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关键词: 供需平衡 节水灌溉 分析 大石坝水库
大石坝水库节水灌溉工程建成后片区水资源供需平衡及成效分析
(盘龙区水利水资源管理所)
摘要:随着经济社会发展速度加快,水资源成为制约经济社会发展的重要因素,节水优先已经成为新时期治水工作必须遵循的根本方针,因此大力开展高效节水建设,科学利用水资源势在必行。本文通过对大石坝水库片区水量供需平衡情况和大石坝高效节水灌溉工程取得的成效进行分析,为盘龙区今后的农村节水工作提供一定的借鉴作用。
关键词: 供需平衡 节水灌溉 分析 大石坝水库
1.大石坝水库片区概况
大石坝水库片区隶属于盘龙区滇源街道办事处,分为白邑片区和中所片区。
1.1滇源街道概况
滇源街道办事处位于松华坝水源保护区,土地面积297.7 km2,位于盘龙区西部,旧称邵甸,由原白邑、大哨两个乡镇撤并而成。与杨桥、嵩阳两镇相连,南与盘龙区松华街道接壤,西与阿子营街道毗邻,北与寻甸县先锋乡相连。街道海拔1970~2840m,年平均气温13℃,日照年均1903.5h,年降水915.9mm,是一个典型的集山区、半山区、坝区为一体的农业乡镇。有山林31.78万亩,耕地44811亩,森林覆盖率71%,年产水2亿m3。辖周达、老坝、南营、中所、甸尾、金钟、迤者、小营、前所、团结、苏海、白邑、麦地冲、三转弯、菜子地、竹箐口、大哨、竹园18个村民委员会,99个村民小组,101个自然村。
1.2白邑片区概况
白邑片区位于盘龙区滇源街道办事处大石坝水库西侧500m范围,隶属白邑新建村,全村国土面积22.64 km2,海拔1980m。距昆明城区40km,距嵩明县城24 km,距离滇源街道办事处1km,东邻周达,南邻甸尾,西邻苏海,北邻麦地冲。辖西台子、双平、漆树塘、新庵、新建、白邑等6个村民小组。现有农户1242户,乡村人口3863人。全村耕地面积3139亩,人均耕地0.81亩;林地21914亩。
1.3中所片区概况
中所片区隶属盘龙区滇源街道办事处中所村委会,全村国土面积10.75 km2,海拔1970m。距昆明城区33km,距嵩明县城42 km,距滇源街道办事处8km,东邻老坝村委会,南邻甸尾村委会,西邻小营村委会,北邻南云村委会。辖皮家营、中所、新发、庄科等4个村民小组。现有农户714户,乡村人口2301人。全村耕地面积3150亩,人均耕地1.37亩;林地8539亩。
2.大石坝水库高效节水灌溉工程概况
大石坝水库高效节水灌溉项目是盘龙区第一个高效节水项目。工程于2012年10月开工,2013年5月完工,总投资455.93万元,总灌溉面积为1834亩。根据滇源街道地理位置、农业发展和种植结构情况,分为白邑片区和中所片区。
2.1白邑片区
从上游的大石坝水库输水低涵出口设置一道取水闸取水,首先通过引水主管从取水口A点引水至B点的30 m3取水池,然后通过抽水泵站抽水至项目区最高点C的100 m3调节池,滴灌区通过输水主管C-D引水至布置于D点的施肥、过滤装置及自动化控制系统,然后通过干管d、分干管d1、d2进入滴灌管网进行灌溉;管灌区通过干管C-E、分干管e1、e2输水至各片区进行灌溉。
表1
2.2中所片区
根据灌溉方式的不同划分为A、B两个片区,其中:A片区灌溉面积1332亩,采用低压管道灌溉,根据取水方式的不同又划分为a1(606亩)、a2(323亩)、a3(403亩)三个小片区,其中:a1、a2小片区面积分布于东干渠以上,采用提水灌溉,a3小片区面积分布于东干渠以下,采用自流灌溉;B片区灌溉面积400亩,面积分布于东干渠以下,供水加压后采用滴灌措施。首先在机耕路和东干渠交叉位置新建一座取水闸和一座30 m3取水池,取水池旁新建一座泵房,泵房内布置一台提水泵和一台加压泵,其中:提水泵通过抽水主管A-A′抽水至东南面的1000 m3高位调节池,然后再通过干管A′-A1、分干管(a1、a2)、支管和灌桩对a1、a2两个小片区进行灌溉;a3小片区从东干渠新建一座取水闸和一座30 m3取水池进行取水,再通过干管a3、支管和灌桩对a3个小片区进行灌溉;加压泵接滴灌区B的施肥、过滤装置,然后通过干管、支管和毛管对该片区进行灌溉。
表2
3.大石坝水库高效节水灌溉工程建成前后水量供需平衡分析
大石坝水库片区主要供水水源为大石坝水库。大石坝水库设计灌溉面积1.5万亩,是一座以灌溉为主,兼顾防洪的小(一)型水库,水源属长江金沙江水系冷水河。水库控制径流面积17.8 km2,水库总库容773 m3,兴利库容627万m3,调洪库容131万m3,P=75%水库年径流量为820万m3,年可供水量为685万m3。
3.1作物灌溉制度分析
大石坝水库片区作物的需水量采用联合国粮农组织推荐的彭曼法计算,灌溉制度采用水量平衡法,同时参考《用水定额》(云南省地方标准DB53/T168-2006)并结合滇源街道办事处实地调查情况,分析确定各种作物在不同灌溉方式下的灌溉制度。
表3 大石坝水库片区作物灌溉制度表
作物种类 | 种植面积(亩) | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 合计 | 灌溉方式 | ||||||||||||
上旬 | 中旬 | 下旬 | 上旬 | 中旬 | 下旬 | 上旬 | 中旬 | 下旬 | 上旬 | 中旬 | 下旬 | 上旬 | 中旬 | 下旬 | 上旬 | 中旬 | 下旬 | ||||
大棚蔬菜 | 14 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | ||
梨 | 6 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | ||||||
蓝莓 | 16 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | ||||||||
苗木 | 10 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | ||||||||||||
金银花 | 400 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | |||||
油桃 | 11 | 32.9 | 32.9 | 32.9 | 32.9 | 32.9 | |||||||||||||||
李子 | 45 | 32.9 | 32.9 | 32.9 | 32.9 | 32.9 | |||||||||||||||
藏红花 | 1332 | 19.2 | 19.2 | 19.2 | 19.2 | 19.2 | |||||||||||||||
作物种类 | 种植面积(亩) | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 | ||||||||||||||
上旬 | 中旬 | 下旬 | 上旬 | 中旬 | 下旬 | 上旬 | 中旬 | 下旬 | 上旬 | 中旬 | 下旬 | 上旬 | 中旬 | 下旬 | 上旬 | 中旬 | 下旬 | ||||
大棚蔬菜 | 14 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 19.6 | 705.6 | 滴灌 |
梨 | 6 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 194.4 | |||||||||||||||
蓝莓 | 16 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 172.8 | |||||||||||||||
苗木 | 10 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 10.8 | 129.6 | |||||||||||||||
金银花 | 400 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 8.1 | 169.5 | |||||||||||||
油桃 | 11 | 32.9 | 197.4 | 管灌 | |||||||||||||||||
李子 | 45 | 32.9 | 197.4 | ||||||||||||||||||
藏红花 | 1332 | 19.2 | 19.2 | 134.4 |
3.2大石坝水库片区供需水平衡分析
大石坝水库灌区现状年农业设计灌溉面积为1.5万亩,灌溉净用水量(P=75%)445.50万m3,灌溉水利用系数取0.50,计算得灌溉毛用水量(P=75%)891.00万m3;人饮现状供水人口7371人、大牲畜1239头,居民生活用水定额为78L/人·日,大牲畜用水定额为55L/头·日,经计算得到现状年人畜用水量为41.68万m3。整个灌区总用水量为932.68万m3。大石坝水库灌区现状年供需水量平衡分析计算成果见表2。
规划水平年(2020年)大石坝水库片区内节水灌溉项目建设完毕,片区内无新建水源工程,大石坝水库年供水量保持685万m3,供需平衡范围内1834亩灌溉面积建成高效节水灌溉示范区,其余13166亩种植结构不变,万亩综合用水过程线保持不变,但考虑到灌区灌溉水利用系数提高到0.75,据此进行水量平衡分析,平衡分析计算结果见表3。
表4 大石坝水库灌区现状年供需水量平衡分析表
项目 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 | 全年 | |
农业灌溉 | 万亩综合用水过程线 (万m3/万亩) | 33.5 | 31.0 | 33.5 | 37.5 | 73.0 | 21.5 | 3.0 | 1.0 | 4.0 | 7.0 | 31.0 | 21.0 | 297.0 |
灌溉毛需水量(万m3) (面积15000亩,η=0.50) | 100.50 | 93.00 | 100.50 | 112.50 | 219.00 | 64.50 | 9.00 | 3.00 | 12.00 | 21.00 | 93.00 | 63.00 | 891.00 | |
人畜饮水 | 需水量(万m3) | 3.54 | 3.20 | 3.54 | 3.43 | 3.54 | 3.43 | 3.54 | 3.54 | 3.43 | 3.54 | 3.43 | 3.54 | 41.68 |
总需水量(万m3) | 104.04 | 96.20 | 104.04 | 115.93 | 222.54 | 67.93 | 12.54 | 6.54 | 15.43 | 24.54 | 96.43 | 66.54 | 932.68 | |
大石坝水库可供水量(万m3) | 70.60 | 76.30 | 80.90 | 72.50 | 125.45 | 67.93 | 12.54 | 6.54 | 15.43 | 30.52 | 76.20 | 50.10 | 685.00 | |
水量余缺(万m3) | -33.44 | -19.90 | -23.14 | -43.43 | -97.09 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 5.98 | -20.23 | -16.44 | -247.68 |
表5 大石坝水库灌区规划水平年(2020年)供需水量平衡分析表
项目 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 | 合计 | ||
农业及人畜饮水 | 除高效节水灌溉以外的灌区 | 其它作物(13166亩)农业灌溉毛需水量(万m3) | 58.81 | 54.42 | 58.81 | 65.83 | 128.15 | 37.74 | 5.27 | 1.76 | 7.02 | 12.29 | 54.42 | 36.86 | 521.37 |
人畜饮水(万m3) | 4.39 | 3.96 | 4.39 | 4.25 | 4.39 | 4.25 | 4.39 | 4.39 | 4.25 | 4.39 | 4.25 | 4.39 | 51.65 | ||
农业及人畜饮水需水量小计(万m3) | 63.20 | 58.38 | 63.20 | 70.08 | 132.54 | 41.99 | 9.66 | 6.15 | 11.27 | 16.68 | 58.67 | 41.25 | 573.02 | ||
高效节水灌区 | 白邑片区 | 大棚蔬菜用水过程线(m3/亩)(滴灌) | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 58.8 | 705.6 |
梨用水过程线(m3/亩)(滴灌) | 21.6 | 32.4 | 32.4 | 32.4 | 32.4 | 21.6 | 21.6 | 194.4 | |||||||
蓝莓用水过程线(m3/亩)(滴灌) | 21.6 | 21.6 | 21.6 | 32.4 | 32.4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 21.6 | 21.6 | 172.8 | ||
苗木用水过程线(m3/亩)(滴灌) | 21.6 | 21.6 | 21.6 | 10.8 | 10.8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 21.6 | 21.6 | 129.6 | ||
油桃、李子用水过程线(m3/亩)(管灌) | 32.9 | 32.9 | 32.9 | 32.9 | 32.9 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 32.9 | 0 | 197.4 | ||
大棚蔬菜灌溉毛需水量(万m3)(14亩) | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 1.10 | ||
梨灌溉毛需水量(万m3)(6亩) | 0.01 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.01 | 0.13 | ||
蓝莓灌溉毛需水量(万m3)(16亩) | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.06 | 0.06 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.04 | 0.04 | 0.31 | ||
苗木灌溉毛需水量(万m3)(10亩) | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.02 | 0.02 | 0.14 | ||
油桃、李子灌溉毛需水量(万m3)(56亩) | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.20 | 0.00 | 1.23 | ||
白邑片区毛需水量小计(万m3) | 0.37 | 0.38 | 0.38 | 0.39 | 0.39 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.37 | 0.17 | 2.91 | ||
中所片区 | 金银花用水过程线(m3/亩)(滴灌) | 24.2 | 24.2 | 24.2 | 24.2 | 24.2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 24.2 | 24.2 | 169.4 | |
藏红花用水过程线(m3/亩)(管灌) | 19.2 | 19.2 | 19.2 | 19.2 | 19.2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 19.2 | 19.2 | 134.4 | ||
金银花灌溉毛需水量(万m3)(400亩) | 1.08 | 1.08 | 1.08 | 1.08 | 1.08 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 1.08 | 1.08 | 7.53 | ||
藏红花灌溉毛需水量(万m3)(1332亩) | 2.84 | 2.84 | 2.84 | 2.84 | 2.84 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 2.84 | 2.84 | 19.89 | ||
中所片区毛需水量小计(万m3) | 3.92 | 3.92 | 3.92 | 3.92 | 3.92 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 3.92 | 3.92 | 27.42 | ||
高效节水灌区毛需水量小计(万m3) | 4.29 | 4.30 | 4.30 | 4.30 | 4.30 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 0.09 | 4.29 | 4.09 | 30.33 | ||
项目区农业及人畜饮水总需水量(万m3) | 67.5 | 62.7 | 67.5 | 74.4 | 136.8 | 42.1 | 9.7 | 6.2 | 11.4 | 16.8 | 63.0 | 45.3 | 603.4 | ||
大石坝水库可供水量(万m3) | 70.6 | 76.3 | 80.9 | 84.1 | 146.8 | 42.1 | 9.8 | 6.2 | 11.4 | 30.5 | 76.2 | 50.1 | 685.0 | ||
水量盈亏(万m3) | 3.11 | 13.62 | 13.40 | 9.72 | 9.96 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 13.75 | 13.24 | 4.76 | 81.60 | ||
备注:滴灌区灌溉水利用系数为0.90,低压管道输水灌溉区灌溉水利用系数为0.90,其他作物灌溉水利用系数0.75。 | |||||||||||||||
现状年供需水平衡结果表明:供需水平衡范围内,大石坝水库片区除6月~10月外均存在供需矛盾,究其原因,主要是大石坝水库片区种植作物需水高峰期与水库供水之间存在的矛盾,田间灌水方式不够先进,灌溉水利用系数较低仅为0.50,导致了较为严重的供需矛盾,因此,供需平衡范围内应大力发展节水灌溉,提高灌溉水利用系数。
规划年供需水平衡结果表明:随着大石坝水库高效节水灌溉工程的建设,1.5万亩的灌溉面积内,有1834亩灌溉面积发展成为高效节水示范区,降低了灌溉定额,提高了灌溉水利用系数,从而使得大石坝水库片区到规划水平年基本达到供需平衡。
4.大石坝水库高效节水灌溉工程效益
大石坝水库高效节水灌溉工程投入运行以后,极大地促进了水、土、肥、种等生产要素的有机结合,减少了土肥流失,降低了生产成本,提高了劳动生产率,对加快滇源街道社会经济发展,具有重要保障作用,是一项深得民心的社会公益性工程。
4.1节水效益
大石坝水库片区缺乏水利工程配套设施,极少部分面积采用简易引水或挑水灌溉,大部分面积无水灌溉。大石坝水库高效节水灌溉工程建成以后, 1834亩灌溉面积发展成为高效节水示范区,灌溉水利用系数由0.50提高到0.75,节水效益按低压管灌及滴灌方式提高灌溉保证率及适时、适量灌溉,经计算得到灌溉年节水量为4.95万m3。
4.2经济效益
本效益指采用节水灌溉技术适时灌溉获得增产等所产生的增产增收经济效益。大石坝水库高效节水灌溉工程投入运行以来,对植株进行适时适量灌溉,增产效益十分明显。工程效益按工程建成后的效益扣除原种植效益后乘以工程效益分摊系数(取0.45)进行计算,工程年效益为324.47万元。其中蔬菜、水果、药材产量增加34.44万kg,产值增加323.72万元;苗木增产83株,产值0.75万元。
表6 项目区经济效益表(大棚蔬菜、水果、药材)
种植 作物 | 灌溉效益分摊系数 | 灌溉面积(万亩) | 灌后作物单产(kg/亩) | 灌后作物种植比例(%) | 灌前作物单产(kg/亩) | 灌前作物种植比例(%) | 综合亩产增量(kg/亩) | 主副产品价格(元/kg) | 增产实物量(万kg) | 灌溉效益(万元) |
蔬菜 | 0.45 | 0.0014 | 2200 | 0.8 | 1400 | 0.8 | 6.1 | 2 | 1.12 | 1.01 |
蓝莓 | 0.45 | 0.0016 | 1800 | 0.9 | 1200 | 0.9 | 5.3 | 35 | 0.96 | 15.12 |
油桃 | 0.45 | 0.0011 | 2200 | 0.6 | 1600 | 0.6 | 3.6 | 7 | 0.66 | 2.08 |
李子 | 0.45 | 0.0045 | 1800 | 2.5 | 1200 | 2.5 | 14.8 | 2 | 2.70 | 2.43 |
梨 | 0.45 | 0.0006 | 2200 | 0.3 | 1600 | 0.3 | 2.0 | 2 | 0.36 | 0.32 |
藏红花 | 0.45 | 0.1332 | 1500 | 73.0 | 1300 | 73.0 | 146.1 | 20 | 26.64 | 239.76 |
金银花 | 0.45 | 0.0400 | 200 | 21.9 | 150 | 21.9 | 11.0 | 70 | 2.00 | 63.00 |
合 计 | 0.1824 | 34.44 | 323.72 |
表7 项目区经济效益表(苗木)
种植 作物 | 灌溉效益分摊系数 | 灌溉面积(万亩) | 灌后作物成活量(株/亩) | 灌后作物种植比例(%) | 灌前作物成活量(株/亩) | 灌前作物种植比例(%) | 综合亩产增量(株/亩) | 主副产品价格(元/株) | 增产实物量(万株) | 灌溉效益(万元) |
苗木 | 0.45 | 0.001 | 528 | 100 | 445 | 100 | 83 | 20.0 | 0.08 | 0.75 |
合 计 | 0.08 | 0.75 |
4.3社会效益
滇源办事处耕地面积中旱地面积较多,目前大部分靠雨水补充,不能适时灌溉,作物产量低,经济效益差;灌溉有保证的旱地和水田仍用传统的大水漫灌方式,造成水资源浪费,土壤板结。大石坝水库高效节水灌溉项目的建成,有效改善了农田的灌溉条件,有效保障了作物对水的需求,确保在现有农田面积不增加的前提下提高农田产出率,同时可有效解决农村劳动力不足的问题,对改善滇源街道生产、生活条件具有重要意义。
4.4生态效益
传统的大水漫灌造成严重的土肥流失,使河道、水库、湖泊淤积速度加快,且使湖泊内水资源富含氮、磷等有机质,水生植物过量生长,造成冷水河水质污染。大石坝水库高效节水工程采用滴灌和低压管灌,根据作物的需水规律适时、适量灌溉,土肥流失不易产生,提高肥、药利用率,大大减少回流和入渗,避免了对冷水河及其支流水质的污染,改善了河流水质,促进了滇源街道生态环境的良性循环。
5.结语
发展农业的关键是实现农业产量增收的最优化,而高效节水灌溉工程则是农业产业结构调整阶段发展农业经济的重要前提条件,因此只有大力发展农业节水灌溉,科学规划,精心设计,合理布局,才能提高水资源的利用效率,适应松华坝水源保护区大力开展农业产业结构调整的要求,最终实现保护水源和进一步促进松华坝水源保护区农业增效、农民增收、农村稳定的共赢。
参考文献:
[1]云南华禹水利水电勘测设计有限公司.盘龙区大石坝水库高效节水灌溉示范项目实施方案,2012.
[2]刘光文.水文分析与计算.北京:中国水利电力出版社,1989.
[3]长江流域规划办公室水文处.水利工程实用水文计算.北京:水利电力出版社,1983.
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