重点区域水量预测：有效控制用水成本

4.4.5.1 沿河村庄需水量预测

浊漳河侯壁水文站以下、清漳河刘家庄水文站以下至漳河干流观台水文站区间的沿河地区,是山西、河北和河南三省交界地区,其中:上游属山西省长治市平顺县,以下界河段左岸为河北省涉县、磁县,右岸为河南省林州市、安阳县,是漳河流域历史水事纠纷的多发区,为水量分配研究的重点地区,需对沿河村庄的社会经济基本情况进行调查,并预测不同水平年沿河村庄的需水量。

1.沿河村庄现状基本情况

现状年农村居民生活需水定额,山西省参照长治市农村居民2010年用水指标45L/(人·d),河南省、河北省参照河北省邯郸市2009年用水指标57L/(人·d)。大牲畜用水定额44L/(头·d),小牲畜用水定额17L/(只·d)。2009年农田综合毛灌溉定额山西省276m3/亩,其中,菜田为400m3/亩,其他水浇地为230m3/亩。河北省为548m3/亩,其中,水田为600m3/亩,菜田为540m3/亩,其他水浇地为533m3/亩。灌溉定额偏高的主要原因是渠系工程老化,漏失严重。

区域内沿河有行政村94个,总人口19.04万人,大小牲畜约6.2万头,引漳灌溉面积9.2万亩,年需水量11620万m3。按地理位置和引漳河水方式等可将引水河段分为以下4段。

(1)浊漳河侯壁水文站—三省桥。侯壁水文站—三省桥河段长21.76km,位于山西省平顺县石城镇,共有村庄8个,人口6447人,大小牲畜7033头,水浇地面积6661亩,河段内建有小水电站7座,总装机容量为2470k W。该河段年需水量420.6万m3,该河段主要由红旗渠和战备渠供水。红旗渠在山西省平顺县沿河村庄预留自流放水口24处,灌溉面积754亩；跨浊漳河建钢管倒虹吸7处,用于550亩土地灌溉及人畜用水；建有8处小型电灌站,灌溉面积488亩。

(2)浊漳河三省桥—合漳村。三省桥—合漳村河段长20.68km,该河段为河南、河北两省界河,共有沿河村庄17个,人口约2.37万人,大小牲畜6327头,水浇地面积1.63万亩。其中,河北省沿河有7个村庄,人口0.96万人,水浇地面积7690亩；河南省沿河有10个村庄,总人口约1.41万人,水浇地面积8564亩。河段内建有8座小水电站(两省各4座),总装机容量3466k W。该河段年需水量1155万m3。左岸沿河村庄用水主要由白芟渠供给,年用水量438.8万m3。白芟一道、二道引水渠于1977年建成通水,合计引水能力为17m3/s,除供沿河村庄和电站发电用水外,余水退入清漳河大跃峰渠引水口拦河坝上游,以补充清漳河来水不足。右岸沿河村庄用水大部分靠天桥源渠供水,年用水量451.7万m3。天桥源渠渠首接上游马塔电站尾水渠,最大引水能力为2.50m3/s,该渠与红旗渠在漳河右岸形成不同高程的两条平行输水渠。天桥源渠供沿河6个村庄用水,经红旗渠电站发电后退入露水河。下游古城村的用水引自浊漳河及跃进渠。

(3)清漳河刘家庄水文站—合漳村。该段全部位于河北省涉县境内,沿河村庄50个,人口约14.06万人,水浇地58964亩,大小牲畜35050头,小水电站28座,总装机容量10835k W,电站尾水均退入大跃峰渠引水口上游清漳河内。工业用水主要有天铁、龙电公司、金隅水泥、崇利制钢、天利煤化等企业,年用水量约6000万m3。本河段年需水量9517万m3。

(4)漳河干流合漳—观台水文站。从合漳至观台,河段长49.91km,左岸为河北省涉县、磁县辖区,右岸主要为河南省林州市和安阳县辖区(其中右岸槐丰村属河北省涉县,东艾口、西艾口属河北省磁县),共有沿河村庄19个,其中河北省11个,河南省8个,总人口约1.47万人,大小牲畜约7183头,水浇地面积约8010亩。河段内有7座小水电站,总装机容量2645k W。本河段年需水量588.4万m3。左岸直接引漳河水的年用水量为145.1万m3；其余由大、小跃峰渠供水,年用水量为146.5万m3。右岸用水主要为直接引漳河水,年用水量240.7万m3；槐丰村500亩耕地由跃进渠供水,年用水量35.00万m3；东郊口村300亩耕地由大跃峰渠供水,年用水量21.00万m3。

重点区域沿河村庄现状年基本情况统计见表4.47,现状年逐月需水量见表4.48。

表4.47　沿河村庄现状年基本情况统计

表4.48　沿河村庄现状年逐月需水量　单位:万m3

续表

2.沿河村庄规划2020年需水量预测

需水量预测采用定额法。沿河村庄人口发展速度与上游地区相同,2010—2020年人口年均增长率按5‰计算,但考虑到城镇化率2010—2020年由30%增加到45%,农村人口不断转移到城镇,沿河村庄人口2020年比2010年降低17%。生活用水定额比现状年略有提高。农村居民生活用水定额60L/(人·d),大牲畜35 L/(头·d),小牲畜15L/(只·d)。2020水平年工业将有所发展,工业用水定额比现状年略有降低。预测2020水平年工业和生活需水量为0.6346亿m3,山西省不同水平年农业需水量维持现状年水平。清漳河流域2020年提高灌溉水利用系数,农田综合灌溉毛定额河北省为296m3/亩,其中水田为600m3/亩,菜田为350m3/亩,其他水浇地为260m3/亩。因此,沿河村庄2020水平年需水量为0.9419亿m3,逐月需水量过程分别见表4.49。

表4.49　沿河村庄2020年逐月需水量　单位:万m3

续表

3.沿河村庄2030年需水量预测

需水量预测采用定额法。2020—2030年人口年均增长率按4‰计算,但考虑到城镇化率,2030年比2020年人口降低12%。农村居民生活用水定额70L/(人·d),大牲畜35 L/(头·d),小牲畜15L/(只·d)。预测2030水平年工业和生活需水量为0.6355亿m3,农业需水量维持规划年2020年水平。因此,沿河村庄2030水平年需水量为0.9430亿m3,逐月需水量过程分别见表4.50。

表4.50　沿河村庄2030年逐月需水量　单位:万m3

4.4.5.2 四大灌区需水量预测

1.农业灌溉需水量预测

四大灌区均属于丘陵平原灌区,作物种植结构比较稳定,粮食作物以小麦、玉米为主,经济作物以棉花为主。

考虑当地实际情况及当地灌水经验,结合《灌区续建配套与节水改造工程规划报告》分析的作物用水定额和实际灌水要求确定灌水时间和灌水定额,参考海河流域非充分灌溉定额,综合分析平水年、枯水年和特枯年灌溉定额分别为124.0m3/亩、198.0m3/亩和321.0m3/亩,渠系有效利用系数统一按0.65计,则平水年、枯水年和特枯年的灌溉毛定额分别为190.0m3/亩、304.0m3/亩和494.0m3/亩。以平水年为例,按照种植比例和各作物的灌溉制度确定灌溉定额,见表4.51。

表4.51　作物灌水时间和灌水定额(平水年P=50%)

根据灌溉制度和灌溉定额计算的平水年灌溉需水过程见表4.52。

表4.52　灌溉需水过程(平水年P=50%)

四大灌区灌溉面积见表4.53。按2010年实际灌溉面积计算,现状平水年、枯水年和特枯年各灌区的灌溉需水量分别为0.9620亿m3、1.539亿m3和2.501亿m3,见表4.54～表4.56。按引漳水灌溉面积预测,2020规划平水年、枯水年和特枯年各灌区的灌溉需水量分别为2.284亿m3、3.655亿m3和5.935亿m3,见表4.57～表4.59。2030规划平水年、枯水年和特枯年各灌区的灌溉需水量分别为3.514亿m3、5.622亿m3和9.155亿m3,见表4.60～表4.62。

表4.53　四大灌区灌溉面积　单位:万亩

表4.54　四大灌区现状平水年灌溉需水过程(https://www.xing528.com)

表4.55　四大灌区现状枯水年灌溉需水过程

续表

表4.56　四大灌区现状特枯年灌溉需水过程

表4.57　四大灌区规划2020平水年灌溉需水过程

续表

表4.58　四大灌区规划2020枯水年灌溉需水过程

表4.59　四大灌区规划2020特枯年灌溉需水过程

续表

表4.60　四大灌区规划2030平水年灌溉需水过程

表4.61　四大灌区规划2030枯水年灌溉需水过程

续表

表4.62　四大灌区规划2030特枯年灌溉需水过程

2.工业需水量预测

由于缺少四大灌区工业需水量预测所需的社会经济指标和用水定额等资料,各灌区的工业需水量按农业需水量的1/9计算。

3.四大灌区总需水量预测

四大灌区总需水量为农业灌溉需水量和工业需水量之和,见表4.63。

表4.63　四大灌区规划水平年不同年型需水量汇总　单位:万m3

4.4.5.3 生态环境需水预测

河流生态环境需水指维持河流一定形态和一定功能所需要保留的水(流)量,包括河道内生态环境需水及河道外生态环境需水。考虑到漳河流域水资源短缺,重点区域用水户主要是沿河村庄和四大灌区,故重点区域水量分配只考虑河道内生态环境需水量。河道内生态环境需水量须以河流水系主要控制断面为计算节点,对上、下游不同计算节点的计算值进行综合分析后确定。采用Tennant法预测河流生态需水量,Tennant法将全年分成两个计算时段,根据多年平均流量百分比与河道内生态环境状况的对应关系,直接计算维持河道一定功能的生态环境需水量。Tennant法中,河道内不同流量百分比和与之相应的生态环境状况见表4.64。

为保证下游岳城水库的入库水量,结合漳河流域供水特点以及水资源管理的实践,生态环境需水流量等级描述选择“好”,即10月至翌年3月取多年平均流量的20%,4—9月取多年平均流量的40%。根据1980—2010年资料统计,侯壁断面的多年平均流量为13.7m3/s,刘家庄断面的多年平均流量为5.12m3/s,则浊漳河生态需水流量10月至翌年3月恒定为2.74 m3/s,4—9月恒定为5.48m3/s,全年生态需水量为1.296亿m3；清漳河生态需水流量10月至翌年3月恒定为1.02m3/s,4—9月恒定为2.05m3/s,全年生态需水量为0.4845亿m3；漳河干流的生态环境需水流量10月至翌年3月恒定为3.76m3/s,4—9月恒定为7.52 m3/s,全年生态需水量为1.780亿m3。详见表4.65。

表4.64　不同流量百分比对应的河道内生态环境状况

表4.65　逐月生态需水量　单位:万m3

续表