水資源平衡分析報告

1、水資源平衡分析國家投資實(shí)施的土地開發(fā)整理項(xiàng)目，為了提高耕地質(zhì)量，絕大多數(shù)都規(guī)劃了灌溉工程。為此，這樣的項(xiàng)目區(qū)地形圖灌區(qū)必須進(jìn)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(zhì)、水量和水位等方面內(nèi)容，水位的來用水平衡分析比較簡單，經(jīng)過對地形與取用水位相互關(guān)系的分析，結(jié)合取水工程的設(shè)置，劃定出自流區(qū)和揚(yáng)水區(qū)（揚(yáng)程大?。┘纯伞＿@里側(cè)重討論水量平衡分析的內(nèi)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(jìn)行的，這兩個過程是逐年變化的，在規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jìn)行平衡計(jì)算，這個特定的水文年份叫設(shè)計(jì)典型年，簡稱設(shè)計(jì)年，而設(shè)計(jì)年又是根據(jù)灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定的。一、

2、灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇設(shè)計(jì)年所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)稱為灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。它綜合反映了水源對灌區(qū)用水的保證程度，關(guān)系到灌溉工程的規(guī)模、投資和效益。國標(biāo)（GB50288-99）規(guī)定，設(shè)計(jì)灌溉工程時，應(yīng)首先確定灌溉設(shè)計(jì)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(jìn)行設(shè)計(jì)。（一）灌溉設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)方法計(jì)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(shè)計(jì)保證率值。如灌溉設(shè)計(jì)保證率P=80%,則表示頻率P=80%對應(yīng)的灌溉用

3、水量出現(xiàn)的機(jī)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(dāng)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(biāo)（GB50288-99）規(guī)定:灌水方法地區(qū)作物種類灌溉設(shè)計(jì)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(jīng)濟(jì)價值較高的地區(qū)，宜選用表中較大值；作物

4、經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)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(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)比經(jīng)濟(jì)后進(jìn)區(qū)取值高些中遠(yuǎn)期（1020年）工程比近期（10年以內(nèi)）工程取值高些保證率取值過高，雖然保證率強(qiáng)，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(kuò)大灌溉面積，但是保證性較差，使工程費(fèi)用有不必要的增加。應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件、水源條件以及國家對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求等因素綜合確定。3 、保證率用法，指在規(guī)劃設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)保證率對應(yīng)的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)年，進(jìn)行年灌溉用水量計(jì)算。最常用的方法是按降雨量選擇設(shè)計(jì)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(guān)關(guān)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(dāng)灌溉設(shè)計(jì)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(dāng)灌溉設(shè)計(jì)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(dāng)灌溉設(shè)計(jì)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(jìn)行頻率計(jì)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(shè)計(jì)典型年。此法考慮年雨量的年內(nèi)分配情況及對作物用水的影響，按此年份計(jì)算出來的灌溉用水量和作物實(shí)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(jì)歷年主要作物生育期的降雨量，進(jìn)行頻率計(jì)算，選擇設(shè)計(jì)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(nèi)降雨量的分配及對作物用水的影響，仍與實(shí)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(nèi)分配進(jìn)行分析，選擇再按第一種方法確定設(shè)計(jì)對作物生長不利的雨量分配作為設(shè)計(jì)雨型。中降雨量，然后把設(shè)計(jì)中雨量按設(shè)計(jì)雨型進(jìn)行分配，作為設(shè)計(jì)年的降雨過程。這是一種比較好的方法。除按降雨量選設(shè)計(jì)年外還有按灌溉定額、按用水來水選擇設(shè)計(jì)年等方法，限于實(shí)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(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)驗(yàn)資料可以對照選用。t抗旱天數(shù)，d。2 .標(biāo)準(zhǔn)：國標(biāo)(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(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，可按上述標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)于灌溉設(shè)計(jì)保證率為5070

9、%,40-70天不下雨為中旱，約相當(dāng)于灌溉設(shè)計(jì)保證率為70-80%,70-100，不下雨為大旱，約相當(dāng)于灌溉設(shè)計(jì)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(jì)70天。已知：泡田期耗水量為160mm,補(bǔ)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(yīng)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(yīng)該在灌區(qū)土地利用規(guī)劃和作物種植結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。這里重點(diǎn)討論總量值計(jì)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(nóng)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(yīng)灌溉設(shè)計(jì)保證率的生育期內(nèi)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(jì)劃層）的儲水量，|m3/K生育期內(nèi)作物對地下水的利用量，m3/畝般情況下，No、N、K值均較小（占比重?。珊雎圆挥?jì),則上式變?yōu)椋簃2EPo對于一種作物而言，其斗產(chǎn)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(jì)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(zhì)量百分?jǐn)?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(diào)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(yīng)灌溉設(shè)計(jì)中保證率的生育期降雨量，mmc生育期內(nèi)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(jì)時間，dt(e+d)生育期內(nèi)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(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì))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(qiáng)度，mm/dti泡田期日期，dei泡田期水田田面的蒸發(fā)強(qiáng)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(diào)查成果表（中等干旱年）單位：m3/畝項(xiàng)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(guān)概念在計(jì)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(qiáng)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(jié)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(nèi)容是國務(wù)院通令

16、要各設(shè)計(jì)單位強(qiáng)制性執(zhí)行的指標(biāo)。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(jì)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(shí)際操作比較麻煩,較少采用。在土地開發(fā)整理規(guī)劃設(shè)計(jì)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(xiàng)目區(qū)分成n片，則灌溉用水量也應(yīng)對n片分別計(jì)算。同一項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的不同水源類型區(qū)或不同

17、灌水方式區(qū)亦應(yīng)分別計(jì)算其灌溉用水量值。灌溉用水量中一般不計(jì)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(shè)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(dāng)?shù)氐乇韽搅髁?。W可86400QT式中：W河一作物生育期內(nèi)可以引用的河流水量，m3Q作物生育期內(nèi)渠道引用的河流流量，m31sT作物生育期內(nèi)渠道實(shí)際引水時間，d提示

18、：從河流的引水是個過程線，并且應(yīng)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(shí)際天數(shù)。北方一些中小河流春季經(jīng)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(jīng)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(dāng)?shù)氐乇韽搅?，塘壩容積一般小于10萬m3。復(fù)蓄次數(shù)法：W塘vV有效式中：W塘塘壩在作物生育期內(nèi)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(fù)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(jié)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(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(fù)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(shè)計(jì)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(guān)。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(diǎn)：地下水可開采的資源量，即允許開采量。開采地下水的技術(shù)條件指單井出水量、井?dāng)?shù)及開采歷時等,即實(shí)際開采量。實(shí)際開米量V實(shí)w允許開米量V允上述兩個條件應(yīng)同時滿足2、方法：實(shí)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(jì)算多項(xiàng)補(bǔ)片排泄量用到大量公式和參數(shù)，既繁瑣又不準(zhǔn)。實(shí)踐表明：單井出水量值是可以集中的