灌区水量平衡分析计算

 灌区水量平衡分析计算

　　摘要：通过对路溪灌区情况的认真分析，将灌区分为三个小片区进行分解，分别计算灌溉用水量及来水量，采用合理的水量平衡计算的原则和方法，计算路溪灌区的水量平衡。分析计算结果表明，路溪灌区的来水量能够满足灌溉用水，不存在资源性缺水。

　　关键词：灌区,分区,灌溉用水,来水量,水量平衡

　　一、工程概况

　　龙门县位于广东省中部，惠州市北部，地处珠江三角洲的边缘，东江支流增江的中上游，全县总面积2295km2[1]，山地及丘陵占总面积的73%，平均海拔550m。路溪灌区位于龙门县龙江镇路溪社区，灌区范围包括路溪的陈禾洞、埔心、沈村、六屯、石下、甘坑和路溪7个行政村。路溪灌区是引增江支流邓背河水和坑头水库水进行灌溉。

　　路溪灌区范围内受益人口1.2万人。灌区设计灌溉面积1.36万亩，灌区内以种植水稻为主，兼种糖蔗、花生、水果、蔬菜等。路溪灌区水源为增江支流邓背河水，合水干渠渠首位于邓背河上游的陈禾洞水，东、西干渠渠首位于邓背河。为灌区供水的蓄水工程共3座，其中小（1）型水库2座，小（2）型水库1座，总集雨面积16.62km2,总调蓄库容829.5万m3。灌区工程主要由上游小（1）型调节水库——坑头水库，格水等2座引水陂、坑头引水渠、引水隧洞、干渠渠道及其渠系建筑物、沿渠调蓄水库——屏风石水库（小（1）型水库）和公大坑小（2）型水库等组成。

　　路溪灌区渠线较长，分布相对分散，便于进行水量平衡计算，将灌区分为三个片区，分别为：合水片，主要为合水干渠，灌溉面积0.12万亩；芳村引水陂片，包括东、西干渠，灌溉面积1.09万亩；屏风石水库片，灌溉面积0.56万亩。其中合水片位于邓背河上游，余水进入下游邓背河，通过芳村陂将水引致芳村引水陂片，满足东、西干渠的灌溉水量，不足部分由坑头水库补充，芳村引水陂片余水进入屏风石水库，通过屏风石水库调节满足屏风石水库片的灌溉水量。

　　二、灌溉用水量

　　灌区目前主要以种植水稻为主，作物组成约为水稻80％，旱作物20％。近、远期水平年作物组成及灌溉制度基本不变。

　　经实地调查灌区土壤分布主要以砂壤土为主，所以本次计算灌溉用水量以砂壤土进行计算，渠道渗漏损失以砂壤土渗漏系数进行损失计算。灌溉定额主要根据《广东省一年三熟灌溉定额》[2]（广东省水科院，1999）计算，查一年三熟砂壤土灌溉定额等值线图，可得本灌区净灌溉定额见表1。

　　三、年径流量

　　灌区是从增江支流邓背河的上游引水，灌区内建有引水陂2座，分别是合水干渠的格水引水陂；路溪电站引水隧洞前的芳村引水陂。

　　芳村引水陂以上区间集水面积35.52km2，另芳村引水陂上游建有小（1）型水库——坑头水库。坑头水库是一座结合灌溉、发电等综合效益的水库，水库坝址以上控制集雨面积7.4km2，最大库容651.3万m3，正常库容520万m3。

　　灌区内水库及区间来水由于集雨面积较小，所以拟采用查等值线图法计算，由《广东省水文图集》[3]（1991年）进行查算，查图可得有关水文参数如下：

　　A、多年平均降雨量H=2100mm，相应变差系数Cv=0.25；

　　B、多年平均径流深h=1300mm，相应变差系数Cv=0.35；

　　C、多年平均水面蒸发深度h水面=1150mm（E601型）。

　　查等值线图所得多年平均降雨量2100mm与龙门气象站1963～2007年共45年实测多年平均降雨量2156.6mm基本一致，采用等值线图计算径流量是符合本工程实际的。

　　根据等值线图水文参数计算可得灌区内各水库坝址对应的年径流量成果，见表3。

　　根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），本灌区属水资源丰富地区，且以水稻种植为主，灌溉设计保证率取90%[4]。因此，径流计算代表年主要选用90％年份。灌区内水库径流分配拟采用龙门气象站降雨资料进行分配。

　　四、水量平衡计算

　　1、水量平衡的原则和方法

　　（1）由于灌区近远期设计灌溉面积、水源工程和灌区灌溉制度与现状基本一致，因此本阶段水量平衡不分基准年、近期、远期水平年，均按灌区工程续建配套节水改造完成后的条件进行计算，灌溉水利用系数取0.66。

　　（2）先对灌区内的公大坑水库进行水库自身水量平衡计算（包括供水），得出该水库的保证灌溉面积，扣除坝下游（路溪灌区外）的灌溉面积，即为该水库在平衡片内负责的灌溉面积，余水进入东干渠。

　　（3）再对陈禾洞和格水两个陂分别进行平衡，合水片余水进入芳村引水陂；然后对芳村引水陂进行水量平衡计算（包括东干渠、西干渠，不包括屏风石水库片），来水为合水片余水及区间来水，不足部分由坑头水库补水，余水进入屏风石水库；最后对屏风石水库片进行水量平衡计算，来水为芳村引水陂片和公大坑水库的余水，不足部分由坑头水库补水。

　　（4）最后对坑头水库进行总体水量平衡计算，平衡时不仅要保证主干渠的灌溉用水，还要补足下面芳村引水陂片和屏风石水库片的不足水量。

　　2、高瓜水库水量平衡计算

　　路溪灌区高瓜水库有公大坑水库。公大坑水库有灌区外的灌溉任务。水库调节计算时计入水库蒸发和渗漏水量损失，水库水量损失按《水利工程实用水文水利计算》[5]进行计算。

　　水库蒸发水量损失按下式计算：

　　ΔE=[KE水-(P0-y0)]F水面

　　式中：ΔE——库区陆面变成水面引起的年蒸发增量，即年蒸发损失量；

　　E水——水库附近根据蒸发器测得的多年平均水面蒸发量，查等值线图得E水=1150mm，蒸发皿为E601型；

　　K——由蒸发器数字推算为大面积蒸发值的换算系数，查表得K=0.91；

　　P0——坝址以上控制面积多年平均降雨量，查等值线图得P0=2100mm；

　　y0——坝址处多年平均径流深，查等值线图得y0=1300mm；

　　F水面——水库各时段的水面面积。

　　水库渗漏水量损失根据水库的水文地质情况，按水库各月的平均蓄水量的1%计算各月的渗漏水量损失。

　　经计算，公大坑水库在枯水年（P=90%）的保证灌溉面积为0.05万亩，还能补充东干渠的0.0972万亩农田的灌溉用水。

　　3、合水片水量平衡计算

　　合水片总灌溉面积为0.12万亩，灌溉用水量131.80万m3，该片区来水总量为2047.89万m3，余水总量为1916.09万m3，余水进入芳村引水陂片，对下游二个片区进行补充。

　　4、芳村引水陂片水量平衡计算

　　芳村引水陂片总灌溉面积为1.09万亩，其中西干渠灌溉面积0.23万亩，东干渠灌溉面积0.86万亩。剔除公大坑水库的片内保证灌溉面积0.0972万亩后，东干渠灌溉面积0.7628。东干渠灌溉用水量837.79万m3，西干渠灌溉用水量252.61万m3，同时承担城镇用水量为109.14万m3，该片区来水总量为2433.63万m3（扣除城镇用水量），余水总量为1343.23万m3，并需要坑头水库补充水量为341.38万m3。余水进入屏风石水库。

　　5、屏风石水库片水量平衡计算

　　屏风石水库片总灌溉面积为0.56万亩，其中直接通过屏风石干渠灌溉0.15万亩，另通过新开渠道连通龙平渠龙江分干渠渠尾，扩大灌溉面积0.41万亩。屏风石水库片灌溉用水量615.05万m3，屏风石水库水量损失量为37.56万m3，承担的城镇用水量为365.00万m3，该片区来水总量为1858.94万m3，则余水总量为567.00万m3。

　　6、坑头水库水量平衡计算

　　坑头水库作为调节补充水源，水量总体平衡计算时，不仅要保证其自身的灌溉用水，还要补足下面两个片区（芳村引水陂片和屏风石水库片）的不足水量。灌溉用水量27.46万m3，芳村引水陂需补充水量为341.38万m3，坑头水库水量损失量为29.10万m3。该片区来水总量为567.58万m3，用水余缺总量为198.74万m3。

　　五、平衡结果分析与建议

　　从水量平衡分析计算可以看出，在路溪灌区续建配套与节水改造后，坑头水库及灌区蓄、引水工程在灌溉保证率为90％的枯水年除能满足路溪灌区1.36万亩农田的灌溉用水外，还可以通过新开渠道扩大0.41万亩农田的灌溉面积。路溪灌区现状主要存在工程性缺水，不存在资源性缺水问题，应尽早对灌区进行配套节水改造，使其正常发挥效益。

　　[1]龙门县统计局.《龙门县国民经济统计资料汇编》.2012年

　　[2]广东省水利水电科学研究所.广东省一年三熟灌溉定额[M].暨南大学出版社.1999年

　　[3]广东省水利电力局.《广东省水文图集》.华南出版社.1991年

　　[4]水利部水利水电规划设计总院.《灌溉与排水工程设计规范》.建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版.1999年

　　[5]长江流域规划办公室水文处.《水利工程实用水文水利计算》.水利电力出版社.1983年