水資源供需平衡分析

1、節(jié)水灌溉項目可行性研究報告中的水資源供需平衡分析郭志勇（臨潁縣農水技術推廣中心 河南省 臨潁縣 462600） 【摘要】本文通過對水資源供需平衡分析的概念、內容及一般原則進行詳細的闡述，分析在編制可行性研究報告中存在的問題，對今后編制節(jié)水灌溉項目可行性研究報告具有著積極的指導意義。 關鍵詞 水資源供需平衡分析；概念及分析原則；存在問題水資源供需平衡分析是節(jié)水灌溉項目中可行性研究報告的一項重要內容，通過對項目區(qū)的水資源狀況及供水保證率的分析評價，來確定項目是否可行及擬采取的治理措施，它是節(jié)水灌溉項目前期工作中不可或缺的一項基礎性工作。 水資源供需平衡分析，是指在一定范圍內(行政、經濟區(qū)域或流域)

2、不同時期的可供水量和需水量的供求關系分析。其目的是：(1)是通過可供水量和需水量的分析，弄清楚水資源總量的供需現狀和存在的問題；(2)是通過不同時期不同部門的供需平衡分析，預測未來，了解水資源余缺的時空分布；(3)是針對水資源供需矛盾，進行開源節(jié)流的總體規(guī)劃，明確水資源綜合開發(fā)利用保護的主要目標和方向，以期實現水資源的長期供求計劃。 水資源供需平衡分析的內容包括用水分析、來水及供水分析、來水與用水平衡分析三部分。 1 基本概念1.1水平年。水平年是水利工程規(guī)劃中用于確定規(guī)劃基準和規(guī)劃目標的一項指標，分為現狀水平年和規(guī)劃水平年。規(guī)劃水平年通常又分為近期水平年和遠期水平年。 現狀水平年。現狀水平年

3、主要用于現有自然條件、社會經濟環(huán)境現狀及工程現狀的評價和工程實施后的經濟社會效益及環(huán)境生態(tài)影響的分析對比。通常選擇開始規(guī)劃工作時的當年或資料比較齊全的最近年份作為現狀水平年。 規(guī)劃水平年。規(guī)劃時所設定的目標年。通常按預期的規(guī)劃水平年社會經濟發(fā)展水平，進行水資源預測分析和相應的工程規(guī)劃。一般分為近期規(guī)劃水平年和遠期規(guī)劃水平年，多以編制規(guī)劃后的5-10年為近期水平年，以編制規(guī)劃后的15-20年或更遠的年份為遠期水平年。 1.2水資源量。水資源量是指當地由于降水而形成的地表水和地下產水量。它是確定可供水量的基礎，對于平原井灌區(qū)往往采用當地的降雨資料進行推算。地下水分為孔隙水、裂隙水和溶洞水。平原井灌

4、區(qū)主要利用的是孔隙水，即存在于松散巖層或土壤孔隙中的地下水。根據地下水的埋藏條件，孔隙水又分為潛水和層間水。潛水。指在地表以下第一個穩(wěn)定的隔水層以上含水層中的地下水，又稱淺層地下水其補給來源主要靠大氣降水，也可從附近河道、坑塘的地表水入滲補給。層間水。指埋藏于兩個隔水層之間的地下水，分為有壓層間水和無壓層間水。其補給區(qū)是在含水層露出地面的地方，補給比較困難，一般不主張開采。因此，地下水資源量通常只考慮淺層地下水，估算補給條件和含水層的特性采用水量平衡原理進行。1.3作物需水量：是指作物在全生育期或某一時段內正常生長所需的水量，它包括消耗于植株蒸騰量和株間蒸發(fā)量(合稱為騰發(fā)量)。植株蒸騰是指作物

5、根系從土壤中吸收，再通過葉片的氣孔擴散到大氣中去的現象。有實驗證明，作物根系吸入的水分有99%以上消耗于蒸騰，留置作物體內的水量不足1%；株間蒸發(fā)是指植株間土壤或田面的水分蒸發(fā)。植株蒸騰和株間蒸發(fā)都受氣象因素影響，但蒸騰因植株繁茂而增加，株間蒸發(fā)卻剛好相反，二者互為消長。作物需水量的大小與氣象條件、土壤含水狀況、作物種類及其生長發(fā)育階段、農業(yè)技術措施等有關。這些因素對需水量的影響是互相聯系、錯綜復雜的。目前農作物需水量可以通過田間實驗來確定，它是決定灌溉用水量、灌溉引水量的重要的參數，也是進行地區(qū)水資源，1.4灌溉制度：是指作物播種前及全生育期內的進行適時適量灌水的一種制度，它包括灌水定額、灌

6、水時間、灌水次數和灌溉定額。灌水定額為一次灌水在單位面積上的灌水量(m3畝)，灌溉定額則是全生育期內多次灌水定額之和。作物需要的水量通常先是由降雨滿足，不夠的才由灌溉補充。灌溉制度是確定灌溉用水量的直接依據，也是覺定灌溉工程規(guī)模最直接的因素。同樣的作物，由于氣象、土壤以及水文等自然條件不同灌溉制度也不同；不同的作物在相同的地區(qū)、相同的自然條件灌溉制度也不同。確定灌溉制度的方法通常采用實驗或計算方法獲得，如果項目區(qū)內有灌溉實驗資料，可以直接采用。如果沒有則采用水量平衡原理分析確定。1.5灌溉用水量：是指灌溉面積上需要提供給作物的水量，其大小及其在年內的變化情況，與各種作物的灌溉制度、灌溉面積以及

7、渠系水利用系數等因素有關。一種作物一次田間灌水量(稱凈灌溉用水量)M凈可用下式求得：M凈=m式中 m作物某次灌水的灌水定額，m3畝；· 該作物的灌溉面積，畝 1.6毛灌溉水量 灌溉水要經過各級渠道輸送到田間，由于在渠道輸水過程中的各種損失(滲漏、蒸發(fā)等)，因此引水量(亦可稱作毛灌溉水量)必然大于田間的凈灌溉水量。M毛=M凈水式中M凈凈灌水量，m3；水灌溉水利用系數，1.7灌溉設計保證率。它是有關灌溉工程設計標準的一種主要表達方式，是指灌區(qū)多年供水過程中，供水得到保證的年數占總年數的百分數，例如，設計保證率85%表示灌溉設施在長期運行過程中平均每100年中可保證85年正常供水。常用下式

8、計算：P=m/(n+1)*100%式中P供水保證率；m保證正常供水的年數；n供水總年數。 灌溉設計保證率通常是根據當地的自然條件和社會經濟發(fā)展水平，參照有關規(guī)范制定的，如果水資源供需平衡分析的結果不能滿足要求，就要對灌溉設計保證率進行適當的調整。具體可參照GB50288-99«灌溉排水工程設計規(guī)范»所規(guī)定的數值。+ 1.8灌溉水利用系數 灌溉水利用系數是衡量灌溉水利用效率的一個指標，是指灌區(qū)灌入農田的有效水量與灌區(qū)各水源實際取用的毛灌溉用水量之比。平原井灌區(qū)一般用田間水利用系數反映灌溉水利用系數，田間水利用系數是實際灌入田間有效水量和末級管道放出水量的比值。它的大小與各級渠

9、道的長度、沿線的土質和水文地質條件，渠道工程狀況(配套、管道等)以及灌溉管理的水平等有關。在田間工程完善、灌水技術良好的條件下，旱作農田的田間水利用系數可達到0.95以上。2水資源供需平衡分析的一般原則水資源供需平衡分析涉及社會、經濟、環(huán)境生態(tài)等方面，不管是從可供水量還是需水量方面分析，牽涉面廣且關系復雜。因此，供需平衡分析應遵循以下原則： 近期和遠期相結合流域和區(qū)域相結合綜合利用和保護相結合 對于情況較復雜的地區(qū)，往往需要根據自然條件、水源情況和灌溉系統的構成，將項目區(qū)分為若干個分區(qū)，分別進行水資源供需平衡分析。平原井灌區(qū)情況比較單一通常不用分區(qū)，一般按照先地表水再地下水的順序進行調配計算。

10、當項目區(qū)內有多個用水部門時，一般先按照先居民生活用水，再農業(yè)灌溉用水、工業(yè)用水和其他用水的順序進行調配使用。但節(jié)水灌溉項目以改善農業(yè)生產條件為目的，當水資源有限時，農業(yè)灌溉用水必須得到滿足，這是項目立項的前提。如果農業(yè)灌溉用水不能得到滿足，則應考慮縮小項目區(qū)的范圍。不同頻率系指水文資料統計分析中的不同頻率。通?？蛇x取如下幾種頻率，即P：50，P：75，P：90或95，以代表不同的來水情況，當有長系列的來水資料時應盡量以月或旬為時段進行長系列調節(jié)計算，分析多年的灌溉保證程度。當資料有限時可按照年降雨量或年綜合灌溉定額選擇平水年(P=50)、中等干旱年(P=75)和特大干旱年(P=95)等典型年以

11、及灌溉設計保證率相應的年份進行調節(jié)計算。根據計算結果，如果規(guī)劃水平年灌溉設計保證率不能得到滿足，就要考慮調整在項目區(qū)的范圍或種植結構，或適當降低灌溉設計保證率。節(jié)水灌溉項目由于單項工程投資小，工程規(guī)模不大，往往屬于某個獨立灌區(qū)的一部分，或與其它區(qū)域共用水源。因此，其水資源供需平衡分析，通常要將項目區(qū)與其它共用水源一起進行。3用水量分析與預測按照用水部門的不同，用水通常分為灌溉用水、工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水。節(jié)水灌溉項目由于項目區(qū)范圍不大，大部分情況下只有灌溉用水，而沒有工業(yè)用水、生活用水和生態(tài)用水。各種用水方法的分析預測方法如下：農業(yè)灌溉用水。農業(yè)灌溉用水是指灌溉土地需從水源取用的水。灌溉

12、用水量受土壤、水文地質、氣象條件、灌溉面積、作物種植情況等因素的影響，與灌水定額有關。灌水定額通常有兩種方法確定:一是根據作物的需水量通過分析灌溉制度確定;二是采用當地的灌溉實驗資料。工業(yè)用水。有的項目區(qū)會有少量的工業(yè)企業(yè)用水情況存在，在進行水資源供需平衡分析時就應當加以考慮。當然，在節(jié)水灌溉項目區(qū)即使有工業(yè)用水要求，一般也都是規(guī)模不大企業(yè)，這時可按照當地工業(yè)用水定額和相關產品的預期產量進行估算。生活用水。生活用水包括農村居民和農村牲畜用水。根據當地的日用水定額以及人口和牲畜數進行估算。人口和牲畜數可采用當地政府部門提供的統計數據。生態(tài)用水。節(jié)水灌溉項目本身對生態(tài)系統的影響不大，但如果項目區(qū)內

13、有生態(tài)用水的要求，也應考慮進去。對于河道內生態(tài)用水，可采用最枯年天然天然徑流進行估算，或將河流年最小月均流量的多年平均值作為河流的基本生態(tài)環(huán)境用水量。4可供水量分析可供水量是指通過各類水源可以提供給項目區(qū)各個用水部門使用的水量，包括水庫、塘堰、河流渠道引水工程、機井工程等提供的水量。它受到天然來水和工程規(guī)模兩方面的影響，其中工程是關鍵，沒有工程就沒有供水。經常有人把可供水量與天然來水量或徑流量或水資源量相混淆，區(qū)別二者的關鍵就是看是否有供水工程。供水工程一般有以下幾種：蓄水工程。包括水庫和塘堰等。水庫的可供水量取決于取水口的過流能力和水庫的蓄水情況，而水庫的蓄水情況則受到天然徑流和各類用水量的

14、影響呈動態(tài)變化。因此，水庫可供水量的計算一般應通過調蓄演算確定。調蓄演算就是是水資源供需平衡分析的過程。塘堰的可供水量采用復蓄次數法求得。引水工程。河流渠道引水工程的可供水量取決于進水閘的過流能力和閘前水位。引水工程由于沒有調蓄作用。一般選擇灌溉臨界期根據河流水位和引水閘的水力特性分析其可供水量。機井工程。機井的可供水量取決于地下水的埋深、地下水含水層的特性和機井的提水能力。一般可通過抽水試驗來確定?，F狀水平年的可供水量若有實測運行記錄的，可直接采用實測資料，沒有實測資料的則需要通過分析確定。規(guī)劃水平年的可供水量則需要考慮項目建設中是否有新建水源工程如果有則需要將這些供水條件的變化考慮進去，重

15、新分析規(guī)劃水平年的可供水量。5水資源平衡分析中容易出現的問題在編制節(jié)水灌溉可行性研究報告過程中，水資源平衡分析方面容易出現的問題主要有以下幾種;可供水量概念不清，誤認為水資源量就是可供水量，沒有結合具體水源工程的供水能力進行分析。可供水量、用水量的分析方法和依據不清，甚至沒有說明而直接給出結果，無法判斷結果的合理性?，F狀水平年的供需平衡分析未能結合項目區(qū)存在的問題進行，分析完后仍然看不出又缺水的問題。灌溉水利用系數的取值較隨意，特別是項目建成后工程條件的改善對灌溉水利用系數的影響缺乏分析。 水資源平衡分析往往以社會經濟系統為對象，強調以需定供的思想，以開采為手段來保障社會經濟需水，忽視了包括水體本身在內的自然生態(tài)環(huán)境系統對水資源的數量和質量的要求，造成一系列的生態(tài)失衡與水環(huán)境惡化，進而影響到水資源的可持續(xù)利用。6結束語在編制節(jié)水灌溉項目可行性研究報告時正確把握水資源供需平衡分析的概念、內容及一般原則方法，盡可能避免出現上述問題。對水資源進行評價和