35口；

　　则W现状=304.71万m3

　　依据复垦工程设计，区内新增水浇地配套新增管井15眼，则预测可供水量：

　　W预测=Qtn/10000=W现状+20×1008×15/10000

　　=334.95万m3

　　可供水量总量为生活用水量和农业灌溉井可供水量之和，其总量为397.44万m3，小于地下水水资源补给量524.68万m3，证明在区域补给条件下，利用规划的水利设施条件，地下水可供水量能够达到397.44万m3。

　　4水资源供需平衡分析

　　复垦工程完成后，项目区范围年总可供水量为397.44万m3；总需水量278.23万m3，供水量大于需水量。通过以上分析，工程完成后，水浇地面积增加，现有水资源可供水量能够满足区内生产生活的要求。

　　参考文献

　　[1]山东省国土资源厅土地整理中心.《山东省土地开发整理工程建设标准》.2009.

　　[2]山东省水利厅.《山东省主要农作物灌溉定额》（DB37/T1640-2010）.

　　[3]张人权，梁杏.《水文地质学基础》.武汉：地质出版社，2010.

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