桂林龙胜龙脊梯田整治水资源平衡分析

桂林龙胜龙脊梯田整治水资源平衡 中圊雇学c墨揠2011,27(14):227—232 ChineseAgriculturalScienceBulletin 桂林龙胜龙脊梯田整治水资源平衡分析 邵晖.,黄晶,左腾云 l江西省土地开发整理中心,南昌330002;江西省国土资源厅,南昌330002) 摘要:水资源平衡分析是耕地整治项目的规划的重要依据.针对着名景区龙胜 龙脊梯田的灌溉特 点,充分考虑水源林的可供水量,按月对龙脊梯田整治项目区的可供水量和整治后 需水量进行了计算分 析.结果表明,通过加强项目区水利基础设施建设,提高渠系水利用系数,项目区总 的水源能够满足农 田灌溉和当地村寨居民及游客的生活用水需要,各个月份供水量也均可满足用水 量的要求,为实施龙脊 梯田整治提供了科学依据,也为山区梯田水资源平衡分析提供了借鉴. 关键词:龙脊梯田;整治;水资源;龙胜 中图分类号:$273.1文献标志码:A编号:2011-0381 AnalysisofBalancedWaterSupplyandDemandintheLongjiTerracedFieldRegulation ofLongshengCounty,Guilin ShaoHui,HuangJing,ZuoTengyun (JiangxiCenterDevelopmentandConsolidation,Nanchang330002; 2DepartmentofLandandResourcesofJiangxiProvince,Nanchang330002) Abstract:Analysisofbalancedwatersupplyanddemandisani'mportantbasisoftheplanning ofcultivated landregulationproject.AccordingtotheirrigatedcharacteristicsofLongjiterracedfield,thea uthorgavefull considerationthewaterprovidingbyforestandcalculatedeverymonth'Swatersupplyquanti tyandwater requirementforLongjiterracedfieldregulationprojeetarea.Theresultsshowedthatthrough strengthening waterconservancyinfrastructureconstructionandimprovingcanal-systemwateruseefficie ncyinprojectarea, thetotalwaterresourceofprojectareametthewaterdemandoffarmlandirrigationanddomest icdater,the studyprovidedscientificbasisfordevelopingLongjiterracedfieldregulation,alsoprovidedr eferenceforthe analysisofbalancedwatersupplyanddemandinsimilararea. Keywords:Longjiterracedfield;regulation;waterresource;Longsheng 0引言 桂林龙胜龙脊梯田是中国着名的自然人文景观, 是世界上为数不多保存完整规模宏大的梯田群,也是 人类宝贵的农业文化遗产.然而近年来,随着梯田景 区旅游业的迅速发展,游客的不断增加,数十倍于当地 居民的游客涌入景区,许多旅店从原来灌溉农田的山 涧引水,以及对水资源的低水平开发和滥用等因素,给 区内水资源和生态造成巨大的压力和一定程度的破 坏,农业,旅游和生态环境各部门之间水资源分配矛盾 突出.同时,由于水资源的低效利用,使得景区梯田撂 荒,田块崩塌严重.根据实地测量和调查,龙脊梯田景 区内20以上塌方多达409处,崩塌面积l7.48hm, 撂荒梯田面积达11.13hm.为保护好龙胜梯田这份 宝贵的人类农业文化遗产,许多学者对梯田文化保护 都有很多研究n卅.国家和地方政府提供很多政策倾斜 和保护资金投入,2006年6月l3日,广西壮族自治区 国土资源厅,财政厅和桂林市人民政府在龙胜县召开 了"关于龙胜各族自治县龙胜梯田整治保护项目座谈 会",就开展龙胜县龙脊梯田整治达成共识,并要求有 关部门尽快开展该项目的有关工作. 第一作者简介:邵晖,男,1975年出生,江西萍乡人,高级工程师,硕士,主要从事土地 整治方面的研究. 通讯作者:黄晶,女,1979年出生,江西樟树人,助理工程师,硕士,主要从事土地整治, 土地管理研究.通信地址:33000江西省国土资源厅,E—mail: 82480559@qq.corn. 收稿日期:2011.02—17,修回日期:2011.05—16. ? 228?中国农学通报 龙胜龙脊梯田整治的核心是解决用水问题.因 此,对龙脊梯田整治项目区进行科学的水资源平衡分 析,是龙胜梯田整治的前提和基础,才能依据项目区水 资源禀赋进行合理的整治规划,根本上解决项目区梯 田崩塌,撂荒等问题,实现龙脊梯田景区经济一社会一生 态持续协调发展.笔者在总结前人水资源平衡分析的 研究基础上,针对龙脊梯田的特点,对桂林市龙胜 县龙脊梯田整治项目区水资源供需平衡进行了分析, 为开展龙脊梯田整治提供决策依据,也为山区梯田水 资源平衡分析提供借鉴. 1项目区概况 1.1自然条件 桂林龙胜龙脊梯田整治项目区面积565.15hm2, 耕地327.79hm,全部为梯田,属典型的盆周山地丘 陵,海拔高度为300,1100m,地形坡度30-53.,平均地 形坡度为3lo,属亚热带季风气候区,四季分明,气候 温和,雨量充沛,雨热同季,日照充足,年平均气温 17.1cC,夏秋两季受湿热夏季风控制,冬春两季受干冷 冬季风影响,四季冷热分明,两季干湿明显,冬季有霜 雪,但时间短,多年平均无霜期314天,年均降雨量 1574.5mnl,年均日照时数1550h. 1.2水资源利用现状 项目区可利用的水资源主要有降雨产生地表径流 和距项目区1.2km的小(二)型雨兰水库.项目区具 有独特的地理结构,项目区耕地分布于山岭的中下部, 高山区的众多的森林和次生林用根系将大量的水储存 在土壤之中,能够截留降水,增强土壤下渗,减少地面 蒸腾,缓和地表径流,构成了巨大的天然绿色水库.在 枯水季节,森林释放蓄水,延长径流时间,使项目区山 涧溪流四季流水.可以说,没有众多的水源林,就没有 龙脊梯田.项目区有常年流水山涧溪流33条,将项目 区外高处的降雨及森林涵养的水源引入项目区,提供 了大部分梯田,早地灌溉用水和全部人畜用水,是项目 区的主要供水水源 项目区现状水资源利用存在的主要问题是:一方 面,渠系水利用率低,高的也不过0.4,低的甚至只有 O.1,水资源浪费严重;另一方面,人田争水矛盾日益尖 锐,灌溉面积逐年缩减;水资源时序分配不均衡,田间 串灌串排,灌溉效率低,排水不畅,旱涝灾害频发. 2可供水量分析 2.1降雨可供水量 根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288--99) 有关规定,结合项目水资源不稳定的实际情况,项目 区灌溉保证率取为75%.依据龙胜县气象站提供的 2O年连续观测降雨资料统计,按频率经验公式(1)进 行频率计算"4】. P=×100%………………………………(1) 十l 保证率为75%(中等干旱年)的典型为1977年,典 型年降雨量为1425嗍,设计典型年平均月降雨量和 蒸发量情况,见表1. 表11977年龙胜县降雨量和蒸发量lnm 项目区供水山涧总共33条,总集雨面积 l3.64,各山涧集雨面积及灌溉面积见表2. 表2各山涧集雨面积及控制灌溉面积 山涧编号集雨面积]krll2灌溉面积/l珊山涧编号集雨面积/kin灌溉面积mm 大泉水沟O.73l9.53九江田水沟0.143.54 甜水井水沟O.226.25茶坡水沟O.9l17.72 里旧水沟0.2l5.95拉沙水沟O.58l4.18 桐树水沟0.59l5.76根朵水沟0.143.19 更丁水沟O.53l4.57屋背田水沟O.266.47 毛塘水沟0.48l3.12碾背沟0.24.43 邵晖等:桂林龙胜龙脊梯田整治水资源平衡分析?229? 续表2 山涧编号集雨面积/kn-i2灌溉面积/hm山涧编号集雨面积/km灌溉面积mm 黑石水沟O.277.73拉茶沟O.245.85 门楼田水沟O.338.92恒地沟0.153.81 拉和水沟0.7917.28大介沟O.225.58 更落水沟0.5212.73纳共新龙沟O.153.74 松树底水沟O.7913.64雨宅水沟0.225.32 大段水沟1.1714.55红头水沟0.163.99 雨拉水沟1.0523.64古念冲0.194.78 雨风水沟0.266.37齐龙界水沟O.O92_31 坡阶水沟O.225.32拉考沟O.7914.76 里兰水沟0.297.09屋边沟0.58l2.57 老寨田水沟0.173.54合计13.64308.21 龙脊梯田项目区由于其独特的地理结构,除降雨 产生地表径流外,位于各山各岭的原始森林和次生林 构成了巨大的天然绿色水库,它们涵养的巨量水分在 高山上形成了无数条小溪,清泉,瀑布,在分析龙脊梯 田降雨可利用水量时,必须考虑森林涵养的水分的可 供水量.根据相关研究,中国亚热带地区的森林土壤 可以保存年降水量的1/3,1/4,森林土壤蓄水能达到 641,678t/hrn.综合考虑灌区森林生态系统的地形, 土壤,植被气象等因素,同时考虑到浅层土壤水转化为 一 部分地表径流,估算森林的可供水量取为年降雨量 的25%(低限值)[1.根据设计典型年的降雨和来水数 据,龙胜县水资源调查评价报告和广西多年平均径流 深等值线图以及考虑森林可供水量,求得龙胜县设计 典型年的降雨量和径流量,项目区典型年径流可利用 系数为0.49,典型年降雨量,径流量和可利用量,见表 3. 表3设计典型年降雨量和径流量统计 2.2水利工程供水量和项目区总供水量 项目区东北边有小(二)型水库雨兰水库向项目区 供水,雨兰水库集雨面积1.4km2,水库总库容22.7万IIl3, 有效库容19.6万m,灌溉面积为8.51hm2,引水渠过水 流量为O.18m/s,小型水库按1.2倍的复蓄系数计算,可 供水量为23.52万m.项目区总供水量为634.68万m. 3需水量分析 项目区的需水主要包括农业和生活需水,水稻和 旱作物灌溉水作为农业需水,村寨的居民,牲畜及其他 需水作为生活需水. 3.1生活需水量 生活需水量是指从项目区水源取水(如从水库或 山涧取水)的居民生活用水的需水量,主要考虑村寨居 民生活用水和饲养的牲畜用水以及其他用水.本项目 采用定额分析法进行生活需水预测计算,根据调查资 料,考虑规划年2020年项目区村寨居民生活水平提 高,用水标准增长及节水水平的提高和需水管理完善 等因素,村寨居民人均综合用水定额为80人/天,牲畜 用水量为20L/(头?d),其他生活用水量按前2项之和 的30%计算.项目区现有居民4914人,按目前的人口 增长速度,到2020年居民为5222人,到2020年接待游 客数量可达到45万,按每人在项目区逗留2天计算0 由于项目区大力发展旅游,农户喂养大型牲畜已经较 少,主要为牛和猪,按800头计算.到2020年,项目区 生活需水量为28.42万m. 3.2农业灌溉需水量 农业需水量的预测要考虑项目区整治后灌溉面积 的增加,灌溉调整,水资源利用系数的提高和种植 作物的结构调整等因素.项目区设计灌溉面积 316.72hm2,其中水田263.97hm2,早地52.75hm2.规 划年主要农作物种植面积,见表4. 3.2.1灌溉标准项目区属典型的盆周山地丘陵,海拔 300,1100m,4月份前气温低,只能种植1季中稻和1 季油菜等冬季作物,中稻平均生长期从4月中旬一9月 ? 230?中国农孝通报 表4项目区农作物种植比例表 作物品种中稻油菜玉米其他复种指数 种植面积/l1Il1261.7220.555.0230.2 作物组成系数0.83O.70O.170.101.79 下旬,共159天(包括育苗期).生长期间按照浅,薄, 湿,晒的科学灌田方法,项目区灌溉设计保证率取 75%.整治后,将对项目区沟渠进行现浇衬砌,项目区 渠系水利用系数将由整治前的不足0.4,提高到0.75. 3.2.2灌溉制度设计项目区以种植水稻和油菜为主, 水稻的生长耗水量远远大于其他农作物的生长耗水 量,项目区主要用水量为水稻的灌溉用水.因此,本次 设计主要对水稻(中稻)的灌溉制度进行分析.水稻灌 溉制度的制定参照当地农业部门提供资料和实地调查 情况设计参数,水稻灌溉制度参数详见表5. 表5项目区中稻灌溉制度设计参数表 大田泡田期 大田沤田期 返青期 分蘖前期 大田生长期分蘖后期 (5.28—9.21,晒田期 117d)拨节期 抽穗扬花期 乳熟期 黄熟前期 黄熟后期 5.28,6.05 6.O6,6.14 6.15—.24 6.25,7.05 7.O6,7.12 7.13,7.19 7.20_,8.06 8.07,8.17 8.18,9.01 9.O2,9.11 9.12—9.21 3.2.3灌溉定额确定 (1)水稻灌溉定额分析.水稻生育期灌溉制度通 过水稻生育期内作物灌溉制度设计参数,水稻生育期 某一阶段内灌水次数,灌水时间,灌水定额,排水次数 及排水量,按公式(2)通过逐时段的水量平衡演算拟 定. = Hi+P+M—ES—C………………………(2) 其中:ES=aE+S 式中:一时段初田问水层深度(蛐),不大于允 许水深上限hmax;一时段末田间水层深度(I砌),不 小于允许水深下限/main;时段内降雨量(I砌); M-_时段内灌溉补水量(m?I);E时段内水稻生长 需水量(mm);CL_时段内稻田排水量(??n);时段 内蒸发量(ram);时段内水稻蒸腾系数;时段内 稻田适宜渗漏量(岫). 田间水量平衡计算过程中,各计算时段末田间持 水深(//2)应满足不大于hmax和不小于hmin边界条 件.按式(2)逐时段进行演算,至岛下降到/main时,即 为灌水时间,灌水定额=hmax.hmin,超过hmax 时,即为排水时间,排水量Q=/-/2.hmax.灌水或排水 后,以HI=hmax为新的起点,继续进行演算,直至结束 转入落干时为止,从而拟定出水稻生育期各阶段灌水 定额(见表6).将各阶段灌水定额相加,即为水稻生 育期灌溉定额. 经计算,项目区典型年中稻净灌溉定额为 6407.55mVhm. (2)旱作物灌溉定额分析.项目区内玉米,油菜等 旱作物灌溉定额参考临近地区此类作物灌溉定额确 定.各种农作物灌溉定额,见表7. (3)综合单位面积灌溉定额分析.根据水稻的灌 溉定额和旱作物灌溉定额,分别乘以规划设计水平年 相应作物的组成系数,相加后即为项目区规划典型年 乃H饥幻 11111122222 "卯驺驺 ii; 一,.,. 8mn77nm 邵晖等:桂林龙胜龙脊梯田整治水资源平衡分析?23l? 表7项目区主要旱作物灌溉制度设计参数表 净灌溉定额.经计算,项目区整理后综合净灌溉定额 为7270.65m/hm2,按渠系水利用系数0.75计算,综合 毛灌溉定额为9634.2m/hn~2. 3.2.4项目区农业需水量项目区设计灌溉面积 316.72hm2,其中水田263.97hm2,旱地52.75hm2,项目 区灌溉需水量按式(3)计算. = MxA/q…………………………………(3) 式中:需一灌溉需水量(m);』净灌溉定额 (m3/hm2);A一项目区面积(hm2);玎__灌溉水利用系数 (确定为O.75).经计算,整理后项目区农业灌溉需水 量为305.13万m,各月农业需水量见表8. 表8项目区各月农业需水量万nl3 3.3项目区总需水量 项目区总需水量为生活需水量和农业需水量之 和,整治后项目区总需水量及各月需水量计算结果,见 表9. 4水资源供需平衡分析 将项目区用水与可供水量进行按月进行分析,见 表9项目区总需水量及各月需水量万 表10.由以上分析可知,项目区现状渠系水利用系数 过低,水资源浪费严重,导致项目区农田灌溉和村寨居 民生活,游客旅游用水紧张.同时,疏于管理,不注重 维护渠道也是造成项目区缺水的重要原因.整治后, 由于项目区水利基础设施的改善,总的水源是能够满 足农田灌溉和当地村寨居民及游客的生活用水需要 的,各个月份供水量也均可满足用水量的要求,关键是 要疏浚沟渠.同时,也要看到项目区水资源时序分配 非常不均衡,夏季为雨季,项目区产水远大于需水,要 加强田间排涝管理,春秋干旱季节项目区水资源处于 紧平衡状态,这种紧平衡还是建立在渠系水利用系数 从目前的不足0.4,提高到0.75的计算结果上,这就要 求一方面整治施工过程中一定要严把工程质量关,确 保沟渠断面,沟渠质量;另一方面,在工程建设完成后, 一 定要加强对沟渠等水利设施的管护,维修,避免沟渠 淤塞,塌方,渗漏,损坏后及时修复,防止造成新的水资 源浪费,同时应加强田间灌溉管理,优化灌溉制度以节 约用水,加大水源林的建设和保护力度,保障龙胜龙脊 梯田及村寨居民和游客的水源供应. 5结语 笔者对龙胜龙脊梯田整治项目区进行了水资源平 衡分析,结果表明造成项目区生活和农业供水不足的 ? 232?中国农学通报 主要原因是现状水资源浪费严重,项目区整治措施主 要应推广节水灌溉,提高渠系水利用系数,对项目区渠 道进行衬砌,如有条件可实施地埋低压管道灌溉.龙 脊梯田是高山梯田,地形较复杂,也是风景名胜区,修 建水库,坑塘等蓄水工程成本高,对景观影响较大,水 源工程应重点加强水源林建设.广茂的森林,蓄积了 大量雨水,是天然的绿色水库,笔者在进行水资源平衡 分析时,充分考虑了森林蓄水及对径流的调节作用,符 合龙脊梯田灌溉的特点,也为类似高山梯田水资源平 衡分析提供了借鉴.森林蓄水及调节径流作用是个复 杂的过程,本研究对森林可供水量只是借鉴相关资料 进行了保守估算,要进行精确的定量分析计算还需要 进一步研究. 参考文献 [1]1贺剑武.桂林龙胜龙脊梯田农业文化遗产保护性旅游开发研究[J】. 农业考古,2010,04:178.180. 【2】闵庆文.哈尼梯田的农业文化遗产特征及其保护【J】.学术探索, 2009,03:12-14. 【3]成官文,王敦球,秦立功,等.广西龙脊梯田景区生态旅游开发的生 态环境保护【J】.桂林工学院,2002,22(1):94-98. 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