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摘要：灌区水量平衡计算的成果,能比较全面地反映现有灌区中现有水利工程的灌溉能力及供需平衡情况,因此它是选定规划工程和工程规模的重要依据。文章结合实例，针对灌区供水量平衡计算进行了分析。
关键词：灌区；供水量；平衡计算
中图分类号：TV674文献标识码：A文章编号：
水量平衡是指区域内的可供水量和需水量在时间、空间、数量和质量上的平衡。区域可供水量是由若干个单项工程的可供水量组成,根据各单项工程的关系, 把区域分成若干个计算单元 。每个计算单元里, 相互联系的各类水利工程组成一个供水系统, 并按一定的原则和运行方式联合调算。主要包括大中型水库可供水量、小型水库可供水量、塘坝可供水量和提水工程可供水量共4 种。不同水源的可供水量计算方法也各不相同。
1 灌区水量供需平衡计算原则
(1)具有骨干调节水源工程的大中型灌区, 应采用长系列时历法, 逐时段进行灌区水量供需平衡演算, 以检验不同设计水平年灌区供水保证程度。
(2)根据灌区水源结构特点, 制定灌区水量平衡计算原则。一般而言, 灌区不同水源供水优先次序是: 先用调节性能较差的水, 再用调节性能较好的水; 先用基础水利设施水, 再用骨干水源水; 骨干水源与基础水利设施实行联合调度。
(3)根据分区内水源结构及骨干水源调节性能, 确定水量平衡计算时段及计算方法。一般而言,平衡區内有大中型年(季) 调节水库, 且能够获得长系列分时段的来、用水资料, 应采用月(旬)为时段的长系列时历年法, 逐时段进行平衡计算, 以确定平衡区供水保证程度; 如资料条件有限, 也可采用典型年法, 按历年综合灌溉用水量排频, 选择丰、平、枯3个典型年作平衡计算 。
(4)在分区水量平衡计算成果的基础上, 应根据全灌区主要水源的特点, 综合分区水量平衡的成果, 作全灌区水量平衡分析。灌区规模不大, 主要灌溉水源简单, 基础水利设施分布比较均衡的灌区, 可不分区, 只作整体水量平衡分析。
2 水量供需平衡计算框图
灌区水量供需平衡计算过程框图如图1 所示:
图1 灌区水量供需平衡计算过程框图
3 实例分析
某中型灌区位于洛泽河镇，在彝良县的西南部。主要涉及洛泽河镇的龙潭、虎丘、岭东、雄块村，解决灌溉渠系的渗漏问题，使工程发挥最佳灌溉效果。灌区总灌溉面积215535亩，保证灌溉面积180000亩，本次输水渠道防渗改造建设后，控制灌溉面积199200亩，其中改善灌溉面积34500亩，恢复和新增灌溉面积19200亩，灌区内受益人口11270人。
3.1 灌区供水水源
灌区内龙潭水库多年平均径流深为1712mm，巷口水库多年平均径流深为1718mm，多年径流变差系数Cv＝0.3，两者大致相近。当P＝10％时，径流深988mm；P＝50％，径流深1641mm；P＝90％，径流深1808mm。灌区内年地表水资源量14352万m3，但暴雨产流时间短，汇流后很快出海，这部分地表径流难以充分利用。因此，灌区的供水水源主要以龙潭水库（大型）及巷口水库（中型）为主，尖山水库（小一型）为调节水源。
3.2 灌溉供水现状
灌区现有主要水源工程有：龙潭水库及巷口水库2座，水利工程主要可供水量在P＝90％情况下为26850.99万m3。
现有供水工程中，农业灌溉用水和城镇部分生活用水用水、工业用水、农村人畜用水，主要由各渠道供给。
根据汕头水环境监测分中心蕉坑水文站《关于龙潭尖山水库水质监测的报告》，龙潭水库及尖山水库的总体水质较好，达到II类水质标准，符合水域功能要求，满足作为城市供水和农田灌溉水源的要求。
4 灌区土地分类、农业生产结构和作物组成
灌区位于龙潭水库及巷口水库下游，灌区内有11个镇（农场）、142家企业，土地总面积922.75km2，总人口98万人。
4.1土地分类
根据土地资源调查资料，龙潭灌区的土地利用现状为：
（1）耕地：面积21.55万亩，占土地总面积15.6％。
（2）园林牧地：面积32.02万亩，占土地总面积23.15%。
（3）居民区及工矿用地：面积35.08万亩，占土地总面积25.36%。
（4）交通用地：面积8.07万亩，占土地总面积5.85%。
（5）水域：面积41.62万亩，占土地总面积30.09%。
灌区的土质基本以粘壤土、壤土和沙壤土为主，其中博美分干渠、鳌江分干渠、一分干渠、二分干渠为粘壤土；三分干渠为壤土；湖东分干渠、南碣渠、四分干渠为砂壤土。
4.2 农业生产结构
灌区历来是水稻高产区，水稻平均亩产480kg，但由于人多地少，经济作物种植面积偏少，农业的经济收入普遍较低。
灌区的农业作物主要以水稻为主、此外还有番薯、蔬菜、花生等经济作物，水果有荔枝、龙眼、香蕉等。粮经比例为53.5：46.5，即水稻11.53万亩，经济作物10.02万亩。希望以后通过结构调整，按照农业综合开发规划，达到品质、结构优化，节约水量，优化水资源配置。
4.3 作物组成
灌区总灌溉面积为21.55万亩（其中保灌面积18万亩，其余为补充灌溉面积），水田有11.53万亩，旱园有10.02万亩。灌区全年种植总面积496930亩，灌区复种指数2.31。经调查，近几年灌区的作物组成详见表1。
表1 灌区作物组成表
5 灌区水量平衡计算
5.1 渠道水利用系数ηc
根据《农田水利学》（武汉大学第三版）计算，
（1）输水损失水量σ
δ=A/(100 Qnm)
式中：
σ——每公里渠道输水损失系数；
A——渠床土壤透水系数；
M——渠床土壤透水指数；
Qn——渠道净流量, m3/s。
查《农田水利学》表2，即本报告书中的表2，可得砂壤土、壤土、粘壤土的A、m值分别为3.4和0.5、2.65和0.45、1.9和0.4。
计算可得：σ分别为0.008、0.0072、0.006。平均0.0071。
表2 土壤透水参数表
（2）渠道输水损失流量Ql
Ql=σL Qn
式中：
σ——每公里渠道输水损失系数；
Ql——渠床输水损失流量，m3/s；
L——渠道长度，km,取130.34；
Qn——渠道净流量, m3/s；
计算可得：Ql=16.66m3/s
（3）采用防渗措施后的渗漏损失流量Q’l
Q’l=βQl
式中：
β——采取防渗措施后渠床渗漏水量的折减系数；
Q’l——采取防渗措施后的渗漏损失流量，m3/s；
原渠渠基有夯实，部分渠道有混凝土护面，不过护面损毁严重。查《农田水利学》表3，即本报告书中的表3，可得混凝土护面β值为0.15~0.05，人工夯填为0.7~0.5，选用人工夯填的折减系数0.6。
则现状渗漏损失流量：Q’l=βQl=16.66×0.6=9.996 m3/s
表3 渗水量折减系数β
此次改造项目设计防渗措施为夯实基础后混凝土护面，基础采用三合土铺填，折减系数综合取值0.4。
则项目实施后，渗漏损失流量：Q”l=βQl=16.66×0.4=6.664 m3/s。
（4）渠道水利用系数ηc
ηc= Qn/ Qg
式中：
Qg——渠道毛流量, m3/s；
现状渠道水利用系数：η’c=（18-9.996）/18=44.5%；
项目实施后渠道水利用系数：η”c=（18-6.664）/18=62.98%。
（5）结论
渠道水利用系数ηc，现状为ηc=44.5%，项目实施、采取防渗措施后ηc=62.98%。
5.2灌区总需水量
（1）灌溉需水量
灌区总灌溉面积为21.55万亩（其中保灌面积18万亩，其余为补充灌溉面积），水田有11.53万亩，旱园有10.02万亩。
灌区全年种植总面积496930亩，灌区复种指数2.31。经调查，近几年灌区的作物组成详见表1-3~表1-4
灌区各分干渠的净灌溉定额见表1-10。
灌区的灌溉净用水量计算过程见表1-13.计算可得灌区的灌溉净用水总量为12607.37万m3。
水量平衡计算采用保灌面积18万亩进行计算，如有多余水量，可作为补充灌溉用水。
由于作物选取整个灌区总面积21.5535万亩的全作物进行统计，故作物灌溉用水以全作物进行分配，计算灌溉定额。然后计算出保灌面积的灌溉用水量进行水量平衡。
计算可得，枯水年（灌溉设计保证率P=90%）的综合灌溉净定额为M净=12607.37÷21.5535=584.93 m3/亩。
（2）灌区工业、生活需水量
灌区内鱼池及工业用水取1260万m3；人口有977653人，大牲畜4000头，小牲畜8000头。陆丰市日用水指标117升/人•天；大牲畜日用水指标93升/头.天；小牲畜日用水指标46升/头.天；人口年用水量4117.87万m3，牲畜用水量为26.64万m3。其他用水合计为7720.74万m3。平均分配给各月，每个月643.39万m3。
此外，陆丰核电站也计划从龙潭水库取水，预计每年需水量为630.72万m3。因此，项目实施后，其他用水合计应为8351.46万。平均分配给各月。
（3）灌区总需水量
现状灌区总需水量为：
Qx =23660.1+7720.74=31380.84万m3;
项目实施后，灌区总需水量为：
Qx，=16717.68+8351.46=25069.14万m3。
5.3灌区供水平衡分析
目前灌区供水主要来源于龙潭水库和巷口水库，其中龙潭水库在保证率P=90%下可供给灌溉水量为19836.5万m3；巷口水库在保证率P=90%下可供给灌溉水量为7014.49万m3，可供水总量为26850.99万m3
目前现状下，灌区在保证工业、生活用水后，仍然缺水31380.84-26850.99=4529.85万m3，致使4529.85÷1314.45=3.45万亩的耕地无水灌溉。
项目实施后，灌区在保证工业、生活用水后，灌溉余水26850.99-25069.14=1781.85万m3，多余水量可用于补充灌溉面积1781.85÷928.76=1.92万亩。
6 結 论
综上所述，做好渠道整治、配套工程建设和灌区改造工程，可将渠道水利用率从0.445提高到0.6298，灌溉综合定额从1314.45m3/亩下降至928.76m3/亩，可使灌区恢复保灌面积18万亩，并补充灌溉面积1.92万亩。相对于灌区未改造前，可增加灌溉面积1.92+3.45=5.37万亩。
参考文献
[1] 蔡勇,李同春;灌区量水设施分析研究[J];中国农村水利水电;2005年02期
[2] 水利部农村水利司, 中国灌溉排水发展中心. 灌区节水改造规划编写指南[M] . 北京: 中国水利水电出版社, 2005
关键词：灌区；供水量；平衡计算
中图分类号：TV674文献标识码：A文章编号：
水量平衡是指区域内的可供水量和需水量在时间、空间、数量和质量上的平衡。区域可供水量是由若干个单项工程的可供水量组成,根据各单项工程的关系, 把区域分成若干个计算单元 。每个计算单元里, 相互联系的各类水利工程组成一个供水系统, 并按一定的原则和运行方式联合调算。主要包括大中型水库可供水量、小型水库可供水量、塘坝可供水量和提水工程可供水量共4 种。不同水源的可供水量计算方法也各不相同。
1 灌区水量供需平衡计算原则
(1)具有骨干调节水源工程的大中型灌区, 应采用长系列时历法, 逐时段进行灌区水量供需平衡演算, 以检验不同设计水平年灌区供水保证程度。
(2)根据灌区水源结构特点, 制定灌区水量平衡计算原则。一般而言, 灌区不同水源供水优先次序是: 先用调节性能较差的水, 再用调节性能较好的水; 先用基础水利设施水, 再用骨干水源水; 骨干水源与基础水利设施实行联合调度。
(3)根据分区内水源结构及骨干水源调节性能, 确定水量平衡计算时段及计算方法。一般而言,平衡區内有大中型年(季) 调节水库, 且能够获得长系列分时段的来、用水资料, 应采用月(旬)为时段的长系列时历年法, 逐时段进行平衡计算, 以确定平衡区供水保证程度; 如资料条件有限, 也可采用典型年法, 按历年综合灌溉用水量排频, 选择丰、平、枯3个典型年作平衡计算 。
(4)在分区水量平衡计算成果的基础上, 应根据全灌区主要水源的特点, 综合分区水量平衡的成果, 作全灌区水量平衡分析。灌区规模不大, 主要灌溉水源简单, 基础水利设施分布比较均衡的灌区, 可不分区, 只作整体水量平衡分析。
2 水量供需平衡计算框图
灌区水量供需平衡计算过程框图如图1 所示:
图1 灌区水量供需平衡计算过程框图
3 实例分析
某中型灌区位于洛泽河镇，在彝良县的西南部。主要涉及洛泽河镇的龙潭、虎丘、岭东、雄块村，解决灌溉渠系的渗漏问题，使工程发挥最佳灌溉效果。灌区总灌溉面积215535亩，保证灌溉面积180000亩，本次输水渠道防渗改造建设后，控制灌溉面积199200亩，其中改善灌溉面积34500亩，恢复和新增灌溉面积19200亩，灌区内受益人口11270人。
3.1 灌区供水水源
灌区内龙潭水库多年平均径流深为1712mm，巷口水库多年平均径流深为1718mm，多年径流变差系数Cv＝0.3，两者大致相近。当P＝10％时，径流深988mm；P＝50％，径流深1641mm；P＝90％，径流深1808mm。灌区内年地表水资源量14352万m3，但暴雨产流时间短，汇流后很快出海，这部分地表径流难以充分利用。因此，灌区的供水水源主要以龙潭水库（大型）及巷口水库（中型）为主，尖山水库（小一型）为调节水源。
3.2 灌溉供水现状
灌区现有主要水源工程有：龙潭水库及巷口水库2座，水利工程主要可供水量在P＝90％情况下为26850.99万m3。
现有供水工程中，农业灌溉用水和城镇部分生活用水用水、工业用水、农村人畜用水，主要由各渠道供给。
根据汕头水环境监测分中心蕉坑水文站《关于龙潭尖山水库水质监测的报告》，龙潭水库及尖山水库的总体水质较好，达到II类水质标准，符合水域功能要求，满足作为城市供水和农田灌溉水源的要求。
4 灌区土地分类、农业生产结构和作物组成
灌区位于龙潭水库及巷口水库下游，灌区内有11个镇（农场）、142家企业，土地总面积922.75km2，总人口98万人。
4.1土地分类
根据土地资源调查资料，龙潭灌区的土地利用现状为：
（1）耕地：面积21.55万亩，占土地总面积15.6％。
（2）园林牧地：面积32.02万亩，占土地总面积23.15%。
（3）居民区及工矿用地：面积35.08万亩，占土地总面积25.36%。
（4）交通用地：面积8.07万亩，占土地总面积5.85%。
（5）水域：面积41.62万亩，占土地总面积30.09%。
灌区的土质基本以粘壤土、壤土和沙壤土为主，其中博美分干渠、鳌江分干渠、一分干渠、二分干渠为粘壤土；三分干渠为壤土；湖东分干渠、南碣渠、四分干渠为砂壤土。
4.2 农业生产结构
灌区历来是水稻高产区，水稻平均亩产480kg，但由于人多地少，经济作物种植面积偏少，农业的经济收入普遍较低。
灌区的农业作物主要以水稻为主、此外还有番薯、蔬菜、花生等经济作物，水果有荔枝、龙眼、香蕉等。粮经比例为53.5：46.5，即水稻11.53万亩，经济作物10.02万亩。希望以后通过结构调整，按照农业综合开发规划，达到品质、结构优化，节约水量，优化水资源配置。
4.3 作物组成
灌区总灌溉面积为21.55万亩（其中保灌面积18万亩，其余为补充灌溉面积），水田有11.53万亩，旱园有10.02万亩。灌区全年种植总面积496930亩，灌区复种指数2.31。经调查，近几年灌区的作物组成详见表1。
表1 灌区作物组成表
5 灌区水量平衡计算
5.1 渠道水利用系数ηc
根据《农田水利学》（武汉大学第三版）计算，
（1）输水损失水量σ
δ=A/(100 Qnm)
式中：
σ——每公里渠道输水损失系数；
A——渠床土壤透水系数；
M——渠床土壤透水指数；
Qn——渠道净流量, m3/s。
查《农田水利学》表2，即本报告书中的表2，可得砂壤土、壤土、粘壤土的A、m值分别为3.4和0.5、2.65和0.45、1.9和0.4。
计算可得：σ分别为0.008、0.0072、0.006。平均0.0071。
表2 土壤透水参数表
（2）渠道输水损失流量Ql
Ql=σL Qn
式中：
σ——每公里渠道输水损失系数；
Ql——渠床输水损失流量，m3/s；
L——渠道长度，km,取130.34；
Qn——渠道净流量, m3/s；
计算可得：Ql=16.66m3/s
（3）采用防渗措施后的渗漏损失流量Q’l
Q’l=βQl
式中：
β——采取防渗措施后渠床渗漏水量的折减系数；
Q’l——采取防渗措施后的渗漏损失流量，m3/s；
原渠渠基有夯实，部分渠道有混凝土护面，不过护面损毁严重。查《农田水利学》表3，即本报告书中的表3，可得混凝土护面β值为0.15~0.05，人工夯填为0.7~0.5，选用人工夯填的折减系数0.6。
则现状渗漏损失流量：Q’l=βQl=16.66×0.6=9.996 m3/s
表3 渗水量折减系数β
此次改造项目设计防渗措施为夯实基础后混凝土护面，基础采用三合土铺填，折减系数综合取值0.4。
则项目实施后，渗漏损失流量：Q”l=βQl=16.66×0.4=6.664 m3/s。
（4）渠道水利用系数ηc
ηc= Qn/ Qg
式中：
Qg——渠道毛流量, m3/s；
现状渠道水利用系数：η’c=（18-9.996）/18=44.5%；
项目实施后渠道水利用系数：η”c=（18-6.664）/18=62.98%。
（5）结论
渠道水利用系数ηc，现状为ηc=44.5%，项目实施、采取防渗措施后ηc=62.98%。
5.2灌区总需水量
（1）灌溉需水量
灌区总灌溉面积为21.55万亩（其中保灌面积18万亩，其余为补充灌溉面积），水田有11.53万亩，旱园有10.02万亩。
灌区全年种植总面积496930亩，灌区复种指数2.31。经调查，近几年灌区的作物组成详见表1-3~表1-4
灌区各分干渠的净灌溉定额见表1-10。
灌区的灌溉净用水量计算过程见表1-13.计算可得灌区的灌溉净用水总量为12607.37万m3。
水量平衡计算采用保灌面积18万亩进行计算，如有多余水量，可作为补充灌溉用水。
由于作物选取整个灌区总面积21.5535万亩的全作物进行统计，故作物灌溉用水以全作物进行分配，计算灌溉定额。然后计算出保灌面积的灌溉用水量进行水量平衡。
计算可得，枯水年（灌溉设计保证率P=90%）的综合灌溉净定额为M净=12607.37÷21.5535=584.93 m3/亩。
（2）灌区工业、生活需水量
灌区内鱼池及工业用水取1260万m3；人口有977653人，大牲畜4000头，小牲畜8000头。陆丰市日用水指标117升/人•天；大牲畜日用水指标93升/头.天；小牲畜日用水指标46升/头.天；人口年用水量4117.87万m3，牲畜用水量为26.64万m3。其他用水合计为7720.74万m3。平均分配给各月，每个月643.39万m3。
此外，陆丰核电站也计划从龙潭水库取水，预计每年需水量为630.72万m3。因此，项目实施后，其他用水合计应为8351.46万。平均分配给各月。
（3）灌区总需水量
现状灌区总需水量为：
Qx =23660.1+7720.74=31380.84万m3;
项目实施后，灌区总需水量为：
Qx，=16717.68+8351.46=25069.14万m3。
5.3灌区供水平衡分析
目前灌区供水主要来源于龙潭水库和巷口水库，其中龙潭水库在保证率P=90%下可供给灌溉水量为19836.5万m3；巷口水库在保证率P=90%下可供给灌溉水量为7014.49万m3，可供水总量为26850.99万m3
目前现状下，灌区在保证工业、生活用水后，仍然缺水31380.84-26850.99=4529.85万m3，致使4529.85÷1314.45=3.45万亩的耕地无水灌溉。
项目实施后，灌区在保证工业、生活用水后，灌溉余水26850.99-25069.14=1781.85万m3，多余水量可用于补充灌溉面积1781.85÷928.76=1.92万亩。
6 結 论
综上所述，做好渠道整治、配套工程建设和灌区改造工程，可将渠道水利用率从0.445提高到0.6298，灌溉综合定额从1314.45m3/亩下降至928.76m3/亩，可使灌区恢复保灌面积18万亩，并补充灌溉面积1.92万亩。相对于灌区未改造前，可增加灌溉面积1.92+3.45=5.37万亩。
参考文献
[1] 蔡勇,李同春;灌区量水设施分析研究[J];中国农村水利水电;2005年02期
[2] 水利部农村水利司, 中国灌溉排水发展中心. 灌区节水改造规划编写指南[M] . 北京: 中国水利水电出版社, 2005