灌区宏观水平衡分析的研究成果

四、灌区宏观水平衡分析

1．灌区宏观水平衡分析原理

在一个基本闭合的灌区盆地内，可以认为：

总耗水量=总入流－总出流+超采量（1）

总入流=河川径流量+河谷潜流量+山区测向补给量+降水入渗补给量（2）

总出流=下游河川径流量+下游河谷及地下潜流量(3)

以上平衡中不考虑灌区内山水、泉水、井采、下渗等各个环节的水量转化过程。本平衡分析的重点在于计算灌区净耗水水平，平衡项目可以简化，即降水量可不参与计算(数量很少)，河谷潜流，测向补给及地下径流量由于数量较小，也可不参加与计算。则：

灌区耗水量=地表总入流－地表总出流+超采量。

2．灌区土地面积调查

灌区各种土地面积数据是最基本的应用数据，必须进行详细的调查及评定。因为一些统计数据很不可靠，特别是灌溉面积数据。河西地区大部分面积数字是从土改时期沿用下来的，且地亩不是标准亩，而是所谓自然亩。据我们调查，自然亩与标准亩的换算系数一般为1.5，个别灌区甚至达1.7～1.8。当然现在可以用遥感资料进行核算，使其更接近实际。

1989—1990年对河西地区各灌区的灌溉面积数据进行过全面调查和修正，特别是和省计委、省土地局1991年7月出版的研究报告《甘肃省土地利用总体规划纲要》对比，全河西耕地面积数字只大2．6%。这样就使我们在水量平衡计算及单位面积耗水量计算中有了可信的基础。

3．典型闭合灌区的水平衡分析。

（1）选择张掖、临泽、高台盆地为典型计算区域。本盆地为黑河中游的闭合盆地，进入盆地灌区的河流有黑河、梨园河及山丹、民乐二县灌溉回归的地下水及周边山区的一些小河沟和坡水区的补给量。闭合盆地出口为正义峡水文站总控制。

（2）灌溉面积：张掖市140万亩，其中农田122万亩，林地18万亩；临泽县农田43.7万亩，林地15.95万亩；高台县农田41万亩，林地9．3万亩，合计农田灌溉面积206.7万亩，林地43.25万亩。

（3）水资源(均为上世纪80年代)。山区水资源：黑河干流莺落峡水文站平均年径流量16.0亿m³，梨园河梨园堡水文站2.40亿m³，其他小河小沟1.59亿m³，计19.99亿m³。周边地下水补给量包括大河河谷潜流量，上游灌区回归水进入盆地的地下径流量等，计1.199亿m³。盆地降水入渗补给量0.3亿m³。以上合计21.489亿m³。正义峡下泄水量近十年平均为10.8亿m³。

（4）水平衡分析结果

区间净耗水量=21.489－10.8=10.7亿m³

平均每亩耗水量=10.7×106÷249.95=428m³/亩(www.xing528.com)

本盆地绿洲面积为337.2万亩，平均亩耗水量317.3m³/亩，相当于476mm。本区域平均降水量为120mm，则绿洲所得到的水量收入折合降水量为596mm。张、临、高盆地为密集型绿洲，它仰赖的水分收入比同纬度北京的降水量略少(北京年降水量约600mm)。我们可以得出这样的结论：600mm的蒸散发量是像张掖、武威这样比较集中连片的我国西北地区丰产绿洲的优化生存条件。

上面计算的亩均耗水量是一个虚数，因为不能把所有的耗水量都算在农田上。农田以外的绿洲如村庄、城镇、道路、水域及其他荒碱滩地等仍有一定的消耗水量。如村庄城市的绿化用水，道路林带的用水，荒碱地因地下水埋深较浅，潜水蒸发量也是很大的。若将其耗水水平按农田的一半计算，则可求得灌溉面积净耗水量为：

10.7÷[249.95+1/2(337.2－249.95)]=364.4m³/亩

这就是张、临、高闭合盆地农田灌溉面积上的亩均耗水量。根据对武威盆地的计算，净耗水数量比张掖还要低。

以色列上世纪八十年代的资料表明，其亩均耗水量为300m³/亩。可见河西主要密集型灌区的净耗水水平是相当低的。因此，不能一概而论地将“河西水资源的浪费很大，渠系利用系数很低，大水漫灌、串灌”等不实之词都加到西部灌区头上。

用同样的方法，可以计算得酒泉灌区亩均净耗水量为484m³/亩，比张掖盆地大120m³/亩，这就是密集型绿洲与标准型绿洲的差距。

（5）密集型灌区的生态环境用水量

在密集型绿洲内哪些用水属于生态环境用水，从上面分析土地构成可知，除了农田、林地外，其余各项基本可算为“环境”的范畴。比如村镇、道路、荒草地、绿洲内部的沙丘、水域、盐碱地等。至于绿洲外围则为戈壁、沙漠，他的面积很大，且与河流没有直接的水力联系。因此，不可能把有限的水资源引入戈壁沙漠，在生态环境用水中应不予考虑。则环境用水量用以下方法计算：

W_环=W_净－W_净·F_农　　(4)

则W_环=10.7×10⁸－364．4×249．95=10．7－9．11=1.59×10⁸m³

式中W_环一环境用水量

W_净一_灌区净耗水量

W_净一农田单位面积净耗水量

F_农一农田灌溉面积(包括人工灌溉林、草地)

环境用水量比例为1.59/10.7=15%

此即为闭合型密集绿洲对于区域内环境用水的份额。实际上这些份额多数没有在配水计划内给予安排，只有城镇用水(多为自备井)和公路用水在个别地段有安排。而荒区只依靠地下水，村庄则在正常供水中自行调剂。所以严格讲，在多少年以来灌区计划配水中并没有环境配水这一项目。