平原地區水資源開發利用模式范文

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摘要：

傳統的平原地區水資源開發利用模式造價高、能耗大，極易造成地下水開采過度并引發一系列的環境生態負效應。對此，通過分析柬埔寨及其周邊地區水資源開發現狀和理論研究進展，結合研究區氣候特征及儲水構造特點，提出了一種“地表水、地下水就地轉化取用”的流域水資源開發利用新模式。典型設計分析表明，該模式充分體現了因地制宜、自然和諧的治水理念，是實現柬埔寨濱海平原地區水資源高效利用、可持續發展的有益嘗試。

關鍵詞：

柬埔寨；平原地區；水資源開發利用；地表水；地下水；就地轉化取用

1引言

柬埔寨位于東南亞中南半島南部，地勢三面高中間低，江河眾多，水資源豐富。農業是柬埔寨第一大支柱產業，但全國絕大部分地區農田水利基礎設施薄弱［1］。近年來，柬埔寨政府加強了農田灌排水利設施建設，但由于財政拮據，且缺乏相應的技術、人才，水資源尚未得到合理開發和利用。近30年來，隨著水危機問題的不斷凸顯，針對東南亞地區水資源問題的研究主要集中在水資源配置與保護及水電能源開發等領域，而關于水資源開發模式，特別是針對柬埔寨境內問題的研究相對滯后。本文以柬埔寨茶膠省得朗縣農田水利規劃為例，通過分析柬埔寨濱海平原地區氣候特征及儲水構造特點，探討建立一種經濟節能、自然和諧的區域水資源開發利用新模式。

2水資源開發利用模式建立

2．1聯合開發思路柬埔寨南部濱海平原地區背海一側多為低山丘陵，匯水面積大，地層中分布有一定厚度的砂層，地下水資源量豐富，但水資源開發利用尚面臨諸多問題：①水資源年內分配不均，年降雨80％集中在雨季。②該地區農田水利基礎設施薄弱，僅有不到20％的水利設施可以正常運行［1］。③水利工程設施缺失，雨季時大量水資源無法蓄積，地表水利用率極低，而旱季缺水嚴重，難以保障供水需求。④地表攔蓄工程匱乏，雨季大量洪水流往下游，增加了下游河道的防洪壓力，引發了不同程度的澇害。⑤區域地下水資源豐富，地下水補給、排泄及徑流條件相對良好，賦水條件優越，但缺乏科學的開發規劃，地下水資源尚未得到充分利用，含水層無法發揮多年調蓄功能。由于當地人民認識上的偏差，長期以來，在水資源開發利用時，單一考慮水量開發而不注重水源補給的傳統模式，已不能滿足現代水資源開發的需求，而地表水與地下水聯合開發，是柬埔寨濱海平原地區合理開發利用水資源的優先選擇［2］。

2．2模式構建結合當地特殊的地形構造條件，本文提出一種“地表水、地下水就地轉化取用”的流域水資源開發利用新模式，其概念模式見圖1。該模式首先設計改造灌區渠道，將年內雨季洪水通過渠道引入地表水庫并就地轉入地下，緩解澇災的同時積蓄水資源。旱季初期庫水位較高，依靠水頭差實現自流灌溉；水庫蓄水減少時，通過水泵抽水灌溉滿足作物需水要求。當灌區處于豐水年時，地表水量豐富，多余地表水大量補給滲入地下，同時減少地下水開采，抬升地下水位；枯水年時，地表來水少，適當增加地下水開采量，提高供水保證率。

2．3模式特點區別于傳統方法，該模式將地表水經水庫就地補給進入地下含水層，抬高灌區整體地下水位。當水庫水位下降時，地下含水層經巖體釋水，就地向上補給流入水庫，從而增大水庫的興利庫容，最大程度地實現“以豐補歉”。與傳統方法相比，此開發模式優點［3］如下：①造價低，能耗小，在對灌區河道合理規劃設計的基礎上，可達到與傳統方式相近的水資源開發效果，符合自然和諧治水理念。②穩定水源，提高了供水保證率。③地下含水層空間大，年際調節能力強，通過“以補定采，多年平衡”的開發模式，可有效避免地下水抽取過度，實現水資源可持續利用。④將地下含水層作為儲水空間，一定程度上減少了地表水體蒸發損失，提高了水資源的有效利用率。

3水資源開發利用模式分析

3．1研究區概況研究區位于柬埔寨茶膠省中南部得朗縣，面積約1667ha，區內總體地勢低平，由西北傾向東南，水資源豐富，地表水系不發育，多年平均降雨量1300mm，屬于典型的濱海平原地區。區內地表水資源主要為季節性河流，分布有三條天然干渠，水流整體由西北向東南流入灌區，中部有一面積約110ha的地表水庫，研究區規劃種植三季稻，種植面積約1533ha，平面概化見圖2，其中陰影部分為種植區域。

3．2設計方案依據“地表水、地下水就地轉化”的水資源開發模式思路，確定典型設計總體原則為以豐補歉、供需平衡、以補定采、多年平衡，其運行規則如下：①優先利用地表徑流。②地表水就地補給。③保證地下水開采量與補給量的平衡，實現水資源的可持續利用。詳細設計方案見圖3，圖中箭頭表示水流方向。在渠系改造的同時，進一步開挖區內地表水庫以增加庫容，初步擬定深度開挖至8m，以原水庫軸線為中心向兩側開挖，水平開挖距離16m。水庫壩型為均質碾壓土壩，擬定壩高2．5m，壩頂寬6m，壩坡坡比為1∶2。在大量挖方的基礎上，于水庫中部開挖一塊50m×30m的土方塊直至不透水層，連通水庫與地下含水層，形成“地下水庫”。水庫開挖剖面及平面圖見圖4。為保證水庫與地下含水層的連通性，提高水資源轉化的運作效率，每年旱季水庫水位降低至死水位時進行清淤工作。

3．3水資源計算數學模型水資源系統是一個綜合整體，主要由來水儲水系統、用水系統及排水系統三部分組成。計算模型以水量平衡原理為基礎，對區域水資源進行供需平衡分析。

3．3．1模型變量（1）地表水庫水量平衡。水量平衡表達式為：St＝S0＋W1＋W2－W3－W4－W5－W6（1）式中，St為時段末水庫庫容；S0為時段初水庫庫容；W1為庫面降雨量；W2為水庫凈入庫水量；W3為水庫供水量；W4為地表水就地補給量；W5為水庫蒸發量、滲漏損失量；W6為水庫棄水量。（2）地下水水量平衡。水量平衡表達式為：Vt＝V0＋G1＋G2＋G3＋G4－G5－G6（2）式中，Vt為時段末地下貯水量；V0為時段初地下貯水量；G1為大氣降水入滲補給量；G2為地表水入滲補給水量；G3為地表水就地補給量；G4為地下徑流側向補給量；G5為地下水就地開采量；G6為地下水側向排泄量。（3）研究區水資源總量供需平衡。供需平衡表達式。

3．3．3約束條件約束條件包括地表水庫容限制、地下水最大開采量限制、灌區渠系過水能力限制以及地下水最大補給量限制等。

3．4計算結果分析

3．4．1典型年選取研究區5～10月為雨季，11月～次年4月為旱季，多年平均降雨量為1300mm。由于當地缺乏長期的水文氣象資料，故選取2003、2004年為設計典型年進行水資源供需平衡分析，其中2003年的降雨量、蒸發量分別為1358、1568mm，降雨頻率為50％，2004年對應為1038、1221mm，降雨頻率為75％。

3．4．2需水預測以2004年為例，其實測降雨量、蒸發量年內分配見表1。研究區規劃種植“早、中、晚”三季稻，種植面積約1533ha。由于中稻種植時間處于雨季，該時段降雨量大于蒸發量，無需灌溉。依實測數據，根據農田水量平衡原理分析制定早、晚稻生育期灌溉制度，計算各階段水面蒸發量及灌水定額，由此得2004年灌溉需水量，結果見表2。同理可得2003年灌溉需水量為0．134×108m3。

3．4．3供水分析農作物耗水量主要來自灌溉、降雨與地下水補給，對于某一灌區來說，降雨量年際變化較大，而地下水補給相對穩定。由于雨季降雨量可滿足作物需水，故僅對旱季進行供水分析。旱季供水量主要由水庫有效供水量、水庫區域地下水可開采量及河道蓄水量三部分組成。其中水庫有效供水量取決于庫容設計；地下水可開采量受含水層給水能力限制而相對恒定；旱季河道蓄水蒸發量大，可供灌溉水量小，供水分析時可忽略。水庫有效庫容由體積法計算，考慮到年內水體的滲漏蒸發，在有效庫容基礎上乘以折減系數，得到旱季水庫有效供水量?，F場調研資料顯示，研究區潛水含水層平均厚度為2m，埋深5～20m分布有細砂層，個別地段為中砂和粗砂，重力給水度μ為0．15～0．25，結合研究區土質情況，取μ＝0．2。潛水含水層直接承受大氣降水、地表水入滲補給、區外地下徑流側向補給和人工補給，對水庫區域而言，大氣降水、地表水入滲補給及人工就地補給是地下水補給的主要來源。大氣降水、地表水入滲補給量依地下水動力學法估算，就地補給量依年降水徑流關系法估算入庫洪水得到。由于地下水資源豐富，補給充分，可開采量不受降雨量變化影響，因此旱季供水量取決于水庫蓄水。2004年供水分析結果見表3。由表3可知，2004年水庫滿足有效蓄水要求，研究區供水保證率達到75％，典型設計供水方案滿足地下水開采量與補給量的平衡要求，實現了水資源可持續利用。

3．4．4供需平衡分析水資源供需平衡分析結果見表4。由表4可知，通過改造工程的實施，研究區每年旱季可增加水資源供給量0．153×108m3，滿足典型年的灌溉要求，供水保證率為75％，興利效果顯著。地下水開采量與補給量平衡，實現了水資源的可持續利用。

3．5開發模式分析

3．5．1效益評價經初步概算，研究區典型開發改造工程共耗資800萬元，較傳統方法節約資金1200萬元。工程建成使用后，將改善灌溉面積1533ha，改善除澇面積1133ha，新增節水灌溉面積887ha，年內新增水資源供給量0．153×108m3。按新增灌溉面積效益6000元／ha計算，每年新增工程灌溉效益為919．6萬元。水利基礎設施建設不僅提高了農業綜合生產能力，灌區林、路、網的構建還優化了區域自然環境，為生態旅游開發奠定了基礎?？梢姟暗乇硭?、地下水就地轉化取用”的水資源開發利用模式對當地農村經濟發展、調整地區收入、促進充分就業等具有重要意義。

3．5．2發展前景當前，中國正積極推進“一帶一路”建設，由于柬埔寨是計劃中的重要沿線國家，作為柬埔寨國民支柱產業，也是中柬全面戰略合作重點領域的農業，將面臨重要歷史機遇。同時，中國“一帶一路”計劃還能為柬埔寨經濟、人文、安全各方面帶來積極影響。再加之柬埔寨享有進出口通關零關稅最惠國待遇，未來柬埔寨濱海平原地區灌區建設發展前景廣闊。

3．5．3合理性檢驗從開發規?？?，現狀水資源供應基本滿足農業灌溉用水需求，供水保證率為75％，較大程度改善了旱季作物缺水狀況。從開發強度看，地下水開采量與補給量平衡，不存在超采問題；地表水資源利用率適宜，滿足河流最小生態需水量要求。從開局看，將該模式應用于柬埔寨濱海平原地區，較好地引導了國民經濟與社會發展的合理布局，符合農業可持續發展政策。從開發效益看，該模式有效促進了當地農業經濟發展，改善了居民的生活條件，同時帶來了良好的生態效益，發展前景廣闊。綜上所述，該模式與水資源稟賦條件相匹配，滿足經濟社會發展需求，符合人與自然協調發展理念，是一種科學、合理的水資源開發利用新模式。

4結論

本文以柬埔寨茶膠省得朗縣農田水利典型設計為例，針對柬埔寨濱海平原地區特殊的河流地貌單元、儲水構造特征，建立了一種“地表水、地下水就地轉化取用”的流域水資源開發利用新模式。分析證明，該模式兼備除澇、興利的作用，在保證投資經濟性的同時，大幅提高了農業綜合生產能力，是適合于柬埔寨濱海平原地區水資源開發利用的一種創新模式。

作者：林思 張偉鋒 戴豪 叢沛桐 單位：華南農業大學 水利與土木工程學院