一种用于补水连通工程的关联性及适配性分析方法

技术领域

本发明涉及农业灌溉领域，特别是涉及一种用于补水连通工程的关联性及适配性分析方 法。

背景技术

水系连通是保证河流系统健康完整,功能正常发挥的重要条件,水系连通性衰退问题备受 社会关注。

洞庭湖是长江流域重要的调蓄湖泊，具强大蓄洪能力，曾使长江无数次的洪患化险为夷， 江汉平原和武汉三镇得以安全渡汛。

随着时代的变迁，为了深入了解河流系统的连通性，水系连通性的内涵包括边界的流畅 性和稳定性,水流的连续性和流动性,泥沙的输移和交换以及生物的生长繁衍与多样性。

针对洞庭湖的适配性研究越来越重要，而现有技术中，部分仅仅对灌溉适配性进行分析， 而部分方案仅仅对水位-水质进行适配性分析，因此，开发一种全方位分析方法具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种用于补水连通工程的关联性及适配性分析方法，具体技术方案如下：

一种用于补水连通工程的关联性及适配性分析方法，包括关联性分析和适配性分析；

关联性分析用于表征某区域或某河段的结构连通路径与连通需求要素之间的关联；

适配性分析包括灌溉适配性分析、水质适配性分析和经济适配性分析，灌溉适配性分析 用于分析某区域或某河段的水资源情况；水质适配性分析用于分析某区域或某河段的水位和 水质情况；经济适配性分析具体包括：计算工程总费和计算工程总效益；进行工程经济分析 获得效益费用比和内部收益率；进行判断，具体是：若效益费用比和/或内部收益率大于等于 1，则适配性良好，否则适配性差。

本发明可选的，所述灌溉适配性分析具体包括以下步骤：

计算灌溉可供水量；计算灌溉总需水量；

计算灌溉需引水量；

判断是否处于非汛期，若是，则进行泵站提水，进入下一步；若否，则进行自引；

计算提水流量；

进行判断，具体是：若提水流量大于设计流量，则适配性差；若提水流量小于等于设计 流量，则满足灌溉需求，适配性良好。

本发明可选的，灌溉总需水量采用表达式1)进行计算：

W

其中：W

灌溉总面积S

其中：S

补水后仍需的灌溉用水量W

W

其中：W

需自引或通过提水得到的余缺水量W

W

其中：W

非汛期需通过泵站提水的流量Q

其中：Q

本发明可选的，泵站单日运用时间T取值为22h。

本发明可选的，田间的灌溉水利用系数≥0.95，旱地田间的灌溉水利用系数取0.90。

本发明通过对补水工程的关联性及适配性分析，适配性分析具体包括灌溉适配性分析、 水质适配性分析和经济适配性分析，从而对某区域或某河段的性能进行相应分析，从而判断 某区域或某河段的适配性。

附图说明

图1为本发明实施例中的补水工程的关联性示意图；

图2为本发明实施例中补水工程的适配性分析的逻辑流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本 领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：

一种用于补水连通工程的关联性及适配性分析方法，包括关联性分析和适配性分析，详 情如下：

关联性分析用于表征某区域或某河段的结构连通路径与连通需求要素之间的关联，详见 图1，该补水连通工程主要通过洪水港泵站从长江提水，经华洪运河至华容河，通过涵闸与 泵站的开启和关闭，适配适宜的流量以满足工程沿线地区的需水要求。工程在提升农业灌溉 效益的同时，对生态环境、防洪以及社会经济效益也有促进作用。

适配性分析包括灌溉适配性分析、水质适配性分析和经济适配性分析，详见图2，具体 是：

灌溉适配性分析用于分析某区域或某河段的水资源情况。

水质适配性分析用于分析某区域或某河段的水位和水质情况。

经济适配性分析具体包括：计算工程总费和计算工程总效益；进行工程经济分析获得效 益费用比和内部收益率；进行判断，具体是：若效益费用比和/或内部收益率大于等于1，则 适配性良好，否则适配性差。

本发明可选的，所述灌溉适配性分析具体包括以下步骤：

计算灌溉可供水量；计算灌溉总需水量；

计算灌溉需引水量；

判断是否处于非汛期，若是，则进行泵站提水，进入下一步；若否，则进行自引；

计算提水流量；

进行判断，具体是：若提水流量大于设计流量，则适配性差；若提水流量小于等于设计 流量，则满足灌溉需求，适配性良好。

本发明可选的，灌溉总需水量采用表达式1)进行计算：

W

其中：W

灌溉总面积S

其中：S

补水后仍需的灌溉用水量W

W

其中：W

需自引或通过提水得到的余缺水量W

W

其中：W

非汛期需通过泵站提水的流量Q

其中：Q

本发明可选的，泵站单日运用时间T取值为22h。

本发明可选的，田间的灌溉水利用系数≥0.95，旱地田间的灌溉水利用系数取0.90。

本实施例中因工程的主要任务和目标是提高项目区的灌溉保证率，因此取较高的灌溉保 证率(P＝85％)。项目区的总灌溉面积S

表1项目区的灌溉面积

本实施例中适配性分析详情如下:

一、灌溉水资源的适配性分析

本实施例主要用水类型为农业的灌溉用水、景观内湖的生态需水及部分乡镇的生活用水， 主要水源为华洪运河和华容河的降雨和径流。当流域内缺水时，若长江和洞庭湖水位较高时， 可通过调弦口和六门闸分别从长江和洞庭湖自流补水，若长江和洞庭湖水位较低时，则通过 本实施例新建泵站从长江提水至华洪运河和华容河。

项目区由于缺乏灌溉用水统计资料，因此无法统计历年灌区的灌溉定额，且华容县其他 灌区暂无成系列的灌溉统计资料。根据调查，项目区多年平均降雨量为1352.0mm，多年平 均蒸发量1446.6mm，根据汨罗气象站实测资料，汨罗多年平均降雨量为1367.4mm，多年平 均蒸发量1361.0mm，二者降雨量蒸发量较为接近。该区域1976年、1977年灌溉定额分别为300.12m

表2项目区的灌溉需水量单位：万m

区域内小型水库、山塘和湖泊的灌溉可供用水量采用复蓄系数法进行计算。复蓄系数采 用历年年降雨量进行排频计算，取75％保证率年份(2000年)的复蓄系数为1，其余年份复 蓄系数为年降雨量与2000年年降雨量的比值。根据计算，典型年2013年复蓄系数为1.093。 可供水时段为4～10月，各月分配系数分别为0.1、0.1、0.1、0.2、0.2，0.2、0.1。各片区具 体的可供水源量如表3所示，需引水量如表4所示。

表3其他水源的可供水量单位：万m

表4典型年(2013年)项目区的灌溉需引水量单位：万m

统计华洪运河片区和华容河片区在典型年(2013年)的W来、W用和W损，根据表达式3)和表达式4)计算W缺。该2个片区在汛期(4～9月)可通过自引来满足缺水需求， 在非汛期(10月～次年3月)需通过洪水港泵站提水。根据表达式5)计算提水流量，结果如 表5和表6所示。根据水量平衡分析，典型年华洪运河流域内月最大缺水量为860.15万m

表5华洪运河片区典型年(2013年)的水量平衡计算表

表6华容河片区典型年(2013年)的水量平衡计算表

二、华容河水质-水位的适配性分析

三峡运用后，长江和洞庭湖的水位下降，华洪运河和华容河在非汛期难以自引水，造成 区域枯水季节水源枯竭和水质恶化严重。华容河的水质要求为Ⅱ、Ⅲ类标准，而华容河在2016 年之前的枯水期水位较低，水质超标严重(表7)。2017年10～12月从洞庭湖抽水入华容河， 使华容河水位保持在27.28m以上，华容河水质得到明显改善，均符合Ⅲ类水质标准要求， 可见华容河水质与水位密切相关(表8)。当六门闸水位降至27.78m时，通过该项目向华洪 运河补水，抬高水位至27.28m，通过潘家渡闸向华容河补水并维持水位在27.28m及以上， 可满足水质—水位关系的适配。

表7 2016年华容河六门闸断面的水位-水质变化关系

表8 2017年华容河六门闸断面的水位-水质变化关系

三、工程的成本-效益适配性分析

工程投资所需的成本费用包括工程总投资费和年运行费。工程总投资费为35735.22万元， 剔除投资中属国民经济内部转移支付的费用，调整后的工程投资为32055.96万元，基本预备 费1596.83万元。本实施例建设期内年运行费用为314万元，运行期内年运行费用为1261万 元。工程实施带来的效益可分为直接效益和间接效益，直接效益如解决灌溉带来的农业增产 增收效益，华洪运河加固带来的蓄洪防旱效益，生态措施带来的生态效益以及经济效益等。 间接效益包括调节径流、气候，控制土壤侵蚀以及带动周边产业的发展等。灌溉效益和生态 效益按项目实施后获得的效益增值乘以分摊系数计算。考虑上半年雨水较丰富，仅按增产一 季作物计算，分摊系数取0.505。防洪效益按照项目可减免的洪涝损失计算，以多年平均效益 计算。各效益值具体如下：

(1)灌溉效益：项目近期可满足5个垸共31.93万亩农田的灌溉用水，项目未实施前同 一农业技术措施下生产400kg/亩，项目实施后产量达到500kg/亩。31.93万亩农田增产3193 万kg，按每千克粮食1元计算，效益增加3193万元，考虑分摊系数后为1612.465万元。

(2)蓄洪防洪效益：洪涝损失以工程实施之前区域洪涝灾害的平均损失为依据，即1000 万元。

(3)生态效益：实现华洪运河沿线地区水资源配置后，区域内生态需水量得以保证，净 化水域面积300万m

(4)社会经济效益：工程实施后新增绿化面积57万m

表9工程经济的敏感性分析

依据上述工程费用、工程效益，考虑资金的时间价值，对费用和效益进行敏感性分析。 计算得内部收益率＝9.11％，经济净现值＝11835.44万元，经济效益费用比＝1.25。该工程的 经济内部收益率＞社会折现率(8％)，经济净现值＞0，效益费用比＞1，工程合理，效益较 好，可达到项目预期目标，具备较好的综合适配能力(表9)。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明 书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。