灌区水资源供需平衡分析及对策探讨

我国是一个水资源短缺的国家,人均水资源量约为2200m3，约为世界平均水平的四分之一。由于各地区处于不同水文带及受季风气候影响，降水在时间和空间分布上极不均衡，水资源与土地、矿产资源分布和工农业用水结构不相适应。特别是水污染日益严重，水质型缺水更加剧了水资源的短缺[1]。农业用水是我国第一用水大户，发展高效节水型农业是国家的基本战略。而农业用水量的90%用于种植业灌溉，灌区是一个以水资源为主控制因素且以人为核心的动态系统。由于水资源短缺以及地区经济发展和人口增长对水的需求日益增加，以及灌区水资源开发利用程度的日益提高，灌区水资源供需矛盾不断加剧。因此通过工程措施与非工程措施，解决灌区水资源供需平衡的矛盾，优化配置多种水源，以实现计划用水、节约用水和提高农业用水效率是我国农业用水的当务之急。为此，本文专门探讨灌区水资源的供需平衡分析问题和解决灌区缺水的对策。
1灌区供需水平衡分析
计算求得灌区水资源可利用量和总需水量，再进行供需水平衡分析计算。其目的是揭示缺水型灌区水资源供需关系的内在规律和主要矛盾，分析存在的主要问题，探讨灌区水资源开发利用的途径与潜力，实现供需平衡，从而实现灌区的良好运行和经济效益的充分发挥，提高灌区人民的生活水平。
1.1水资源可利用量
水资源总量和水资源可利用量有本质的区别。水资源总量是指灌区内降水形成的地表径流和地下产水量。其中地表径流量包括坡面流和壤中流，而不包括河川基流量；地下产水量指降水入渗对地下的补给量，应为河川基流、潜水蒸发、河床潜流和山前侧渗等。而水资源可利用量是指在自然、技术、经济条件的限制下以及满足生态环境用水的基础上，可以利用的水资源量[2]。
灌区来水主要是降雨径流（本地径流）和过境水。而水资源可利用量是指在经济合理、技术可行和生态环境容许的条件下，通过各种措施可控制利用的水量。一般而言灌区可利用水量主要由降雨产生的地表径流、渠首工程引水（过境水）、农业灌溉回归水，以及取用的地下水四部分组成。
（1）灌区降雨径流可利用量
降雨径流可利用量是指在流域的水资源未被作任何利用的情况下，在地表产生的地表径流量。如果没有实测径流资料，可以根据年降雨量资料用年降雨径流关系推求径流量。依据适配线法做水平频率分布线型，一般选用皮尔逊Ⅲ型，一种方案直接查出不同频率水平年份相应的径流量；或者先查出不同频率水平年份的年降雨量，再计算出年径流量。
（2）过境水可利用量
过境水就是利用各种灌区建筑物引用灌区以外用来灌溉的水资源量。一般来说其引水量的大小受季节和年份影响，各种频率年份的可引用水量一方面受到可引河流水量和渠系建筑物引水能力的限制，另一方面还受到取水许可及地方水资源平衡分配的限制，当引水能力大于取水许可量及水资源平衡分配量时，过境水可利用量为取水许可量和水资源平衡分配量中的较小量，当引水能力小于取水许可量及水资源平衡分配量时，过境水可利用量为实际可引量。取决于具体地区和季节年份。
（3）地下水资源可利用量
地下水资源可利用量不同于地下水资源量，可利用量是指在经济合理、技术可行且不引起生态环境恶化条件下的可开采量。可根据具体地区的地下水允许开采模数计算地下水资源可利用量。
（4）农业灌溉、工业回归水可利用量
在灌溉过程中有渠道和农田渗漏、输水损失等损失水量，尤其是水稻灌区基本为渠灌区，这些损失占灌溉引水量的70％。因此，应将灌区改造为能利用回归水的渠系，充分利用损失水量。为了全面考虑水资源量，工业回归水也是不可缺少的一部分。
1.2需水量总量计算
区域不同保证率需水量是指在某种生产条件下，遇到不同频率的雨情、水情、旱情情况下需要的水量。灌区需水量考虑农业灌溉需水量和非农业灌溉需水量（主要包括灌区内工业用水、环境用水、村镇居民生活用水及牲畜用水）。而农业需水为其主成份，农业需水则与自然界的水文气象条件有密切的联系。农业灌溉需水根据灌溉制度、灌溉面积、灌溉水利用系数计算。
（1）农业灌溉需水量
农业灌溉需水量可由灌溉面积和灌溉定额计算。农田灌溉定额，可选择具有代表性农作物的灌溉定额，结合农作物播种面积预测成果或复种指数加以综合确定。有关部门或研究单位大量的灌溉试验所取得的有关成果，可作为确定灌溉定额的基本依据。对于资料条件比较好的地区，可采用彭曼公式计算农作物蒸腾蒸发量、扣除有效降雨并考虑田间灌溉损失后的方法计算而得。有条件的地区可采用降雨长系列计算方法设计灌溉定额，若采用典型年法，则应根据不同地区和灌溉保证率提出不同频率年份的灌溉定额。灌溉定额可分为充分灌溉和非充分灌溉两种类型。对于水资源比较丰富的地区，一般采用充分灌溉定额；而对于水资源比较紧缺的地区，一般可采用非充分灌溉定额。预测农田灌溉定额应充分考虑田间节水措施以及科技进步的影响[3]。
（2）非农业灌溉需水量
非农业灌溉需水量主要是灌区内的工业用水、环境用水、村镇居民生活用水及牲畜用水。工业用水的计算方法有趋势线法、万元产值指标法、相关法、重复利用率提高法、弹性系数法等[4]。城镇居民生活用水及牲畜用水均以现状生活用水为基础，由人口增长率和未来的用水定额预测未来用水量。改善生态环境，根据生态环境状况，结合当地的生态环境要求，来决定环境用水量。
2解决灌区缺水的对策探讨
计算出灌区水资源可利用量和蓄水总量，就可以进行供需平衡分析。平衡分析的结果存在两种情况，一是可供水量大于需水量，二是可供水量小于需水量。是前者的话也要从节水角度发展节水型农业，后者就影响了灌区经济效益发挥及人民生活水平的提高，甚至威胁着灌区的生存，就要慎重分析解决问题提出有效对策以达到供需平衡。具体应采取以下对策措施：
（1）全面分析灌区存在的主要问题。我国部分灌区目前还存在很多问题，尤其是中小灌区更是被人们忽视，部分灌区只修建了干、支渠骨干工程，田间灌排工程不配套，土地不平整；工程老化失修，效益衰减；灌溉技术落后，大水漫灌，水利用率低；城市生活、工业污水无序排放，许多地方水资源受到污染等问题[5]。要从节水、低投入高产出、可持续发展的角度分析问题，根据《中国节水技术政策大纲》，解决灌区存在的主要问题，实现节水技术开发和推广应用，推动节水技术进步，提高用水效率和效益，促进节约用水和合理配置水资源。
（2）应严格遵循内陆河流域地表水、地下水之间的转化规律，进行区域地表水与地下水联合运用优化配置。因地制宜，研究两种水源联合运用下的优化配置与调控技术和运行管理方法，提出地下水合理开发利用模式和井渠结合下高效经济用水的模式以及相应的灌排工程配套系统，并对平原水库调整、渠道衬砌、发展压力管道灌溉、推广应用田间节水灌溉技术等措施对区域地下水资源变化的影响和可能带来的水环境生态问题开展研究。
（3）工程措施与非工程措施相结合。采取工程措施完善灌区配套建筑物体系，此外应同步进行灌区管理体制和运行机制改革。通过改革，初步建立起与市场经济体制相适应，产权明晰、权责明确、高效灵活的新型灌区管理体制和运行机制，实现灌区水资源的优化配置和高效利用，理顺灌溉水价和水费收取方式，增强灌区实现自主管理、自我发展的能力，为农业增效、农民增收奠定坚实的水利基础。提高农民的节水意识与责任意识。提高认识，落实任务，明确责任；提高农民的集体责任感，积极维护整个体制的良好运行[6]。
（4）灌区水资源合理利用的关键是农业节水，应该建立具有区域特色的农业节水技术集成模式，对现行的农业结构比例进行必要的优化，使农、林、牧之间的互补性进一步得到加强。建立高效农业生态系统的同时，减少和缩小对自然生态系统的影响。以节水促进农业的增产和增效，提高农民生活质量，为区域生态环境改善奠定基础，确保灌区水资源供需平衡和粮食安全。