何宏谋  陈红莉  张国兰

（规划处  水工设计处）

〔摘要〕通过对小浪底南岸灌区水资源利用存在的问题及建设的必要性分析，论证了灌溉保证率、灌溉制度，提出了小浪底南岸灌区不同保证率情况下的灌区需水量，结合区域不同水源的供水范围，论证了小浪底灌区的合理供水规模。

〔关键词〕小浪底  灌区  保证率  灌溉制度

1  水资源开发利用中存在的问题及灌区建设的必要性 

1.1 水资源利用存在的问题

(1)灌区水资源条件较差，开发利用难度大

小浪底南岸引水灌区属严重的干旱缺水地区。灌区周围虽有黄河、洛河、涧河等黄河干支流，但由于邙岭是黄河干流和洛河的分水岭，大部分耕地面积比河道高出150～250m，由于地高水低，水资源利用条件较差，开发利用难度较大。涧河等支流均为季于性河流，汛期涨洪，非汛期经常干枯断流，只能有限利用。虽然经过建国以来四十余年的建设，但邙岭的水资源开发利用进展不大，目前尚有部分人畜吃水问题得不到解决。

灌区内现有小型水库16座，万亩以上自流灌区3个，机电井2000余眼等水源工程，达到保灌面积16.74万亩，现有保灌面积仅占灌区耕地面积的23%，耕地的灌水率较低。而且现有的保灌面积主要集中在黄、洛、涧河的沿河高程相对较低的滩地，高程相对较高的邙岭上，多为旱作农业区。从现有工程设施的运行情况看，水库工程由于流域植被较差，淤积严重，调蓄能力衰减严重，目前多数已报废；自流灌区由于受取水工程制约，供水范围有限；井灌面积近年虽有所发展，但大多开采的是深层承压水，这部分资源的补给量有限，并不具备长期开发利用的条件。

(2)农业生产低而不稳，干旱是农业生产发展的制约因素

灌区农业生产属典型的旱作农业区，农业生产低而不稳，无论春旱、夏旱、还是伏秋旱，都会造成作物的大幅度减产，甚至绝收，干旱仍然是农业生产发展的制约因素。以粮食生产为例，灌区规划范围内平均粮食单产为210kg，其中小麦200kg，玉米230kg，与黄河下游引黄灌区的平均粮食单产377kg，小麦420kg,玉米330kg相比，粮食的单产水平低30%～52%。同时由于干旱制约着农业生产的发展，当地农民仍然没有摆脱贫困的困扰，据统计1996年农民人均纯收入约为1000元左右，低于河南省全省平均1248元水平。

灌区当地水资源有限，水资源总量多年平均为12577万m3,75%保证率为9340万m3，根据现有工程设施的供水能力，并考虑对现有工程设施的挖潜、改造和扩建后，当地水资源的可利用量为5100万m3左右，难以满足区域灌溉的要求。

1.2 灌区建设的必要性

小浪底水库南岸灌区位于河南省洛阳市北部邙岭地区，北靠黄河、南临洛河。地理位置为东经112o12’～112o59’，北纬34o42’～34o58’。该地区是河南省严重干旱缺水的地区之一，长期以来由于受干旱的影响，农业生产水平较低，农业产量低而不稳，农村经济发展缓慢。目前，相当一部分农民生活尚处在温饱阶段，并且有5万余人和1万余头牲畜的饮水困难问题得不到解决；灌区的主要受益县孟津县系河南省的省级贫困县，脱贫致富是小浪底南岸灌区开发的首要任务。

    该区常年降水量稀少，中等干旱年份只有480mm，且汛期（7～10月）降雨量占60～75％；地下水贮存量较小、埋藏较深、开发困难。地表水虽有黄河过境，但由于岭高水低，黄河主流游荡不稳，开发利用难度较大；洛河上游虽有故县水库，但水量有限，供水范围不能覆盖到这一地区。因此依靠小浪底水库开发南岸灌区是解决这一地区水资源供需紧张问题的唯一途径。孟津县是小浪底水库大坝所在地，又是淹没区的组成部分，淹没及施工占地3.72万亩，需要搬迁安置移民约2.65万人。为了给移民创造良好的生产、生活条件，有利于安置区的政治稳定和经济发展。因此，抓紧兴建小浪底南岸灌区是必要的。

2  灌溉设计保证率和灌溉制度的制定

2.1灌溉设计保证率

   灌区主要水源为小浪底水库，但汛期含沙量较大，水库初期运用水位低，若保证率较高势必降低取水高程，减少自流面积，加大引水工程输沙能力。灌区作物以小麦、玉米为主，棉花等经济作物较少；灌区气象条件变化大，降雨时空分布不均；灌区地形高差大，多为提水灌溉，有的需提水达184m，灌水费用较大。从水源条件、作物组成、水文气象、水量调节和经济效益等因素综合考虑，确定灌区在小浪底水库调节期（10～6月）的灌溉设计保证率为75％，其中主汛期为50％。

2.2灌溉制度

（1）有效降雨分析

降雨资料选用灌区南部洛阳（白马寺）水文站资料。，经分析选用1951年至1984年33年系列，有五个较完整的丰平枯变化周期，水文站址据灌区中心仅约10km，该系列代表性好，能代表灌区降雨情况。

有效雨量与降雨、土壤、耕作条件和作物生长等诸多因素有关，计算方法较多，经分析比较，采用《水工设计手册》中 “有效利用系数法”和《河南省水文图集》“次降雨～径流关系曲线”法计算。其方法如下：

①日降雨量小于2mm者不计；

②汛期按旬雨量有效利用系数0.78作为有效降雨量计算；

③非汛期按1984年“河南省水文图集”山丘区降雨径流关系曲线查算。

（2）作物需水量

作物需水量是指作物在土壤水分适宜、生长正常、产量水平较高条件下的棵间土壤蒸发和植株腾发量及组成植株躯体、消耗于光合作用等生理过程的需水量之和。作物需水量由于自然条件不同，差异较大，计算方法较多，采用计划产量为参数的需水系数法和联合国粮农组织推荐的“彭曼”公式进行计算，同时结合有关的试验资料综合分析确定。

经综合分析比较，作物需水量采用值小麦为350m³/亩，玉米为250 m³/亩，棉花为360 m³/亩，详见表1。

表1  灌区作物需水量表

（3）灌溉制度

灌溉制度的主要内容包括：灌溉定额、灌水定额、灌水时间及灌水次数。各种作物生育期灌溉定额按下式计算：

M_生＝E－P₀－（W₀－W）W_k

式中：M_生——作物生育期灌溉定额（ m³/亩）；

E——作物田间需水量（ m³/亩）；

P₀——作物生育期内有效降雨量（ m³/亩）；

W_{0————}播前H深度土层中的原始储水量（ m³/亩）；

W——作物生育期末H深度土层中的储水量（ m³/亩）；

W_k——作物生育期内地下水的补给量（m³/亩）。

    计算中，地下水补给量因地下水埋深较深不予考虑，以洛阳站33年系列有效雨量分析成果列表逐年进行水量平衡计算，计算时段汛期按旬，非汛期按月。

经计算分析，75％降雨典型年灌9次，其中小麦4次、棉花3次、玉米2次；50％降雨典型年灌8次，其中小麦4次、棉花玉米各2次，详见表2。

表2   灌区典型年灌溉制度表

   为了降低灌水率，减少渠道设计流量，增加汛期引水机遇，对75％降雨典型年灌溉制度进行修正，修正的原则和方法如下：

    ①避免两种作物灌水时间重叠；

②考虑到7月上旬坝前含沙量较小，为增加灌区相机供水机会，将汛期第一次灌水时间提前到7月上旬；

③考虑到汛期含沙量小的情况持续天数较短，缩短汛期灌水延续天数。据此棉花汛期缩短为10天。

④考虑采用节水灌溉方式，对地面坡度较大、地块较零碎的区域布置一部分喷灌及渗灌区，约占总面积的30％。采用非充分灌溉，灌水时间和次数不变，综合灌水定额为40 m³/亩。修正后的灌溉制度见表3。

表3   75％保证率灌溉制度修正及灌水率表

（4）灌水率

按下式计算：

               q＝αm/0.36Tt

式中q—灌水率（m³/s/万亩）；

α—作物种植百分数；

m—作物次灌水定额（m³/万亩）；

T—作物每次灌水延续天数（昼夜）；

t—每昼夜实际灌水小时数。自流灌溉取24小时，提水灌溉取22小时。

灌区发挥效益后，仍以种植粮棉为主，但是复种指数由现在的1.4提高到1.75。其中以小麦为代表的夏作物为0.75，以棉花为代表的旱作物为0.3，以玉米为代表的晚秋作物为0.7。灌水率计算结果见表3。最大灌水率为晚秋玉米，应作为灌水控制。

3  灌区需水量

灌区用水量按下式计算：

W＝A（∑αnm）η_系

式中：    W—灌溉毛用水量（万m³）；

A—灌区总灌溉面积（万亩）；

α—各种作物的种植百分数；

n—各种作物的灌水次数；

m—灌水定额（m³/亩）；

η_系—渠系水利用系数（根据规范要求和灌区情况选用0.66）。

经计算，灌区75％、50％降雨典型年和多年平均净水量为11217、10155和10087万m³，毛用水量为16995、15392和15284万m³，相应综合净灌溉定额为212 m³/亩、192 m³/亩和191 m³/亩，综合毛灌溉定额为321 m³/亩、291 m³/亩和289 m³/亩。经灌区供需水平衡分析，实际多年平均毛用水量为1.39亿m³。

4  灌区规模论证

故县水库灌区、小浪底南岸灌区均为解决豫西部分丘陵地区农田灌溉用水的大型水利工程。解决这一地区的供水水源，主要靠故县水库和小浪底水库。故县水库的供水范围除洛河滩区外，包括洛河以北的洛宁、宜阳、洛阳金水河以西及新安县。该范围以东的孟津县、堰师市及洛阳市北郊为小浪底水库供水范围。发展灌区主要位于孟津县、堰师及洛阳市郊区北部，地势相对较为平坦，有水就有发展灌溉的条件。该范围内现有耕地面积72.18万亩，现有水源保证的灌溉面积只有16.74万亩，扣除引取黄、洛河自流灌区的灌溉面积，南岸灌区可以发展灌溉面积52.9万亩。结合水源条件、灌溉需水量分析，灌区多年平均毛引水量1.39亿m3，通过系列年水量平衡计算，灌区的供水保证率在75％以上，因此灌区的发展规模为52.9万亩是合理的。

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