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水利工程论文-青铜峡灌区水土资源平衡分析的探讨.doc

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水利工程论文-青铜峡灌区水土资源平衡分析的探讨.doc

水利工程论文青铜峡灌区水土资源平衡分析的探讨摘要本文根据青铜峡灌区四水转化的特点和灌区规划的要求,提出灌区节水改造规划的水土资源平衡应进行水资源的3个平衡分析,即水资源供需平衡分析,引水、耗水与排水平衡分析,水资源耗水平衡分析.水资源的3个平衡分析的目标与内容不同,但科学基础与依据都是灌区的四水转化关系关键词灌区规划四水转化水资源供需平衡随着我国西部大开发战略的实施,水资源的合理利用与优化配置成为其可持续发展的重大问题1~3.本文结合青铜峡灌区的节水改造规划,对干旱半干旱地区的大型灌区的水土资源平衡的有关问题进行讨论.青铜峡灌区地处宁夏银川平原,属黄河河套前套平原的重要组成部分.灌区总土地面积6239km2,现状灌溉面积33万hm2,灌区涉及宁夏的3个地级市及11个县市、区,是自治区人口集中地与工农业发展精华地区.青铜峡灌区建设发展历史悠久,但工程老化失修,渗漏严重,水资源利用率低,平均灌溉水利用系数只有0.38,水分生产率只有0.62kg/m3.青铜峡灌区现状引水量、耗水量约占宁夏引黄灌区的80左右,也是节水潜力最大的地区,应制定灌区改造规划,积极进行灌区的节水建设,把青铜峡灌区改造成为面向二十一世纪节水高效的新型灌区.1青铜峡灌区四水转化特点与水土资源平衡分析1.1灌区四水转化与特点水土资源平衡分析是灌区灌溉规模论证的主要依据.灌区的四水地表水、土壤水、地下水、大气水降水与蒸发的转化关系4,5是灌区水土资源平衡分析的科学基础与依据.青铜峡灌区四水转化模式如图1.本文以下将灌区作为一个整体,根据用水与耗水的性质和特点,将灌区划分为5个单元,即农田灌溉单元人工灌溉的耕地、林地与草地、工业用水单元、城乡用水单元、人工环境生态用水单元、自然生态耗水单元.青铜峡灌区的四水及其转化简要说明如下.图1青铜峡灌区四水转化与水资源供需平衡概念①地表水是指灌区引用的黄河水、降水形成的地表径流和灌区排水.引用的黄河水在渠道输水过程中,通过蒸发渗漏转化为大气水、土壤水和地下水.降水形成的地表径流一般难以利用、直接由排水沟排出.②地下水来源于地表水与降水的入渗补给、灌区外的山前侧渗补给,其消耗为通过潜水蒸发补充非饱和带的土壤水、通过侧渗以地下水的形式排入黄河、通过抽水作为工农业的用水水源、通过越层入渗补给深层地下水.③土壤水是四水转化的中心环节,来源于地表水的入渗与地下水的潜水蒸发补给.土壤除少量补给地下水外、主要转化为大气水、消耗于蒸发蒸腾.④大气水指降水与蒸发蒸腾的水量.灌区的降水除少量入渗补给地下水和排水外,直接蒸发消耗掉.各个单元的蒸发蒸腾总量是灌区最终的水资源消耗量.根据自然条件与水资源利用现状,青铜峡灌区的四水转化有以下特点.①灌区年降水量仅180~220mm,而水面蒸发量达1000~1550mm.当地地表水资源量约为1.25亿m3,降水与山前侧渗的地下水补给量约为0.95亿m3.降水在灌区的四水转化中的作用处于次要的地位.灌区的生存与发展完全依靠黄河水的引用,现状引黄河水量60~70亿m3.②灌区内四水转化复杂,特别是地表水与地下水的转化量大、转化频繁.③灌区土地资源丰富,分布有大片的荒地,并形成灌区内的自然生态景观.在灌区水资源可利用量一定的条件下,社会经济用水与生态环境用水存在着激烈的矛盾.④在我国依靠引用黄河水的大型灌区中,仅青铜峡灌区具有自流引水和自流排水的条件.目前灌区是大引大排排水40亿m3左右,水资源利用不尽合理.1.2青铜峡灌区水土资源平衡分析根据青铜峡灌区四水转化的特点和大型灌区续建配套与节水改造规划的要求,本文提出在灌区水土资源平衡中要进行水资源的3个平衡分析.①灌区水资源供需平衡分析.该平衡分析是以往规划中常规进行的,平衡分析的目标是调整国民经济各用水部门与水资源的供求关系.②灌区引水耗水排水平衡分析.青铜峡灌区的引水量除灌区工农业用水消耗外,尚有部分水量排入黄河.灌区的引水耗水排水平衡分析的目标是调整局部灌区与整体流域的资源配置关系.③灌区水资源耗水平衡.水资源耗水平衡分析的目标是调整国民经济各部门、国民经济与自然生态的水资源配置关系.2青铜峡灌区水资源供需平衡分析为了提高水资源的利用效率而又满足社会经济发展的用水要求,必须进行水资源供需平衡分析.在水资源不足的情况下,按照以需定供的原则,合理确定工农业发展规模并进行结构调整.水资源供需平衡关系如图1中粗线所示.2.1灌区可供水量灌区可供水量WS为灌区水源工程的可供水量,是地表水的可供水量WSS与地下水的可供水量WSG之和.WSWSSWSG1对青铜峡灌区,地表水的可供水量WSS即是灌区各干渠的渠首的引黄水量.地下水的可供水量即是由地下水补给量确定的地下水的可开采量井口.地下水的补给量为当地的降水与山前侧渗的地下水补给量和引黄灌溉的渠系与田间入渗补给量之和,以引黄灌溉入渗补给量为主.引黄入渗补给量WGR与引黄水量有关,由下式计算WGRγ1η渠WSS1η田η渠WSS(2)式中η渠为渠系水利用系数η田为田间水利用系数γ为渠系入渗补给系数.等式右端第一项为渠系渗漏水入渗补给量第二项为田间水入渗补给量,该项只计自流灌区.η渠与渠道衬砌状况有关,γ与排水量有关,故现状水平年与规划水平年的γ1η渠取值不同.地下水的可开采系数取为0.6,则地下水的可开采量WSG为WSG0.6WGR0.95根据相关参数,计算不同引黄量下相应的地下水补给量与可开采量WSG结果如图2.2.2灌区需水量1城镇生活用水与需水量.城镇生活用水量WUA按城镇人口PA人与定额MAL/人d计算,即WUA365PAMA.城镇生活用水的水源有地表水引黄和地下水,需水量是根据用水量推算至水源工程渠首与井口处的水量.若地表水与地下水的供水比例分别为αs1与αg1、相应的水利用系数分别为ηs1与ηg1,则其需水量WDA为WDAαs1WUA/ηs1αg1WUA/ηg1(3)上式等号右端第一项为地表水的需水量,第二项为地下水的需水量.图2青铜峡灌区地下水总补给量、可开采量与引黄量关系

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