（水利工程专业论文）山东省世行贷款灌溉（二期）水资源开发体系探讨.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：趣盔日期：论文作者签名：么弯焦堇洛 日期： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可 以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 由东大学i 程硬i - 论文 摘要 水资源短缺将是人类在2 l 世纪所面临的最大的难题之一，而我国水资源严重 缺乏，加上因为时空分布不均匀、水资源管理中存在问题以及水利环境污染等原因， 使得我国水资源形成“水多、水少、水脏、水浑和水生态失街”的现状所以，水 资源的可持续开发利用战略就被提到了非常重要的位置 山东省是我国北方严重缺水的地区之一，人均水资源占有量不足全国人均占有 量的l 6 ，属严重缺水地区，节水就成为了农业灌溉的首要任务本论文选取山东 省利用世行贷款加强灌溉农业( - - 期) ( 简称为i a i l ( i i ) ) 项目区中的引黄灌区作 为典型代表，研究内容涵盖了六大方面，通过对这些灌区工程建设实例、体系及效 益分析，总结出全省引黄灌区节水改造工程的可行模式 本论文通过采取以点代面、点面结合，通过典型区的实验观测和项目区面上普 查等方法对不同典型项目区工程设计形式以及引黄灌区和项目区水资源供需平衡、 项目建设前后引黄水量、地下水量和当地地表水量变化等进行了分析，建立了引黄 和地下水联合运用模型，提出了地下水和引黄水量的最佳比例和地下水的采补模 式，对以后引黄项目区的形式和设计提供了宝贵的经验 最后本文计算评价项目区实施后的经济效益，提出了引黄水源条件下的不同工 程技术体系和引黄灌区节水模式，对指导农田水利工程建设和科学管理意义重大， 同时具有显著的社会、经济和环境效益! 关键词：水资源引黄灌区典型分析水联合运用模型 效益分析 山东大学i 程硕壬论文 - _ 。_ - - _ _ 。- _ - _ _ _ _ _ 。- _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ 一 a b s t r a c t w a t e rr e s o u r c es h o r t a g ew i l lb eo n eo f t h el a r g e s td i f f i c u l t i e sw h i c ht h eh u m a nm u s t f a c ei nt h e2 1 s tc e n t u r y ) a st oc h i n a , w a t e rr e s o u r c ei ss e v e r e l ys h o r t b e c a u s et h e r e e x i s tr e g i o n a lw a t e ra s y m m e t r i e s 。w a t e r 糟s o u r c em a n a g e m e mp r o b l e m sa n dw 如r i r r i g a t i o nc o n t a m i n a t i o n s ，o u rw a t e rr e s o u r c ef o r m e dt h es t a t e ：w a t e ri sr i c h ，h o w e v e r , w a t e rt h a tc a l lb eu s e di ss h o r t f u r t h e r m o r e ，w a t e ri sd i r t ya n dm u d d y t h ew a t e r e c o s y s t e mi su n b a l a n c e d t h e r e f o r e ，t h es u s t a i n e de x p l o r a t i o ns t r a t a g e m so nw a t e r 。r e s o u r c ea r ei na ne x t r e m e l yi m p o r t a n tp o s i t i o n ，s h a n d o n gp r o v i n c ei so n eo ft h ea r e a st h a ta r es e v e r e l ys h o r to fw a t e ri nt h en o r t h c h i n a t h ea v e r a g ea m o u n to fw a t e rl - c s o l l r o e sp e rp e r s o ni sl e s st h a ni 6o ft h ew h o l e c o l i n t r y t h u si t i sa na r e ab e l o n g i n gt o s e v e r e l ys h o r t a g eo fw a t e r s a v i n gw a t e r b e c o m e sap r i m a r yt a s ki na g r i c u l t u r ei r r i g a t i o n i nt h i sp a p e r , w et a k et h et r a n s f e r y e l l o wr i v e ri r r i g a t i o na r e aa s 孔e x a m p l e w h i c hi st h es h a n d o n gp r o v i n c e a g r i c u l t u r ei r r i g a t i o ne n h a n c e m e n tp r o j e c t ( t h es e c o n dp h a s e ) ( s h o r t e n e di a i l ( i i ) ) f r o mt h ew o r l db a n k sl o a n s ，s i xp a r t sw i l lb ed i s c u s s e d f i n a l l y , t h ef e a s i b l em o d eo f s a v i n gw a t e ra n dr e c o n s t r u c tp r o j e c ti nt h ew h o l et r a n s f e ry e l l o wr i v e ri r r i g a t i o na r e t h r o u g ht h ec o n s t r u c t i v ec a s e s 。a n a l y s i so fs y s t e m sa n de f f i c i e n c i e st h e s ei r r i g a t i o n a r e a s i nt h i sp a p e r , t h ep r o j e c td e s i g no ft y p i c a lp r o j e c ta r e a s ，t h es u p p l y - d e m a n db a l a n c e b e t w e e nt r a n s f e ry e l l o wi r r i g a t i o na r e aa n dp r o j e c ta r e a , t h ew a t e ra r r l o u n to fy e l l o w r i v e rb e f o r ea n da f t e rt h ep r o j e c t , t h eu n d e r g r o u n dw a t e ra m o u n t , a n dt h ec h a n g eo f l o c a ls u r f a c ew a t e rw e r ea n a l y z e db ya l lk i n d so fm e t h o d s ，f o ri n s t a n c e ，s t a n d i n gf o ra l l b a s e do rp o i n t s ，t h ec o m b i n a t i o no fp o i n t sa n da l l ，e x p e r i m e n t sa n di n v e s t i g a t i o no f p r o j e c ta r e a am o d e lo fc o m b i n e du s a g eo fy e l l o wr i v e r w a t e ra n du n d e r g r o u n dw a t e r w a sc o n s t r u c t e d t h eo p t i o n a lr a t i ob e t w e e nt h eq u a n t i t yo ft h eu n d e r g r o u n dw a t e ra n d y e l l o wr i v e rw a t e ra n dt h ec o m p l e m e n t a r ym o d e lo fu n d e r g r o u n dw a t e rw e r eg i v e n a n 6 丝蓬苎篓三堡丝兰丝苎 e x p e r i e n c eo f t h ef o r ma n dt h ed e s i g no f t r a n s f e ry e l l o wr i v e ri r r i g a t i o ni nt h ef u t u r ei s p r o v i d e d l a s t l y , t h ee c o n o m i c a le f f i c i e n c yo fp r o j e c ta r e a si se v a l u a t e d s o m ed i f f e r e n t e n g i n e e r i n gt e c h n i c a ls y s t e m su n d e rt h es o u r c eo ft r a n s f e ry e l l o wr i v e rw a t e r 锄dt l l e m o d e lo fs a v i n gw a t e ri nt r a n s f e ry e l l o wr i v e ri r r i g a t i o np o i n t e do u t i th a sg r e a t c o n t r i b u t i o nt ot h ec o n s t r u c t i o no fw a t e r c o n s e r v a n c y , p r o j e c t a n ds c i e n t i f i c m a n a g e m e n t t h es o c i a l ，e c o n o m i c a la n de n v i r o n m e n t a le f f i c i e n c yi sg r e a t k e y w o r d s ：w a t e rr e s o u r c e ，t r a n s f e ry e l l o wr i v e ti r r i g a t i o na r e a , t y p i c a la n a l y s i s ， w a t e ra l l i e d - u s a g em o d e l ，e f f i c i e n c y a n a l y s i s 7 山东大学i 程礤士论文 符号说明 e t o 潜在蒸发量( 咖) w a 灌溉入渗补给量 u 给水度的变化 y 渗漏补给修正系数 w p 降雨入渗补给量 a 降雨入渗补给系数 p 降雨量( 姗年) b 灌溉入渗补给系数 r w s + “资源型”真实节水量 r w s t r r 。o “灌溉节水所取得的真实节水量 a w * 实施微灌后节约的水量 am 微灌实施面积 m 镕* 保证灌溉面积上作物的综合灌溉定额 q 黼微灌与地面灌相比的节水率 n 广地下水渠系水有效利用系数 n 。引黄水灌溉的渠系水有效利用系数 0 。t 时段降雨有效利用系数 g m 。t 时段开采地下水量 e 。表示t 时段k 种作物的需水量( 万m 3 1 万亩) a i 表示k 种作物灌溉面积( 万亩) 3 m 东大学i 程硬士论文 第一章山东省利用世界银行贷款加强灌溉农业项目( - - 期) 概 况 1 1 山东省水资源概况 ( 1 ) 当地水资源 山东省分属于黄、淮、海三大流域。根据山东省1 9 5 6 - 1 9 9 9 年实测资料分析， 全省多年平均年降水量为6 7 6 5 毫米，多年平均水资源总量为3 0 5 8 2 亿立方米， 其中河川径流量( 地表水资源量) 为2 2 2 9 亿立方米，地下水资源量为1 5 2 2 7 亿 立方米，地表水、地下水重复计算量为6 9 6 5 亿立方米 水资源总量不足，人均、亩均占有量少、水资源地区分布不均匀、年际年内变 化剧烈、她表水和地下水联系密切等是山东省水资源的主要特点全省水资源总量 仅占全国水资源总量的1 0 9 ，人均水资源占有量为3 4 4 立方米，仅为全国入均占 有量的1 4 7 ( 小于l 6 ) 为世界人均占有量的4 ( 为l 2 5 ) ，位居全国各省( 市、 自治区) 倒数第四位根据瑞典著名水文学家法肯马克提出的评定一个国家和地区 是否贫水的定量指标标准，山东省远远小于人均水资源量1 0 0 0 立方米以内即为贫 水区的临界值，属于人均水资源量小于5 0 0 立方米的绝对贫水地区亩均水资源占 有量为3 0 7 立方米，也仅为全国亩均占有量的1 6 7 ( 约为1 6 ) 在空间分布上。 山东省多年平均降水量从鲁东南沿海的8 5 0 毫米递减到鲁西北的5 5 0 毫米；年径流 的地区变化更为突出，多年平均径流深东南沿海高值区为2 6 0 - - 3 0 0 毫米，鲁西北 平原和湖西平原低值区只有3 0 _ - 6 0 毫米；地下水资源山丘区与平原区差别较大 在时间分布上，山东省降水量、水资源量的年际间存在着明显的丰、枯交替现象， 易出现连续桔水时段，上世纪八十年代以来的1 9 8 l 1 9 8 3 年，1 9 8 6 - - 1 9 8 9 年都是 连续干旱年，1 9 9 8 年至2 0 0 3 年春开，山东省连续干旱少雨；水资源年内分配具有 明显的季节性，全年的降水量约有3 4 集中在汛期，特别是7 、8 月份，甚至主要 集中在一、两次特大暴雨之中另外。地表水和地下水之间还存在密切的相互转化 和相互补给的关系! ( 2 ) 客水资源 9 m 东丈学i 程颀士论文 目前，黄河水是山东省主要可以利用的客水资源，多年平均进入山东省的水量 ( 黄河高村站1 9 5 1 2 0 0 1 年资料) 3 7 6 1 亿立方米，按国务院办公厅批复的黄河分 水方案，一般来水年份山东省可引用黄河水为7 0 亿立方米自上世纪9 0 年代，黄 河断流经常发生，随着黄河上中游引黄水量又增加，黄河水越来越变的可用而不可 靠，并引起国内、国际有关方面专家的高度重视。 从以上分析可以看出，山东省当地水资源贫乏，是我国北方严重缺水的地区之 一长期以来过度依赖于黄河水进行农业灌溉，导致区域农业灌溉水平不高、节水 工程建设滞后、水资源利用率较低随着黄河来水量的削减和可引水量不确定的增 加，以及社会水资源需求量的迅速攀升，区域水资源紧缺的矛盾日益突出，已经对 当地社会经济的持续健康发展产生了制约性作用。因此借助外来资金来整治改善灌 排设施，提高灌溉供水保证率已是当务之急 1 2 项目立项的必要性 农业是我国经济发展的基础，水利是农业发展的命脉。自改革开放以来，山东 省农业得到了长足的发展，粮食产量名列前茅，但是作为山东省重要的商品粮棉生 产基地的黄淮海平原地区，经济相对欠发达，同时面临人增地减，水利基础设施薄 弱和投入不足等问题，大大影响了农业生产水平和农民收入的提高。 黄河是山东省重要的客水资源，自上世纪9 0 年代，黄河断流经常发生，随着 黄河上中游引黄水量增加，黄河水越来越变的可用而不可靠，并引起国内、国际有 关方面的高度重视。黄河流域地处干旱半干旱地区，是我国降雨量的低值区，多年 平均降雨量4 6 4 m m ，水资源贫乏，多年平均径流量5 8 0 亿m 3 ，人均水资源量5 9 3 m 。 目前，黄河水资源利用率已经达到6 7 ，远远超过了国际上规定的河流开发利用量 ( 不超过河川径流量的4 0 ) 。黄河流域生态需水总量为2 1 0 - 2 6 0 亿m 3 ，包括河道 内汛期冲沙水量1 5 0 亿一，桔季生态基流5 0 亿m 3 ，多年平均入海水量2 0 0 亿m 3 ： 中上游黄土高原沟壑区水资源就地利用，预计最终将减少流域径流5 0 亿m 3 。此外， 黄河下游河道的蒸发渗漏损失为1 0 亿m 3 。黄河水资源在地区上分布很不均匀，河 川径流量大部分产自兰州以上地区，占全河的5 3 。随着其他地方引黄水量的不断 增加，山东省引黄水量未来不容乐观，减少将是必然趋势。因此，山东省引黄灌区 节水高效和泥沙综合利用将是长期的战略方针。 o 由东大学i 程硕士论文 利用世界银行贷款，实施加强灌溉农业项目( - - 期) ，改善灌溉排水工程条件， 促进山东省黄淮海地区农业发展就显得很有必要。在这种形式下，就促成了该项目 的立项。 1 - 3 项目建设内容 1 3 1 项目区范围 利用世界银行贷款加强灌溉农业项目( - - 期) 共选择了山东省的六个市( 地) 3 3 个县( 市、区) 的耕地作为建设对象，包括济南市的历城区、章丘市、长清县、 济阳县、商河县；枣庄市的台儿庄区、峄城区、薛城区、腾州市；济宁市的曲阜市、 兖州市、邹城市、汶上县、微山县、鱼台县、金乡县、嘉祥县、梁山县；泰安市的 郊区、肥城市、宁阳县、东平县；德州市的禹城市、陵县、齐河县、平原县、武城 县；菏泽地区的菏泽市、鄄城县、郓城县、巨野县、成武县，单县等，计3 3 3 3 万h m 。项目区全部位于山东省西南、西北部的黄淮海平原，是山东省重要的粮棉 产区；而与山东省的东部地区相比，这里的农业生产条件较差，基础薄弱，但同时 又具有水资源相对丰富、劳动力比较富裕的优势，是山东省农业发展潜力最大的地 区。 1 3 2 项目建设内容 该项目以改造中低产田为重点，改善灌溉排水工程条件，加强农田灌排设施， 提高灌溉供水保证率，改善生态环境，主要建设防渗渠道支渠3 8 6 万m ：、斗农渠 1 1 2 4 万m 2 、输水管道1 6 6 6 万m ( 控制灌溉面积1 8 5 万h d ) 、新建和修复机电排 灌站、新打和修复机井等。 山东省利用世界银行贷款加强灌溉农业( 二期) 引黄项目区涉及4 个地市1 5 个县( 区) ，项目完成后改善灌溉面积1 5 9 3 3 2 公顷，占整个二期项目总灌溉面积的 4 8 。由于引黄项目区在引黄灌区的空间位置分布不同，工程形式也有所不同，一 方面受引黄水量的影响，另一方面当地地下水和地表水利用的程度也不同。例如在 灌区的上游引黄灌溉水量较大，地下水补大于采，不仅造成水资源的浪费，而且易 造成农作物的渍、涝、碱灾。而在引黄补源区，主要依靠地下水灌溉，当引黄水量 少时，易发生旱灾因此，结合世行引黄项目区工程建设实际，通过示范，研究引 黄灌区水平衡、不同灌溉工程体系，引黄水和当地地下水、地表水联合运用模式， 山东大学i 程硕士论文 不同节水灌溉工程( 如渠道衬砌输水、管道输水灌溉、喷灌、滴灌) 的增产和真实 节水效果，对指导山东省引黄灌区水资源可持续利用具有重要的意义。 1 2 山东大学i 程硕士论文 第二章山东省引黄灌区水平衡分析 利用世界银行贷款加强灌溉农业项目( - - 期) 中引黄项耳区涉及山东省引黄灌 区范围内的1 5 个县区，灌溉面积达1 5 9 3 万h m 2 由于引黄项目区在山东省引黄灌 区中插花分布，因此有必要对全省引黄灌区灌溉水源进行总的水资源供需平衡计算 分析，从宏观上掌握全省引黄灌区水资源开发利用状况，更好地为引黄项目区的水 资源开发利用服务，推而广之则可为全省引黄灌区的农业发展提供帮助 2 1 黄河山东段水资源量和国家对山东省引黄统一调度原则 山东省黄河河道全长6 1 7 l ( f n ，引黄灌溉项目区主要分布在高村水文站至洛口水 文站区段。据高村水文站1 9 7 0 2 0 0 0 年实测黄河径流统计，多年平均为3 1 2 5 亿 一，其中3 - 6 月春灌期为7 6 5 亿m ，1 1 - 2 月为6 4 7 亿m 3 ，6 0 年代引黄复灌以来， 各不同年代我省黄河径流量如表2 - 1 所示： 衰2 - 1山东省黄河年径漉量统计衰单位t 亿一l 1年份 1 9 7 1 - 1 驰01 9 8 1 - 1 9 9 01 9 9 1 - 2 0 0 0 径流量3 5 0 5 8 3 8 1 4 42 0 1 5 9 1 9 8 0 - 1 9 8 9 年山东省平均年引黄水量为7 6 亿m 3 ，1 9 9 0 - 1 9 9 7 年全省平均年引黄 水量7 4 亿一。1 9 9 5 年黄河径流量为2 0 1 亿m 3 ，1 9 9 5 年现状年实际引黄水量为6 9 3 8 亿m 3 ，山东省历年引黄水量见表2 - 2 ： 袁2 2山东省历年引黄水量统计表单位：亿i ， 年份1 9 8 01 9 8 11 9 8 21 9 8 3 1 9 8 4 1 9 8 5 1 9 8 61 9 8 71 9 8 81 9 8 91 9 9 0 水量5 8 8 4 6 3 7 68 0 8 0 7 5 0 96 3 6 65 1 9 0 8 2 6 6 7 5 7 l8 7 4 41 2 3 4 6 7 1 7 6 年份1 9 9 11 9 9 21 9 9 31 9 9 41 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 0 水量 7 2 s 78 5 5 68 2 0 9田1 66 9 3 86 3 6 07 1 4 47 2 5 17 2 8 55 3 6 l 上述统计资料表明黄河是山东省重要的客水资源，对保证山东省社会和国民经 济发展具有举足轻重的作用引黄对山东省农业发展起到了重大作用，引黄灌溉也 是利用世界银行贷款加强灌溉农业项目( 二期) 的重要组成部分因此，只要合理 调度，科学引蓄，引黄仍是山东省沿黄地区当前和今后主要的农业供水水源之一。 根据国务院办公厅、国发办 1 9 8 7 1 6 1 号文件转发的国家计委和水电部关于 山东a - 学i 程磺士论文 黄河可供水量分配方案的报告，山东省分配的黄河可引水量为7 0 亿m 3 。 山东省引黄供水调度工作，实行统一调度、总量控制、以供定需、分级管理、 分级负责的原则。优先满足居民生活和重点工业用水，合理安排农业用水、统筹兼 顾上下游、左右岸、地区之间和部门之间用水，同时留有必要的河道输沙用水和生 态环境用水根据以上原则，要依据黄河水情和各市的需水情况、引黄灌溉面积、 当地水源情况、引水与蓄水能力等情况，在保证黄河不断流的情况下，综合确定各 市的引水指标。 近几年主要水量调控方案： ( 1 ) 黄河水量调度充分考虑了农作物的需水规律。在农作物用水的关键季节， 小浪底水库加大泄量，集中大流量为我省供水。 ( 2 ) 实行引水总量、入境断面和引水流量三控制的措施为确保黄河不断流， 将进入我省的水量按引水指标分配到各市，同时限定引黄闸数量，由各市黄河河务 局在市内组织引黄闸轮流引水、轮流灌溉。 ( 3 ) 按时上报用水计划及时搞好水量调控。 ( 4 ) 在黄河来水较多的情况下，沿黄地区及时利用平原水库、河道、坑塘多 引多蓄黄河水 ( 5 ) 采用行政手段保证调控方案的顺利执行，确保黄河不断流。 综上所述，在山东省整个引黄灌区水平衡计算中各月引黄水量控制条件是：利 滓站流量保证大于等于4 0 m s ：全省全年引黄总量不超过7 0 亿m 3 ；满足引水对含沙 量和冰凌可引天数的要求 2 2 黄河断流问题分析 2 2 1 断流天数分析 由于黄河流域时空分布不均匀与水量短缺。春季受上游工农业用水影响，进入 下游的水量明显减少，加之下游工农业及人民生活用水逐年增加，特别是干早年份 的4 6 月份，是农业灌溉用水最多的季节，同时又是黄河来水最少的季节因此， 山东段自2 0 世纪7 0 年代以来，春季不断发生断流现象。根据利津站1 9 7 2 2 0 0 2 年水文资料分析，有2 2 年出现断流，占总年份的7 1 ，累计断流9 0 次，共1 0 9 2 天，平均每年断流5 0 天。断流最严重的年份为1 9 9 7 年，断流天数为2 2 6 天，占全 山东大学i 程硕士论文 年时间的6 2 ，断流长度达7 0 4 k m ，占黄河下游河道长度的9 0 9 6 2 2 2 黄河断流原因分析 黄河断流的主要原因： ( 1 ) 流域水资源时空分布不均，来水量少 黄河水资源分布具有年际变化大、年内分布不均的特点近几年来由于降水偏 少，黄河天然径流量偏桔，来水量少，特别是3 - 6 月灌溉用水高峰期径流量小，供 需矛盾突出，极易出现断流。来水量少是黄河发生断流的最主要原因。 ( 2 ) 沿黄地区引水量不断增加 建国后，随着沿黄各省区国民经济的发展，引黄灌溉面积不断扩大，工业和城 市生活用水大幅度增加，水资源利用率已超过5 0 ，居全国七大江河之首沿黄地 区工农业生产的发展和人口的增加，使黄河的可供水量满足不了日益增加的需水要 求，使供需矛盾日益突出 ( 3 ) 水库调节能力低，水资源管理调度不统一 1 9 9 9 年以前，黄河水资源管理、调度、水量调配不统一，很难做到全河兼顾， 上下游兼顾。1 9 8 7 年国务院批准的可供水量分配原则，是多年平均的宏观分配方 案，没有明确不同来水情况下的分配原则，缺乏一个统一的机构来指挥协调，各省 的用水量没有根据具体情况进行重新分配。目前，黄河已实行水量统一调度，下游 断流情况得到缓解 一 ( 4 ) 水费价格低，水资源浪费严重 目前，黄河水源一方面是严重缺乏，另一方面是浪费严重低廉的水价唤不起 人们的节水意识，长期以来实行的低水费政策，是导致黄河频繁断流的重要原因。 ( 5 ) 小浪底水库及黄河来水统一调度 小浪底水库建成运用后，对黄河下游山东段水资源的影响主要表现在两个方 面：一是由于水库库容较大，受其调节影响，黄河下游汛未及冬季来水减少，春季 束水增多，有利于下游水资源的开发利用。二是伴随水库的建成运用，引水条件将 明显改善，中游用水量将显著增加，下游山东段全年来水量呈减少趋势，且引水仍 受上游用水影响! 黄河水利委员会于1 9 9 9 年3 月1 日起对黄河水量进行统一调度，按照“优先 山东大学i 程硬士论文 满足居民生活和重点工业用水，适当安排农业用水，统筹兼顾上下游、左右岸，地 区之间和部门之间用水，同时留有必要的河道输沙用水和生态环境用水”的原则， 统一管理调度黄河有限的水资源。当年调度从3 月份开始，7 月1 51 3 结束，利津 站仅断流7 天，比前4 年同期断流天数减少了7 8 天，黄河水量统一调度的优越性 初见成效。同时，加强水库联合调度，将水量调度时段由非汛期8 个月扩展为全年， 每年7 月到次年6 月为一个调度年，将调度河段由原来的上下两断面扩展到全河， 从而保证了黄河常流水，初步扭转了9 0 年代黄河连年断流的局面但是黄河缺水 问题依然严峻，黄河水资源紧缺是一个根本性问题，根治黄河断流，除了实行统一 调度和节约用水外，还要通过法律、行政、经济、工程等多种手段多管齐下，甚至 需要跨流域调水。 2 0 世纪8 0 年代山东省遭遇连续枯水年，年平均引黄水量7 6 亿一，1 9 8 9 年达 到最高值1 2 3 4 亿3 9 0 年代年平均引黄水量为7 6 亿m 3 。一方面黄河来水量减少， 另一方面引黄灌区浪费水的现象仍然存在。引黄自流灌区长期以来大水漫灌，地下 水补大于采，地下水位较高，蕴藏着丰富的地下水，不仅是水资源的极大浪费，而 且容易造成农作物的渍、涝、碱灾引黄的经验告诉我们，引黄灌区哪里有一眼好 机井，哪里就有一片好庄稼特别是天无降雨又无法引黄，正值作物需水之际，只 有利用机井浇抗旱水、救命水、丰产水因此，山东省引黄项目区大力发展机井工 程和引黄结合灌溉是发展高产高效农业的最佳措施。即可充分开发地下水，降低地 下水位，地下水和引黄水联合运用，充分发挥地下水的多年调节作用以及引黄的补 源作用，增强防涝治碱的能力，提高供水保证率，促使农作物增产增收，又可减少 引黄水量，减轻引黄清淤的负担。 2 3 山东省引黄灌区概况及水平衡计算分析 山东省引黄灌区范围包括梁济运河及南四湖以西、小清河以北的地区，包括菏 泽、聊城、德州、滨州( 除邹平县) 、东营5 个市，以及济宁市的鱼台，金乡、嘉 祥三县和济南市历城区、章丘市的北部，总土地面积5 0 3 万h m 2 ，地下水矿化度大 于2 9 i 的面积1 8 0 5 万h m ：，地下水淡水区面积3 2 3 万h m 2 在此区域内，耕地面 积4 1 6 3 万亩，其中有效灌溉面积2 6 5 0 万亩，区内多年平均降雨量5 8 7 m m 。 黄河横穿该区，为该区重要的灌溉水源。大运河纵贯南北，其他河流均为独流 6 出东大学i 程礤士论文 入海，属于雨源型中小坡水河流，主要有徒骇河、马颊河、洙赵新河、万福河、红 卫河。其特点是：径流量小，多年平均年径流系数小于1 o ，是山东省径流系数最 小的地区年内分配不均，汛期径流量占全年径流量的8 5 9 6 ；年际变化大，最大径 流量为最小径流量的6 l 倍 该区主要为黄河泛滥冲积沉积的松散孔隙岩层，典型土壤按土壤质地分主要 有：粘土、亚粘土、粉砂、粉砂壤土、壤土、壤质砂土以及粉细砂、细砂、半细砂 等。其中分布最广、面积最大、最具代表性的土壤为粉壤壤土( 即轻壤土) 黄泛 平原区多年平均年径流深一般在4 0 - 6 0 啪，且地下水开发利用程度不均，黄河两岸 地区普遍较低，有些地区地下水超采严重。 2 3 1 山东省引黄工程介绍 自上世纪5 0 年代以来，山东省就开始引用黄河水灌溉两岸耕地1 9 6 5 年实行 复灌以后，在总结引黄灌溉经验的基础上，调整工程布局，加强灌排配套工程，使 引黄灌溉面积有了较快的发展，从7 0 年代平均i 1 0 0 万亩，到8 0 年代平均2 1 0 0 一 万亩截止2 0 0 0 年，已建成较大的引黄闸5 5 座设计引水能力2 3 0 0 m 3 s ，设计灌 溉面积3 9 4 6 7 万亩。现状引黄灌区设计流量和灌溉面积见表2 - 3 袭2 - 3 现状年主要引黄闸统计袭 地区设计流量( m ，s )设计灌溉面积( 万亩)实际灌溉面积( 万亩) 济南2 4 1 23 4 2 31 8 8 6 淄博 6 5 36 5 4 5 8 5 东营4 3 43 5 7 ，52 0 3 8 济宁7 58 6 21 0 9 9 器安 5 2 23 7 14 9 缝州2 3 08 5 25 3 5 滨州4 6 66 2 6 15 6 7 ，8 聊墟3 4 2 78 5 45 3 9 4 菏泽 4 1 5 7 2 6 14 5 8 3 合计2 3 2 1 43 9 4 6 72 6 8 6 2 自8 0 年代开始，引黄用水已由单纯向农业供水，逐步兼向工业和城市生活供 水。例如从1 9 8 1 年利用位山三干和潘庄干渠向河北、天津送水1 9 8 9 年l o 月引 黄济青工程利用打渔张引黄闸引水，经潍坊市送水到青岛市。此外，还有向济南市、 山东大学i 程硕士论文 淄博市的供水工程，向胜利油田、华能电厂、菏泽电厂等大型工矿企业的供水工程。 黄河水的服务对象已由单纯的农业灌溉转向国民经济各部门，由单目标向多功能转 变。掘统计，目前山东省已有1 1 个市的6 8 个区先后用上了黄河水，其土地、耕地 和人口均占全省的一半左右即山东省现有一半左右的生产发展所需要的水资源， 靠黄河水来补充。 由于黄河径流时空分布不均，具有夏、秋季水丰，冬春季水枯的特点。为了 解决来水期与用水期的引水矛盾，沿黄各市修建了部分平原水库，并充分利用现有 河道或坑塘以及拦蓄工程，调节黄河径流，实现“冬蓄春用，丰蓄枯用”。据统计， 沿黄共修建有1 0 0 万一以上的平原水库达7 5 0 座，设计蓄水能力1 5 亿一，大部分 分布在东营、滨州，济南等市，其主要供水任务是满足工业和生活用水1 2 3 2 引黄灌区水平衡计算分析 全省引黄灌区总面积为5 0 3 万k i n ，耕地面积4 1 6 3 万亩，占全省总耕地面积的 4 2 ，淡水区面积3 2 3 0 0 k m 2 ，有效灌溉面积2 6 5 0 万亩。引黄灌区根据1 9 5 6 - 1 9 9 9 长系列降雨频率计算，多年平均降雨量为5 8 7 i m ，5 0 时为5 7 3 9 m m ，7 5 时 4 8 7 3 m m 。该区是山东省的粮棉油生产基地。2 0 0 0 年粮食总产量约为1 3 2 7 6 2 万t ， 占全省粮食总产量的3 4 6 ，占全国粮食总产量的2 9 ；棉花总产量约为5 0 4 2 万t ，占全省棉花总产量的8 5 5 ，占全国棉花总产量的1 1 4 ；油料总产量约为 9 3 4 6 力t ，占全省总产量的2 6 2 ，占全国总产量的3 2 ：蔬菜总产量约为2 2 2 0 3 万t ，占全省总产量的3 0 6 。2 0 0 0 年山东省引黄灌区复种指数为1 6 8 ，其中冬小 麦0 6 1 、夏玉米0 3 5 、水稻0 0 3 、棉花0 1 7 、蔬菜0 3 3 及其他0 1 9 。利用p e n m a n 公式，分别计算出冬小麦、夏玉米、水稻、棉花、蔬菜及其他作物的潜在蒸发量( e t 。) ， 然后乘以作物系数，得到作物的实际蒸发、蒸腾量e t 值。经分析计算冬小麦、夏 玉米、水稻、棉花、蔬菜及其他作物的e t 值分别为4 5 1 m m 、4 0 0 m m 、7 0 0 m m 、5 8 2 m m 、 5 0 0 m m 、3 5 0 m m 。作物综合e t 值为7 6 0 m m 。 当p = 5 0 保证率时，年降雨量5 7 3 9 m m ，有效降雨量3 4 4 3 m m ，需补水量4 1 5 7 m m ， 总可供水量5 2 5 m m ( 其中当地地表水为5 1 9 m 地下水1 2 5 8 m m ，引黄河水量 3 4 4 5 m m ) ，剩余水1 0 6 7 m m 当1 = - 7 5 保证率时，年降雨量4 7 8 3 n u n ，有效降雨量 3 1 0 9 m m ，需补水量4 4 9 1 m m ，总可供水量4 3 7 6 m m ( 其中当地地表水为1 4 1 m m ， 山东大学i 程硬士论文 地下水7 8 7 m m ，引黄河水量3 4 4 5 m ) ，缺水1 0 6 7 哪。山东省整个引黄灌区及项 目区5 0 和7 5 保证率条件下引黄灌区水资源供需平衡见表2 - 4 。 表2 - 4山东省引黄灌区水平街计算分析表 丽援避 5 0 _7 5 薯 降雨量5 7 3 94 7 8 3 盯7 6 07 6 0 有效降雨量 3 4 4 33 1 0 9 作物需补水量 4 1 5 7 4 4 9 1 可地表水 5 i _ 91 4 4 供 地下水 1 2 5 87 8 7 水 引黄水量3 4 4 5 3 4 4 5 量 总供水量 5 2 2 34 3 7 6 余缺水量1 0 6 7 一1 1 6 2 4 小结： 综上所述，山东省引黄灌区自2 0 世纪7 0 年代发展至今，已成为山东省乃至全 国的粮棉油基地，它的发展对山东省农业具有举足轻重的作用，可以说山东省引黄 灌区的粮食增产和减产，直接影响着全国甚至国际的粮价因此，进行该地区的水 资源供需平衡分析，对指导引黄灌区农业发展具有重要的意义山东省引黄灌区降 雨量大部分处于全省最低值区，即使平水年当地水资源也无法满足现有灌溉面积农 业需水要求，依赖于引黄河水补充灌溉。而农业引用黄河水不容乐观，尽管自1 9 9 9 年黄河实行统一管理，按量和限量分配水量，这些措施缓解了黄河断流的严重形势， 但是对山东省引黄既有利也有弊近年来黄河来水量明显减少，随着上游引黄量的 加大，将进一步影响山东省引黄水量，本身山东省引黄水量不断向城市供水转移， 特别是当黄河来水少时，为了保证城市引黄供水，而停止或减少农业供水量降低农 业供水保证率。因此，黄河灌区在积极开展调蓄工程如平原水库、坑塘、沟渠蓄水 及平原河道拦河闸的同时，迸一步挖掘浅层地下水潜力，充分利用在山东省引黄水 和地下水联合运用的优势，大力发展高产、高效、绿色农业，促进当地经济上新的 台阶。 1 9 山东大学i 程硕士论文 第三章引黄项目区水平衡分析 山东省加强灌溉农业( - - 期) 引黄项目区涉及山东省四个地市1 6 个县( 区) ， 除黄河水和地下水为供水水源外，其次是海河水系的过境水及地表径流，可实行引 黄、引河、井渠结合等灌溉方式山东省引黄项目区地处山东省黄河中上游，各引 黄项目区比较分散，相对面积较小，插花分布，项目区大部分是相应灌区的- - d 部 分，并且有些项目区已经成功的实施了世行的( 一期) 项目，对各分项目区进行水 资源供需平衡分析有利于我们对当地水资源开发利用前景做进一步了解，为下一步 的效益分析做准备。 3 1 引黄项目区概况 正如前文所述，引黄项目区在全省引黄灌区内插花分布，为此，本文将对济南 市项目区，济宁市项目区、德州市项目区和菏泽市项目区分别加以介绍和分析。 3 1 1 济南市项目区 济南市引黄项目区主要分布在黄河以北包括济阳、商河两个项目区和历城项目 区的北区和南区，均属海河流域的黄泛平原区，总耕地面积2 4 万h d ，靠刑家渡、 大王庙、葛店、沟阳引黄闸引水，形成完备的工程体系，达到早涝碱综合治理。为 提高灌溉保证率，增打部分新并，实行井灌河灌双配套，以井保丰，以河补源，井 渠结合灌溉。 3 1 2 济宁市项耳区 济宁市引黄项目区位于梁山县境内，属陈骇引黄灌区的一部分，该处原为井灌 区，为了提高供水保证率，采用引黄与井灌相结合的工程模式，以黄河水补源，井 渠双配套。 3 1 3 德州市项目区 德州市位于山东省北部，地处黄泛冲积平原，地势由西南向东北倾斜，地面坡 降1 8 0 0 0 ，高程一般在2 0 - 3 0 m 之间，微地貌岗、坡、洼相间，项目区分布在齐河、 禹城、平原、陵县，武城5 个县( 市) 的2 5 个乡镇，全部属于潘庄引黄灌区。 项目区位于海河水系的徒骇河、马颊河、德惠新河流域内，区内水资源比较丰 2 0 由东大学i 程硬：t - 论文 富，黄河水和地下水是主要的供水水源，其次是海河水系的过镜客水及地表径流， 项目区实行引黄、引河、井灌相结合主要项目建设内容：一是完善配套4 3 3 万 h m 的灌排系统；二是新建与之相配套机井及提水站；三是节水灌溉工程建设，包 括渠道防渗、管道灌溉、喷灌及滴灌工程等；四是平原蓄水工程建设；五是在完善 配套灌排系统的基础上进行方田化建设 项目区平均年降雨量为5 5 0 - 6 2 5 m m ，光、热资源丰富，土壤类型主要是潮土， 以壤质土为主，土层深厚，易于耕作，适宜多种作物生长，且可一年两熟或两年三 熟。现在存在的问题是灌排渠系不配套，水的利用系数较低 3 1 4 菏泽市项目区 菏泽市位于山东省西南部，为黄河冲积平原，地势由西南向东北逐渐降低，平 均地面坡降1 8 0 0 0 ，高程一般在3 7 - 6 8 m 之间，微地貌岗、坡、洼相间，该地区西 北边界紧靠黄河，有着利用黄河客水资源的优越条件，已经建成8 个引黄闸项目 区主要水源为黄河水、地下水和地表径流项目区均为引黄灌区，浅层地下水比较 丰富，又得到黄河水的大量补给，供水有保证水资源利用的总体原则是：按照统 一的规划设计和省有关引黄水量的分配意见，实施地下水、地表水和引黄水的联合 调度在沿黄一带加速灌区配套，节约用水，扩大引黄灌溉面积，以黄河水为主， 合理开采地下水，以井渠结合模式进行灌区配套，离黄河较远的地