靖会电力提灌工程水资源优化配置探讨

第46卷第10期2010年1O月甘肃水利水电技术GANSUWATERCONSERVANCYANDHYDROPOWERTECHNOLOGYVO146NO10OCT，2010设计与研究靖会电力提灌工程水资源优化配置探讨李俊成白银市靖会电灌工程管理局，甘肃白银730726摘要靖会电力提灌工程作为向靖远县南部、会宁县北部供水的重要水源工程，对区域经济发展和社会稳定起着巨大作用，随着区域内水资源的日趋紧张和用水结构的不断变化，实现对水资源的优化配置是十分必要的。本文通过对供水范围的确定、需水量的预测、可供水量的计算，最后进行了水资源的优化配置，实现了灌区规划水平年水资源的供需平衡，保证了会宁县城及各行业的基本用水需求。关键词靖会工程；电力提灌；水资源；优化配置中图分类号TV2134文献标识码B文章编号20950144201010003603水资源的优化配置，是实现水资源高效利用的基础，尤其是在水资源短缺区域，更具有十分重要的意义。水资源配置的基本思路，就是通过对区域内现状水资源以及可供水量的调查和计算分析，对现状及规划水平年的社会经济指标分析预测，计算需水量，然后进行供需平衡分析，得出区域内缺水情况以及缺水量，进而为实施调水或其他措施提供依据。水资源的优化配置，就是在上述计算分析的基础上，按照一定原则，将区域内水资源量进行科学、合理分配，以促进区域经济社会协调发展。本文从工程实际出发，对甘肃靖会电力提灌工程的水资源优化配置进行了探讨，提出了配置方案。1靖会电力提灌工程概况靖会电力提灌工程简称靖会工程位于靖远县南部、会宁县北部，于1971年开工建设，1973年建成通水。工程从靖远县城西的黄河右岸取水，提水级数17级，设计流量12M3S，年提水量1232亿ILL，总提水高度529IN，设计灌溉面积3O42万亩。灌区现有总干渠1条，干渠5条，总干渠及干渠设泵站38座，其他泵站13座；装机总容量7O6万KW。靖会工程建设之初主要是解决靖南、会北及周边干旱地区群众的饮水和吃粮问题。在温饱的基础上逐步脱贫致富，同时改善灌区的生态环境。工程建成后，对改善当地农业生产生活条件、治理水土流失、保持生态平衡、改善生态环境，发挥了巨大的作用。近年来，随着当地生活水平的提高，供水日趋紧张，靖会灌区通过调整供水结构，削减灌溉水量，先后通过延伸甘沟干渠、建设应急供水工程等措施，向会宁县城、郭城镇、河畔镇、头寨镇、新庄塬、甘沟镇、四房吴乡、大沟乡、柴门等乡镇供水，对缓解县城用水紧张，解决灌区及周边近2O个乡镇的人畜饮水困难，维护社会稳定起到了积极作用。现在靖会工程是集农业灌溉、城乡生活生产等供水任务于一体的综合供水工程，也是区域内现状可依靠的唯一大型水源工程，是人民生活和农业生产的命脉线。2进行水资源优化配置和必要性靖会灌区内当地水资源极其短缺，河流多年平均径流量仅为015亿IN，且多为暴雨洪水，泥沙含量大，且水质苦成，难以利用。地表水资源中，季节性洪水占70以上，开发利用难度大。地下水资源量很少，且水质苦咸，无法利用。因此，靖会工程提供的黄河水成为区域内唯一可靠的水源。会宁县城虽紧邻祖厉河，但该河除洪水外，正常季节已断流10多年，地下水水质不符合饮用及农业用水标准。近年来，会宁县城人口日益增多，常住人口已达1168万人，水厂供水覆盖人口仅75万人，其余418万人仍然采用集雨水窖及水池供水，城区供水持续告急，甚至发生“水荒”。现状自来水供水水平仅43L人D左右，水窖供水水平2OL人D左右，且由于持续干旱，水窖集水量有限。由于缺水，工业发展严重受限，已经成为制约当地经济发展的“瓶颈”。因此，靖会工程一方面作为区域内唯一的水源工程，承担着保证区域用水安全的重要任务，其供水任务越来越重；另一方面，靖会工程从建设之初的农业供水，发展到现在非农业用水占很大部分，尤其是承担会宁县城的供水任务之后，用水结构发生很大变化，在从黄河提水总量受限的情况下，非农业需水量在不断增大，农业供水量不断被压缩，农业和非农业供水矛盾十分突出。引洮供水一期工程会宁北部供水工程已通过水规总院审查，预计到2013年左右可建成通水，其供水范围与靖会灌区有一定的重叠，届时整个灌区供水矛盾将会得到一定缓解。因此，将引洮水与靖会工程供水共同纳入靖会灌区的水资源优化配置，对解决和改善靖会灌区、会宁县城及10个乡镇、靖远县3个乡镇的生产、生活条件，保障供水安全，促进当地经济社会可持续发展，构建和谐社会具有重要意义。3供水范围的确定靖会工程原供水范围为靖远县南部和会宁县北部的8个乡镇，其中靖远县主要包括城关镇、大芦乡和高湾乡3个乡镇，会宁县主要包括郭城镇、河畔镇、头寨镇、白草塬乡和甘沟乡5个乡镇。近年来，因区域内生活用水紧张，将会宁县收稿日期20100908作者简介李俊成1962一，男，甘肃会宁人，工程师，主要从事水利工程管理。36第10朗李俊成靖会电力提灌工程水资源优化配置探讨第46卷城及周边的部分乡镇也纳入供水范围，因此，调整后的供水范围包括靖远县的3个乡镇、会宁县的县城及9个乡镇。供水范围见表1。表1靖会工程供水乡镇统计差筹乡镇名称垒宁乡镇郭城河畔头寨新庄塬乡白草塬四房吴竹沟大沟柴门县县城会宁县城靖远乡镇城关大芦高湾4需水预测在水资源配置中，影响需水量的主要因素有水平年和保证率的选择，受水区现状社会经济指标的调查，社会经济发展指标的预测。这些因素均直接影响需水预测成果。关于需水预测的方法有很多，需水趋势分析法、弹性系数法、定额法等，在目前广泛应用的是定额法，即通过预测社会经济发展指标和各行业的需水定额计算需水量。41水平年及保证率的选择拟定设计水平年为2020年，现状水平年为2008年。依据相关规范，确定城乡生活及工业供水设计保证率为95。灌溉设计保证率75。42受水区现状的调查统计现状的社会经济指标，以统计部门的年鉴为主，截至2008年末，靖会工程受水区总人口4227万人，其中农村人口2810万人，乡镇人口249万人，会宁县城人口1168万人，城镇化率达到335。受水区集中养殖的大牲畜595万头，猪916万头，羊1801万只，工业总产值862亿元。43社会经济发展预测社会经济发展指标预测，主要包括规划水平年人口、工业发展、养殖业等内容。人口增长率根据会宁县社会经济第十一个五年规划刚要和靖远县社会经济第十一个五年规划刚要，20082020年人口增长率确定为6。，其中城镇人口和农村人口根据城镇化率确定。区域内工业主要集中在会宁县城，根据会宁县20002008年工业产值增长情况分析，参考甘肃省水资源综合规划、引洮一期、二期会宁受水区的工业增长速度，选定20082020年工业总产值年增长率为13。区域内养殖业的发展规模，按会宁县、靖远县革畜产业发展规划中，草畜平衡测算集中养殖牲畜数量，预测大牲畜年增长速度为22，猪增长速度为2，羊增长速度为3。按照上述社会经济发展指标和区域内现状社会经济状况，预测2020年靖会工程受水区总人口将达到4738万人，城镇化率由现状的34提高到51。城镇人口将达到2394万人，其中县城180O万人，乡镇594万人；农村人口为2344万人；集中养殖大牲畜772万头，猪1109万头，羊2454万只；工业产值增长为3851亿元。44需水预测结果需水预测包括非农业和农业需水量两部分，根据预测的社会经济指标和各行业的需水定额，计算规划水平年的需水量。441非农业需水预测1现状用水水平分析受水区非农业用水主要包括县城用水、乡镇用水、农村生活用水、大小牲畜用水、工业用水等。受当地水资源条件制约，当地用水水平很低，城镇居民综合人均用水量43L人D，乡镇生活现状用水水平为3OL人D左右，农村生活用水定额约为20L，人D，达不到人饮安全基本标准，集中养殖的大牲畜综合定额为40【头D；猪3O【头D，小牲畜用水定额为8L头D，现状工业万元产值需水定额27M3万元。2规划水平年非农业需水预测非农业用水，主要包括县城、乡镇的生活用水、工业用水和农村人畜饮水，其用水需求保证率要高于农业，属水资源配置优先保证的用户。受水区水资源严重短缺，目前城镇居民生活用水定额约为43人D，用水标准还处于较低水平，但随着社会经济的快速发展，集市的增多以及人口的聚集，乡域公共设施将进一步完善，城镇生活用水总量比例将不断增加，综合考虑各城镇用水现状和城镇发展水平，参照室外给水设计规范GB500132006、城市居民生活用水量标准GBT503312002、村镇供水工程技术规范SL3102004等规程规范，确定2020年靖会受水区城市居民生活用水定额为120L人D，乡镇居民生活用水定额为80L，人D，农村生活用水定额为60L人D。集中养殖大牲畜用水定额为40头D，猪30头D，羊8L只D。工业需水量采用工业产值法预测，工业万元产值定额综合考虑工业生产工艺的改进，重复利用率的提高，现状工业万元产值需水定额27M3万元，规划2020年降低至20M3万元。对于产品产量需水定额，是在现状工业企业用水调查的基础上，参考相关规范和甘肃省行业用水定额进行拟定。根据预测确定的经济社会发展目标及需水定额，预测2020年受水区非农业总净需水量2556万M，其中农村生活515万M，乡镇生活174万M，城市生活282万M。，集中养殖牲畜需水307万M，工业需水770万M。442农业需水预测农业需水预测，根据规划水平年的灌溉面积和拟定的灌溉制度确定农业需水量。根据现状种植结构，通过农业产业结构调整、优化种植业布局，发展特色农业，促进传统农业向现代化农业、特色高效节水型农业转变。设计水平年灌区种植结构，由于地膜种植方式能够降低作物耗水，可扩大地膜小麦、地膜玉米种植面积，同时对果树采用滴灌等高新节水技术，扩大果林作物的种植面积。灌区粮、经的种植结构比例由现状的4357调整为2020年的3862。灌区现状以渠灌为主。根据靖会电力提灌工程大型灌区续建配套与节水改造报告，结合灌区实际，规划水平年灌区水资源的条件，采用常规节水灌溉技术，示范推广高效节水灌溉方式，对灌区原种植比例进一步调整。由此灌区内规划的节水灌溉模式为渠灌2326万亩，管灌10万亩，喷灌10万亩。灌溉制度拟定以典型作物水量平衡计算为基础，以调查的现状灌溉时间和方式，结合省内相关的灌溉试验资料，充372010年第10期甘肃水利水电技术第46卷分考虑了作物生长期内的有效降雨和不充分灌溉因素进行拟定。各种作物需水结合灌区实际，灌区内粮食作物生长期一般灌水3次，灌水定额4O60IN亩，泡地定额6O8OM3亩对于泡地可尽量利用春泡，以减少冬季长时间的蒸发损失，春季泡地客观上只适宜于种植秋粮作物，小麦实施春季泡水有误农时，冬泡地定额80MV亩左右。通过典型作物水量平衡法计算的灌溉定额，充分考虑灌溉技术进步因素，分析认为现状灌溉制度中，各作物生长期内的灌溉定额可在现状的基础上降低510M，；为合理开发利用水资源，泡地定额维持不变。现状灌水时间基本合理，对于各作物的关键时间的灌水，尽可能予以满足。因灌区面积大，作物的灌水次数尽量与现状经验次数相接近。据此设计2020年的灌溉制度，综合净定额为230M3亩。根据现状实灌面积2526万亩和拟定的全灌区综合净定额230M亩，计算2020年农业灌溉净需水量为580484万NL。44总需水预测结果通过需水预测，2020年受水区总净需水量836087万M，其中非农业255604万M3，占306；农业580484万M，占694。5水资源供需平衡分析51当地水资源可供水量水资源供需平衡分析，是水资源优化配置的前提和基础。在靖会工程受水区内，当地水资源只有龙王峡地下水和企业自备井的部分水量可作为供水量，对于保证率低、含沙量高、水质较差的季节性河流雨洪、集雨水窖水等不作为可供水量，通过计算，当地可供水量仅有533万IN。因会宁北部供水工程的供水范围与靖会工程受水区有重叠，通水之后可向靖会工程受水区郭城镇、河畔镇、头寨镇、新庄塬乡、白草塬乡的可供水量50152万HI。因此，受水区内总可供水量554，82万M3。52供需平衡分析受水区总净需水量为8361万M，当地水资源和会宁北部供水工程可供水量为555万IN，则缺水量为7806万M，缺水量由靖会工程供给。非农业毛缺水量根据供水渠系、管系的水利用系数，将非农业缺水量折算至黄河取水口。2020水平年非农业总缺水量2437万M，其中农村生活302万M，乡镇生活36万NL，城市生活1071万M，大小牲畜209万1113工业820万M。农业缺水量根据拟定的各级渠道水利用系数和田间水利用系数计算的灌溉水利用系数折算至黄河取水口，推算矫衙铞2020年农业灌溉毛需水量为9479万M。6水资源配置方案靖会工程水资源配置，充分考虑受水区的用水需求和现状供水工程，在合理开发利用当地水资源前提下，优化配置外调水资源，通过水资源的合理利用，促进受水区经济社会协调发展。在水资源配置中坚持当地水、会宁北部供水工程、靖会工程联合调配。设计水平年2020年受水区当地水资源总供水量为53_3万IN，其水资源配置方案为城市生活73万IN，占137；工业46万IN，占863。考虑设计水平年2020年引洮供水一期工程会宁北部供水工程已通水，郭城镇、河畔镇、头寨镇、新庄塬乡、白草塬乡5乡镇总供水量为50152万M，。水资源配置方案为农村生活23172万M，占462；乡镇生活13921万IN，占278；养殖10791万M，占215；工业2268万M。，占45。规划靖会工程总调水量12320万IN，到设计水平年2020年，总配置水量11916万M，占967；剩余404万M，占33。水资源配置方案为非农业243740万M，占205；农业灌溉947905万M3，占795。剩余水量可作为沿线107万亩面积的灌溉用水。7结论和建议通过对靖会工程水资源的优化配置，在满足现状实际灌溉面积2526万亩的情况下，会宁县城、会师镇、柴门乡、甘沟乡、大沟乡和四房乡的城乡生活、工业等需水由靖会工程供给219272万MS，当地水资源仅供给53_3万NL；郭城镇、河畔镇、头寨镇、新庄塬乡、白草塬乡主要由引洮供水一期工程会宁北部供水工程供给50152万NL，靖会工程只供给178万M，。因此，通过水资源统配置，会宁县城的供需矛盾得到进一步缓解。实现了规划水平年2020年