灌区水量平衡分析.docx
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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
1965
21.9
1979
23.4
1993
35.2
1966
19.4
1980
31.0
1994
46.9
1967
19.8
1981
38.4
1995
36.2
1968
32.8
1982
38.5
1996
24.8
1969
18.8
1983
38.5
1997
52.2
1970
47.8
1984
35.2
1998
40.8
1971
20.3
1985
26.6
1999
24.7
1972
25.1
1986
23.1
2000
34.8
1973
51.4
1987
34.6
2001
32.7
1974
27.8
1988
31.3
2002
47.6
1975
52.2
1989
24.6
2003
21.6
1976
34.2
1990
39.3
2004
28.8
1977
31.7
1991
32.5
2005
21.8
1978
21.7
1992
33.2
2006
29.7
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）
Cv
Cv/Cs
Qp（m3/s）
P=15%
P=50%
P=85%
年平均
32.5
0.29
2
42.2
31.59
22.94
∑7~9
88.1
0.57
2
138.12
78.76
39.62
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
9
15.2
0.3
0.6
1.8
3.1
二月
19.5
12.7
0.7
0.5
3.9
2.5
三月
32.4
24.7
1.2
0.9
6.5
5
四月
42.3
25.6
1.6
1
8.5
5.1
五月
28
46.7
1
1.7
5.6
9.4
六月
46.7
48.3
1.7
1.8
9.4
9.7
七月
24.3
15.6
0.9
0.6
4.9
3.1
八月
29.8
22.3
1.1
0.8
6
4.5
九月
71.5
13.7
2.7
0.3
14.3
1.3
十月
20.1
15.1
0.8
0.6
4
3
十一月
11.3
11
0.4
0.4
2.3
2.2
十二月
11.2
9.05
0.4
0.3
2.2
1.8
年平均
28.8
21.7
1.1
0.8
5.8
4.3
4.1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。
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
1
14.7
11.1
珠田泉江片
500
500
龙上水库
泉江镇
小
（2）型水库
1.1
19
12
珠田泉江片
320
280
三里坑水库
枚江乡
小
（2）型水库
5.43
31.73
17.09
枚江中心片
1100
900
塘背水库
雩田镇
小
（2）型水库
2.08
36.7
24.5
东塘塘背片
2900
1400
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
12
50.4
41
微型水陂
（13座）
水陂
39
表4.4
4.1.4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）
27635
29809
13352
621
311
种植系数
0.89
0.96
0.43
0.02
0.01
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。
a.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）/102rh
M=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）;
r—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。
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
mm
mm
mm/d
月、日
月、日
d
mm
mm
mm/d
泡田期
4.11
4.25
15
10
40
0.82
0.7
7.20
7.22
3
泡田水计算公式
返青期
4.26
5.5
10
10
40
0.96
0.8
7.23
8.1
10
40
70
0.8
1.10
早稻
分孽前期
5.6
5.24
19
10
40
1.10
1.0
8.2
8.19
18
10
40
1.10
1.2
分孽后期
5.25
5.29
5
10
40
1.28
1.1
8.20
8.26
7
10
40
1.26
1.4
晚稻
拔节期
5.30
6.5
7
0
0
1.17
1.1
8.27
8.31
5
0
0
1.23
1.4
孕穗期
6.6
6.14
9
40
70
1.45
1.0
9.1
9.13
13
40
70
1.50
1.4
抽穗期
6.15
6.24
10
40
70
1.55
0.9
9.14
9.24
11
40
70
1.60
1.1
乳熟期
6.25
7.4
10
10
40
1.48
0.8
9.25
10.6
12
10
40
1.25
0.7
黄熟期
7.5
7.19
15
0
15
0.95
0.8
10.7
10.22
16
0
15
0.3
0.3
合计
4.26
7.19
85
7.23
10.22
92
表4.6南澳陂灌区早、晚稻灌水制度
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
19
13.0
七月
80
53.2
五月
30
19.8
八月
184
122.8
六月
118
78.9
九月
157
104.85
七月
45
30.1
十月
43
28.65
合计
213
142
合计
464
310
表4.8旱作物现状年净灌溉定额表
月份
作物
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
灌水定额
（m3/亩）
油菜
2
2
2
2
2
10
蔬菜
10.7
14.4
14.4
12.7
8.1
10.3
11.1
9.3
4.8
6.4
10.3
10.9
123.4
豆类
10
10
7
27
③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430.4m3/亩，结果见表4.9。
灌区现状水平年溉溉水利用系数η为0.45，则南澳陂水库灌区毛灌溉用水定额为430.4/0.45=956m3/亩，现状水平年灌溉需水量为430.4/0.45×3.1051=2670万m3。
表4.9
灌区现状年灌溉用水定额计算表
作物
时间
早稻
晚稻
油菜
蔬菜
豆类
综合亩净灌溉定额（m3/亩）
0.89
0.96
0.43
0.02
0.01
11/4～25/4
6.7
5.2
6.07
26/4～5/5
12.6
2.1
11.26
6/5～24/5
13.5
3.4
12.08
25/5～29/5
0
4.7
0.09
30/5～5/6
33.6
4.0
29.98
6/6～14/6
32.5
5.3
29.03
15/6～24/6
0
1.0
0.02
25/6～4/7
25.6
2.1
22.83
5/7～19/7
17.3
5.3
15.5
20/7～22/7
18.9
2.1
18.19
23/7～1/8
34.3
1.6
32.96
2/8～19/8
18.4
4.2
17.75
20/8～26/8
52.3
1.0
10
50.33
27/8～31/8
52.1
4.1
50.1
1/9～13/9
56.5
2.5
10
54.39
14/9～24/9
30.9
2.3
29.71
25/9～6/10
34.9
2.7
7
33.63
7/10～22/10
11.2
1.2
10.78
23/10～31/10
0
2.5
0.05
11月
2
10.3
1.07
12月
2
10.9
1.08
1月
2
10.7
1.07
2月
2
14.4
1.15
3月
2
14.4
1.15
1/4～10/4
5.4
0.11
合计
141.8
309.5
10.0
123.4
27.0
430.4
（3）灌区需水量
灌区用水部门主要有农业用水、工业用水、生活用水、环境等其它用水等四部分组成。
农业需水量：
农田灌溉需水量=综合亩毛灌溉定额×有效灌溉面积。
工业需水量：
灌区内工业取水大部从遂川江中抽取或从自来水厂取水，从灌区内取水的主要是里口电站，里口电站设计引用流量为6m3/s，电站主要利用非灌溉季节发电，根据电站2006年发电量反向计算，电站年需水量为7776万m3。
生活用水量：
灌区内生活用水主要由县城及牛头脑水厂取水，从灌区渠道中取水的主要是少量牲畜及居民洗衣等卫生用水。
其他用水量：
根据工、农业及生活用水量之和的1%估算。
灌区现状灌溉面积3.1万亩，毛灌溉定额956m3/亩；现有农村人口7.0019万人，农村牲畜及居民卫生用水标准按人口综合计算，用水标准估算为10L/（人日）。
根据灌区现状人口、经济情况，灌区需水量计算详见下表4.11：
4.1.5灌区现状水平年可供水量
径流是以南溪水文站为参证站，根据其2006年的径流深和各水源工程的流域面积，计算出各水源工程现状水平年的径流系列。
由于灌区水源工程主要为引水工程，其可供水量受进水口引用流量限制。
因此，引水工程可供水量在天然来水流量大于设计引用流量时，按设计流量计算；当天然来水流量小于设计引用流量时，则按照天然流量计算确定。
其余小型水库、山塘等蓄水工程，由于占工程供水比重较小，可供水量按复蓄指数法估算。
经计算灌区现状水平年年来水量、可供水量见表4.10。
表4.10灌区现状水平年年来水量、可供水量表
工程名称
集水面积（km2）
年来水量
（万m3）
兴利库容
（万m3）
可供水量
（万m3）
南澳陂
910
83720
25229
南村水库
1
91
11
13
龙上水库
1.1
100
12
14
三里坑水库
5.43
494
17
26
塘背水库
2.08
189
25
29
芦陂
34
3094
2523
龙陂
182.6
16617
9461
塘坝（8座）
12
1092
41
42
微型水陂（13座）
39
3549
631
合计
1187.21
108946
106
37968
4.1.6灌区现状水平年用水供需平衡分析
现状水平年：
总可供水量-总需水量=余水量（或正或负）
根据灌区总可供水量减去灌区总用水量，求得本灌区现状水平年供需水量平衡计算结果见表4.11。
表4.11
现状年灌区总体水量平衡分析表
社会经济指标
用水标准
灌溉面积:
3.1051
万亩
毛灌溉定额:
956
m3/亩
农村人口：
7.0019
万人
人均用水量:
10
L/人*日
里口电站年利用小时数：
3600
小时
里口电站引用流量:
6
m3/s
项目
需水
可供水量
（万m3）
水量平衡（万m3）
农业
需水量
工业
需水量
生活
需水量
环境等其它需水量
+
-
南澳陂灌区
2968
7776
26.0
108
37968
27090
4.1.7分片现状年用水供需平衡分析
根据2008年吉安市水利水电规划设计院编制的《南澳陂灌区节水配套改造项目可行性研究报告》灌区分片区划分，灌区共分四个灌片，各分片水源工程及灌溉面积见表4.4。
由表4.3灌区各水源点天然流量表可知，灌区年天然来水量远大于用水量。
由于灌区主要水源多为引水工程，在天然来水量远大于用水量时，实际供水能力主要取决于渠道的设计引用流量，因此，本次水量平衡分析的可供水量采用的是渠道的设计供水量，而不是天然来水量。
各片现状水平年用水供需平衡分析具体结果见表4.12。
表4.12-1
现状年分片区逐月水量平衡分析表-Ⅰ东塘塘背片
社会经济指标
用水标准
灌溉面积:
0.6705
万亩
毛灌溉定额:
956
m3/亩
农村人口：
1.8042
万人
人均用水量:
10
L/人*日
月份
需水
可供水量
（万m3）
水量平衡（万m3）
农业
需水量
工业
需水量
生活
需水量
环境等其它需水量
+
-
1月
7
0
0.5
0.1
602.7
595.1
2月
7.1
0
0.5
0.1
583.2
575.5
3月
7.1
0
0.5
0.1
602.7
595
4月
15
0
0.5
0.2
583.2
567.5
5月
33.6
0
0.5
0.3
602.7
568.3
6月
113.9
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