水資源平衡分析報告

1、水資源平衡分析國家投資實施的土地開發(fā)整理項目，為了提高耕地質量，絕大多數(shù)都規(guī)劃了灌溉工程。為此，這樣的項目區(qū)地形圖灌區(qū)必須進行水資源的平衡分析。灌區(qū)的水資源平衡分析，包含著水質、水量和水位等方面內容，水位的來用水平衡分析比較簡單，經過對地形與取用水位相互關系的分析，結合取水工程的設置，劃定出自流區(qū)和揚水區(qū)（揚程大小）即可。這里側重討論水量平衡分析的內容。灌區(qū)的水土資源平衡分析是根據(jù)水源來水過程和灌區(qū)用水過程進行的，這兩個過程是逐年變化的，在規(guī)劃設計時必須先確定用哪個年份的水源來水過程和灌區(qū)用水過程進行平衡計算，這個特定的水文年份叫設計典型年，簡稱設計年，而設計年又是根據(jù)灌溉設計標準確定的。一、

2、灌溉設計標準選擇設計年所依據(jù)的標準稱為灌溉設計標準。它綜合反映了水源對灌區(qū)用水的保證程度，關系到灌溉工程的規(guī)模、投資和效益。國標（GB50288-99）規(guī)定，設計灌溉工程時，應首先確定灌溉設計保證率，南方小型水稻灌區(qū)的灌溉工程也可按抗旱天數(shù)進行設計。（一）灌溉設計保證率1 定義：指灌區(qū)用水量在多年期間能夠得到充分滿足的機率，一般用得到滿足的年數(shù)占總年數(shù)的百分率表示。它綜合反映了用水和來水兩方面的情況。將多年（長系列）的年灌溉用水量按大小順序排列，用數(shù)理統(tǒng)計方法計算并繪制年灌溉用水量頻率曲線，在此曲線上選用的頻率值即為灌溉設計保證率值。如灌溉設計保證率P=80%,則表示頻率P=80%對應的灌溉用

3、水量出現(xiàn)的機會為P=80%,意味著每百年中有80年這樣的年灌溉用水量可以得到保證，只有20年供水不足或中斷，換一種說法（用重現(xiàn)期的語言）就是相當于平均每五年出現(xiàn)一次（五年一遇）供水不足或中斷的情況。2 .灌溉用水保證率的確定國標（GB50288-99）規(guī)定:灌水方法地區(qū)作物種類灌溉設計保證率（%）地面灌溉干旱地區(qū)或水資源緊缺地區(qū)以旱作為主50-75以水稻為主70-80半濕潤、半干旱地區(qū)或水資源不穩(wěn)定地區(qū)以旱作為主70-80以水稻為主75-85濕潤地區(qū)或水資源豐富地區(qū)以旱作為主75-85以水稻為主80-95噴灌、微灌各類地區(qū)各類作物85-95注：1、作物經濟價值較高的地區(qū)，宜選用表中較大值；作物

4、經濟價值不高的地區(qū)，可選用表中較小值。2、引洪淤灌系統(tǒng)的灌溉設計保證率可取3050。確定原則：低壓管道輸水灌區(qū)取大于75%豐水區(qū)比缺水區(qū)取值高些提水區(qū)比自流區(qū)取值高些大型灌區(qū)比小型灌區(qū)取值高些經濟發(fā)達地區(qū)比經濟后進區(qū)取值高些中遠期（1020年）工程比近期（10年以內）工程取值高些保證率取值過高，雖然保證率強，但是會使水源的灌溉能力不能充分發(fā)揮出來。反之，保證率取得過低，雖然可以擴大灌溉面積，但是保證性較差，使工程費用有不必要的增加。應當根據(jù)當?shù)氐慕洕鷹l件、水源條件以及國家對當?shù)剞r業(yè)生產的要求等因素綜合確定。3 、保證率用法，指在規(guī)劃設計中如何體現(xiàn)選定的保證率值。由于年灌溉用水量值很難具有長系列

5、的數(shù)值，所以灌溉設計保證率對應的設計年灌溉用水量值也不能由年灌溉用水量頻率曲線上查得，可以就需要用以下方法選擇設計年，進行年灌溉用水量計算。最常用的方法是按降雨量選擇設計年法。介紹如下：由于：降雨量大，灌溉定額（用水量）就小，降雨量小，灌溉定額（用水量）就大，而：降雨量頻率愈大，降雨量值愈小，灌溉用水保證率就愈大，降雨量頻率愈小，降雨量值愈大，灌溉用水保證率就愈小，可見：降雨量與灌溉用水量存在相關關系?？梢越频挠媒涤炅款l率曲線表灌溉用水量頻率曲線。用降雨頻率取代灌溉涉及保證率。即：中等年（降雨頻率P=50%相當灌溉設計保證率P=50%）表示平均每兩年中就有一年供水不足或中斷。中旱年（降雨頻率

6、P=75%相當灌溉設計保證率P=75%）表示平均每四年中就有一年供水不足或中斷。干旱年（降雨頻率P=8590%相當灌溉設計保證率P=8590）表示平均每610年中就有一年供水不足或中斷?，F(xiàn)降雨資料條件情況，具體做法有三：其一：按降雨量選擇。把歷年的年降雨量從大到小排列，進行頻率計算，選擇降雨頻率和灌溉涉及保證率相同或相近的年份作為灌溉用水設計典型年。此法考慮年雨量的年內分配情況及對作物用水的影響，按此年份計算出來的灌溉用水量和作物實際要求的灌溉用水量往往差別較大。其二：按作物生育期雨量選擇。統(tǒng)計歷年主要作物生育期的降雨量，進行頻率計算，選擇設計年。此法能反映主要作物的用水要求，但仍未能解決作物

7、生育期內降雨量的分配及對作物用水的影響，仍與實際有一定的差別。其三：按干旱年份雨量分配選擇。對歷史上出現(xiàn)旱情較重的一些年份雨量年內分配進行分析，選擇再按第一種方法確定設計對作物生長不利的雨量分配作為設計雨型。中降雨量，然后把設計中雨量按設計雨型進行分配，作為設計年的降雨過程。這是一種比較好的方法。除按降雨量選設計年外還有按灌溉定額、按用水來水選擇設計年等方法，限于實用中資料來源困難，就不作介紹了。(二)抗旱天數(shù)：1 .定義：指抗旱期間，每天消耗的水量(騰發(fā)量和水田滲漏量)乘以抗旱的天數(shù)，作為單位面積上灌溉用水量的計算標準，即單位面積上灌溉用水量W值以下式表示：Wedt式中ed抗旱季節(jié)平均日耗水

8、量，mm/d湖北：稻別早稻中稻單季晚稻雙季晚稻(e+d)(mm/d)678-108-106-7生長天數(shù)(d)859513075浙江:土壤粘土壤土沙壤土(e+d)(mm/d)567南方許多省份e值、d值的實驗資料可以對照選用。t抗旱天數(shù)，d。2 .標準：國標(GB50288-99)規(guī)定：單季稻灌區(qū)可用30-50d,雙季稻灌區(qū)可用50-70d。經濟發(fā)達地區(qū)，可按上述標準提高1020d。目前我國采用的抗旱天數(shù)為50-100d。豐水區(qū)和水稻為主的南方江蘇、廣東等省，多采用70-100d。缺水區(qū)和旱作為主的北方陜西、寧夏等省多采用6090d。湖北：3040天不下雨為小旱，約相當于灌溉設計保證率為5070

9、%,40-70天不下雨為中旱，約相當于灌溉設計保證率為70-80%,70-100，不下雨為大旱，約相當于灌溉設計保證率為80-95%。3 .方法：灌溉庫容=抗旱期平均每天畝耗水量x灌溉畝數(shù)x抗旱天數(shù)灌溉定額=抗旱期平均每天每畝耗水量X抗旱天數(shù)例：某水稻灌區(qū)1000畝，連續(xù)，雨期為4月16日至6月24日計70天。已知：泡田期耗水量為160mm,補水天數(shù)為抗旱天數(shù)減去10天，為60天，日均騰發(fā)量為5.2mm/d,日均滲漏量為3mm/d。求：所需灌溉定額（凈）和相應庫容（灌溉用水總量）大小。解：生長期降水量=605.23=492mm2灌溉定額（凈）=-160492=435m3/由3需灌溉庫容=435

10、1000=43.5萬m3二、灌溉用水量：灌溉用水量的確定應該在灌區(qū)土地利用規(guī)劃和作物種植結構設計的基礎上進行。這里重點討論總量值計算，基本不涉及用水過程。（一）灌溉原理：4 .旱作物的灌溉定額如下式示：生育期灌溉定額：m2EP0N0NK式中：m2生育期灌溉定額，m3/畝E生育期作物田間需水量，m3/畝中國主要農作物需水量等值成忸研究給出了詳盡的數(shù)值可供查用。P。生育期有效降雨量，m3/畝P0=P這里，P-對應灌溉設計保證率的生育期內降雨量，mm（1mm-m3/畝）3降雨入滲系數(shù)一次降雨里（mm）<55-5050-10010015015020001.00.80.750.70N。，N-播前和

11、生育期末土壤耕作層（計劃層）的儲水量，|m3/K生育期內作物對地下水的利用量，m3/畝般情況下，No、N、K值均較?。ㄕ急戎匦。?，可忽略不計,則上式變?yōu)椋簃2EPo對于一種作物而言，其斗產的作物需水量（E）可以視為是固定的。如此，M值的大小隨Po而變。播前灌水定額:播前灌水定額如下式示:土mi667HWmaxWo一水式中：mi-播前灌水定額，m3/畝土一土壤干密度，t/m3水一水的密度，t/m3H計劃濕潤層，取0.81mWmax , Wo田間持水率和插前土層，土壤含水率（占干土質量百分數(shù)）如此，旱作物的灌溉定額（M）如下式示:M=m1+m2我國北方地區(qū)幾種主要旱作物的灌溉制度（調查）作物生育期

12、灌溉制度備注灌水次數(shù)灌水定額灌溉定額小麥3640-80200300干旱年份棉花2430-4080-150玉米344060150-2502.水稻的灌溉定額如下式示:生育期灌溉定額:m2tedpc式中：m2生育期灌溉定額，mmp-對應灌溉設計中保證率的生育期降雨量，mmc生育期內排水量，mme水稻的騰發(fā)量，mm/dd水田的滲漏量，mm/dt生育期累計時間，dt(e+d)生育期內中間水量泡田定額如下式示：mh1000Hw飽W0hSitieitip1水式中：mi泡田定額，mmw飽，w0土壤飽和含水率和泡田前土壤含水率(以干土質量百分數(shù)計)土，水一飽和土層土壤干密度和泡田水的密度，t/m3h插秧時要求的

13、田面水層深度，mm;一般為3050mmsi泡田開始時至插秧時稻田滲漏強度，mm/dti泡田期日期，dei泡田期水田田面的蒸發(fā)強度，mm/dPi一泡田期降雨量，mm泡田定額可參考下表給出數(shù)值。單位：m3/畝土壤類別地下水埋深<2>2粘土和粘壤土5080中壤土和沙壤土70-10080-120輕沙壤土80-130100160如此，水稻的灌溉定額（M'）如下式示:Mm1m2湖北省水稻泡田定額及生育期灌溉定額調查成果表（中等干旱年）單位：m3/畝項目早稻中稻一季晚稻雙季晚稻泡田定額70-8080-10070-8030-60灌溉定額200250250-350350500240-300總

14、灌溉定額270-330330450420580270-360這部分灌溉原理主要是講述了灌溉制度及作物灌溉的有關概念在計算灌溉定額時，注意不要漏掉播前灌水定額和泡田定額值。（二）灌溉用水量1.各種作物（水稻、小麥、玉米、棉花一）年灌溉用水總量（W）如下式示:WM1A1M 1 1AM 22A M33A .水iMi2M 23M 3式中：Mi,M2,M3一單種作物（水稻、小麥、玉米）的灌溉定額，m3/畝Ai,A2,A3一一單種作物（水稻、小麥、玉米）的種植面積，畝3單種作物（水稻、小麥、玉米）的種植比A灌區(qū)耕地面積，畝M綜一各種作物的綜合灌溉定額，m3/畝水一灌溉水利用系數(shù)水系？田強制性規(guī)范規(guī)定：系-

15、渠道（管道）系統(tǒng)水利用系數(shù)系統(tǒng)大型灌區(qū)（30萬畝）中型灌區(qū)（30萬畝）小型灌區(qū)（1萬畝）井灌區(qū)渠道防滲管道輸水系>0.55>0.65>0.75>0.9>0.95田一田間水利用系數(shù)灌區(qū)種植作物水稻旱作物田>0.95>0.9水一灌溉水利用系數(shù)灌區(qū)類型大型灌區(qū)中型灌區(qū)小型灌區(qū)井灌區(qū)噴灌、微灌區(qū)滴灌區(qū)水>0.5>0.6>0.7>0.8>0.85>0.9井渠結合灌區(qū):jWjqWq水w這里：j,Wj井灌水利用系數(shù)和地下水用量，m3q,Wq灌溉水利用系數(shù)和地表水用量，m3W井渠灌區(qū)總用水量，m3提示：A、|t述系數(shù)內容是國務院通令

16、要各設計單位強制性執(zhí)行的指標。B、井灌區(qū)低壓管道輸水灌溉符合水管？田水稻：水0.95X0.95=0.9025旱作物：水0.95X0.9=0.8555 .問題討論：計算年灌溉用水總量還有一種方法:wQ?T式中，Q灌溉引水流量，m3/sT灌溉引水歷時，s由于此法須借助于灌溉用水過程線等資料，實際操作比較麻煩,較少采用。在土地開發(fā)整理規(guī)劃設計中，曾出現(xiàn)過如下做法，請判別一下對錯，為什么。A. wM總？A/水.A/ 水AM1水=MiM2M3B. w123M1指一種主要作物的灌溉定額C. wA?M1/水D. wA?Mi如果項目區(qū)分成n片，則灌溉用水量也應對n片分別計算。同一項目區(qū)內的不同水源類型區(qū)或不同

17、灌水方式區(qū)亦應分別計算其灌溉用水量值。灌溉用水量中一般不計入果園、林地、蔬菜（大棚）的用水量。三、水源來水量可以作為灌溉水源的有地上水和地下水，主要水利設施有水庫、河流、塘壩、井等。（一）地上水：1、水庫：類型中型水庫?。ㄒ唬┬退畮煨。ǘ┬退畮?000 -10000100 -100010-100庫容（萬m3）主要接受庫區(qū)上游的來水，由水利部門的管理，可以通過協(xié)議確定可供水源數(shù)量。E. 河流水源來水主要是區(qū)外的河川徑流量，也可能有部分當?shù)氐乇韽搅髁?。W可86400QT式中：W河一作物生育期內可以引用的河流水量，m3Q作物生育期內渠道引用的河流流量，m31sT作物生育期內渠道實際引水時間，d提示

18、：從河流的引水是個過程線，并且應該和用水過程線相匹配。從河流引水的歷時不是全年的天數(shù)，而是渠道引水的實際天數(shù)。北方一些中小河流春季經常斷流，徑流資料極少，此水源不夠穩(wěn)定可靠；南方一些中小河流全流經常不斷，恥量雖少，但是比較穩(wěn)定可靠，是主要水源。F. 塘壩：水源來水是當?shù)氐乇韽搅?，塘壩容積一般小于10萬m3。復蓄次數(shù)法：W塘vV有效式中：W塘塘壩在作物生育期內可提供的水量，m3V有效一塘壩有效容積（指扣除墊底庫容一水深1m的庫容），m3v復蓄次數(shù)，即一年中蓄滿次數(shù)，干旱年v=1.0,中等干旱年v=1.5。塘壩類型湖南湖北孤立塘壩0.7-1.2豐水或平水年1.5-2.0中等干旱年1.0-1.5干旱

19、年0.5-1.0結瓜塘壩1.2-1.5比孤立塘大0.5-1.0倍按集雨面積估算法:W塘0.667PCF式中：W塘一塘壩可提供的水量，m3P設計年的年降雨量，mm年徑流系數(shù)，一般取0.3-0.5C徑流利用系數(shù)（計入蒸發(fā)滲漏損失），一般為0.6-0.7F塘壩集雨面積，畝（1mm=0.667m3/畝）例：某灌溉區(qū)種水稻1200,棉花200畝，干旱年的年降雨量為500mm,年徑流系數(shù)為0.4,已分析計算確定水稻的總灌溉定額為435m3/畝，棉花灌溉定額為120m3/畝，現(xiàn)狀水庫工程協(xié)議供給50萬m3水量，問：還需要新建塘壩工程嗎？新建多大集雨面積的塘壩？解：灌溉凈用水量為：W凈=435X1200+12

20、0X200=54.6萬m3尚缺水量：取干旱年復蓄次數(shù)N=1則有54.6-50x1=4.6萬m3（須新建塘壩凈容積）須新建塘壩容積：估取從塘壩至田間的輸水損失為20%,則有：W墉46-5.75萬m310.2新建塘壩集雨面積：估取徑流利用系數(shù)為0.6,則有F57500718.4畝（0.48km2）0.6675000.40.6提示：新建塘壩容積與用水量、設計年、降雨量和徑流系數(shù)、灌溉水利用系數(shù)、集雨面積等有關。根據(jù)塘壩容積（集雨面積）選好具備條件的壩址?？购堤鞌?shù)法：W塘0.667（ed）t?A式中：W塘一須要塘壩提供的水量，m3（ed）一抗旱季節(jié)平均日耗水量，mm/dt抗旱天數(shù)，dA灌溉面積，畝（二）地下水：1、原理：地下水的水源來水量取決于以下兩點：地下水可開采的資源量，即允許開采量。開采地下水的技術條件指單井出水量、井數(shù)及開采歷時等,即實際開采量。實際開米量V實w允許開米量V允上述兩個條件應同時滿足2、方法：實際開采量，取灌區(qū)的年灌溉用水量值。允許開采量，按系統(tǒng)方法及計算多項補片排泄量用到大量公式和參數(shù)，既繁瑣又不準。實踐表明：單井出水量值是可以集中的