地下水的合理開發(fā)利用在南水北調(diào)中的作用二

1、地下水的合理開發(fā)利用在南水北調(diào)中的作用二摘要：在系統(tǒng)闡述地下水資源概念和地下水含水層特點的根底上，分析了南水北調(diào)受水區(qū)地下水開采現(xiàn)狀，討論理解決城市和農(nóng)業(yè)地下水超采的措施，利用地下水超采形成的地下庫容調(diào)蓄引江水和當(dāng)?shù)亟涤陱搅?、合理開發(fā)利用地下水進(jìn)步水資源利用率和改造咸水、防止土壤鹽堿化等在南水北調(diào)中的作用.關(guān)鍵詞：南水北調(diào)控制城市和農(nóng)業(yè)地下水超采合理開發(fā)地下水改造利用咸水4嚴(yán)格控制受水區(qū)農(nóng)業(yè)用水繼續(xù)超采地下水南水北調(diào)工程的近期供水目的，主要是城市的生活和工業(yè)用水，同時兼顧農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水。解決農(nóng)業(yè)缺水主要依靠開展節(jié)水灌溉和進(jìn)步農(nóng)業(yè)用水效率。根據(jù)全國節(jié)約用水辦公室，中國水利水電科學(xué)研究，水利部南水

2、北調(diào)規(guī)劃設(shè)計管理局?南水北調(diào)節(jié)水規(guī)劃要點?，現(xiàn)狀年農(nóng)業(yè)用水的缺水量為55億3,在繼續(xù)超采地下水的條件下，2022年將到達(dá)48億3,2030年到達(dá)25億3。如考慮年超采地下水量33億3在內(nèi)，那么現(xiàn)狀年缺水量88億3,2022年缺水量為81億3,2030年為58億3。根據(jù)?南水北調(diào)節(jié)水規(guī)劃要點?資料，2022年受水區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水量將到達(dá)18.3億3,在繼續(xù)超采地下水33億3的情況下，農(nóng)業(yè)缺水量將減少為62.7億3,2030年農(nóng)業(yè)節(jié)水量將到達(dá)41.1億3,地下水超采量可以減少為16.7億3。規(guī)劃中提出分配給農(nóng)業(yè)的處理后的污水量2022年為16.72億3,2030年為28.37億3，實際上目前1999年受

3、水區(qū)污水排放量為63.54億3,除少量經(jīng)處理后用于城市外，大部分未經(jīng)處理的污水已用于農(nóng)業(yè)，其數(shù)量可能不小于南水北調(diào)工程施行過程中提供的處理后的污水量，這部分水量只能改善農(nóng)業(yè)用水的質(zhì)量，而不能顯著增加水量。根據(jù)以上情況，自今至2022年以前仍將以每年33億3超采地下水，2021年至2030年之間地下水超采量將由33億3減少為16.7億3,平均約為25億3。在這種情況下，至2030年受水區(qū)的地下水累計超采量將再增加800900億3,造成的危害將不堪設(shè)想。根據(jù)河北省資料3，目前海河流域平原區(qū)淺層地下水含水層疏干面積已達(dá)1.05萬k2以上，在維持目前的地下水超采程度的情況下，供水區(qū)內(nèi)淺層、深層地下水位

4、都將繼續(xù)下降。山前平原區(qū)第二含水組2022年前石家莊地區(qū)、邢臺市區(qū)、元氏縣、寧柏隆漏斗區(qū)、永年和磁縣等地將被疏干，石家莊以南的疏干區(qū)將連成一片。作為山前平原唯一后備水源的第三含水組會很快成為主要開采層。由于該含水組富水性差，地下水位下降速率將明顯加快，繼續(xù)超采將難以為繼。深層承壓水本應(yīng)作為應(yīng)急用水或后備水源，繼續(xù)用于農(nóng)業(yè)將造成更加嚴(yán)重的后果。為了防止生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，應(yīng)和城市工業(yè)和生活用水一樣，根據(jù)國家水法嚴(yán)格控制農(nóng)業(yè)用水超采淺層水，制止開采深層水。為理解決農(nóng)業(yè)缺水問題，應(yīng)通過調(diào)整農(nóng)業(yè)構(gòu)造、采取綜合措施進(jìn)步單方水消費效率等，進(jìn)一步加大農(nóng)業(yè)節(jié)水力度和適當(dāng)增加分配給農(nóng)業(yè)的處理后污水回用量。海河南

5、系等地區(qū)資源性缺水，地表水缺乏，淺層地下水有咸水覆蓋，深層又已嚴(yán)重超采，這些地區(qū)農(nóng)業(yè)缺水量應(yīng)當(dāng)由南水北調(diào)工程供水解決。解決農(nóng)業(yè)缺水和地下水超采問題具有公益性質(zhì)和社會效益、生態(tài)效益，投資應(yīng)由國家負(fù)擔(dān)。5充分利用受水區(qū)由于地下水超采形成的地下庫容，調(diào)蓄當(dāng)?shù)氐乇韽搅骱鸵膩硭?，增加枯水期和年份對對城鄉(xiāng)的供水量和改善恢復(fù)生態(tài)環(huán)境5.1利用當(dāng)?shù)氐乇韽搅骰匮a地下水根據(jù)?南水北調(diào)工程總體規(guī)劃?資料，南水北調(diào)中線沿線河南、河北段地下水埋深如圖1、圖2所示，由于地下水的超采，水位下降，受水區(qū)已形成宏大的地下庫容45。南水北調(diào)中、東線受水區(qū)降水量在500600以上，充分利用降水和地表徑流進(jìn)展灌溉和回灌地下水

6、是解決地下水超采的重要途徑之一。根據(jù)河北省19941999年地表水和地下水資源的利用情況，雖然地下水持續(xù)超采，見表36，地下水的開采量占總供水量的74%，但地表水用水量僅占總供水量的26%，實際利用的地表水量為56.15億3,僅占總徑流量131.98億3的42.5%，尚有57.5%的地表水資源無效流失，說明通過田間攔蓄降雨和利用溝渠、坑塘、湖泊調(diào)蓄地表徑流，進(jìn)展人工回灌，增加地下水的補給仍有一定潛力。應(yīng)采取綜合措施加大田間降雨和地表徑流的入滲，增加地下水的補給，攔蓄和調(diào)節(jié)地表徑流，充分利用水資源，緩解地下水的超采。5.2利用騰空的含水層調(diào)蓄引江水和處理后的污水回補地下水根據(jù)?南水北調(diào)中線工程初

7、步可行性研究報告?資料，丹江口水庫19561985年逐年可調(diào)水量差異很大，變化于63.5億3和217.7億3之間，平均為144.6億3。中線和東線工程年內(nèi)不同季節(jié)可調(diào)水流量也有顯著差異。南水北調(diào)中、東線工程連通了長江、淮河、黃河與海河四個流域，由于各流域?qū)儆诓煌陞^(qū)，來水豐枯差異較大，除流域之間存在以豐補歉的可能外，還可以在漢江和長江的豐水季節(jié)和年份增加調(diào)水量，利用受水區(qū)宏大的地下庫容進(jìn)展調(diào)蓄，既可以回補地下水，改善生態(tài)環(huán)境，又可以增加枯水時期向受水區(qū)的供水量。根據(jù)華北平原的理論經(jīng)歷，引地表水回灌地下水含水層的最好方式是結(jié)合農(nóng)田灌溉進(jìn)展。由于灌溉渠系和田間灌水分布面廣，補給強度大，不僅投資少、

8、回灌效果顯著，還可以發(fā)揮灌溉增產(chǎn)的效益。為了充分發(fā)揮地表水灌溉補給地下水的作用，田間灌溉渠系不宜進(jìn)展防滲，豐水季節(jié)并應(yīng)適當(dāng)加大灌水定額。5.3關(guān)于改善深層承壓含水層地下水超采造成的生態(tài)環(huán)境問題根據(jù)粗略估計在425億3深層承壓水的超采量中，約有200億3來自弱透水層和含水層的壓密固結(jié)、形成地面沉降而釋放的水量，約150億3來自越層補給，除來自淺層淡水的少部分越層補給水量是可以恢復(fù)補償?shù)乃客猓渌际莿佑玫膬Υ媪?，難以補償和恢復(fù)。承壓含水層深埋地下，人工補給只有通過水井注水，由于水井注水單位時間內(nèi)可以回灌的流量，僅有抽水流量的1/31/2，造價高，收效小，且易阻塞，一般水井回灌僅適用于城市工業(yè)儲

9、熱和儲冷的空調(diào)用水。海河中東部平原的大部地區(qū)，深層承壓含水層上部有咸水覆蓋，越層補給的咸水難以利用，依靠淺層淡水區(qū)的天然降水入滲越層補給，為量有限，難以恢復(fù)。因此，應(yīng)非常珍惜保存現(xiàn)有珍貴的深層地下水資源的儲存量，以備南水北調(diào)供水缺乏或其它特殊情況時應(yīng)急之用。6渠水灌區(qū)井渠結(jié)合合理開發(fā)利用地下水進(jìn)展灌溉是農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要措施6.1井渠結(jié)合灌溉的作用南水北調(diào)工程施行的原那么是先節(jié)水后調(diào)水，開源節(jié)流是灌溉節(jié)水的重要措施。半潮濕地區(qū)采用井渠結(jié)合可以充分利用降雨入滲和地表水灌溉滲漏對地下水的補給，進(jìn)步水的利用率，到達(dá)節(jié)水的目的。井渠結(jié)合灌溉可以根據(jù)不同季節(jié)對作物需水和控制地下水位的要求，有方案地安排井灌與

10、渠灌的灌水量和灌水時間，到達(dá)既利用地下水又防止土壤鹽堿化的作用。干旱半干旱地區(qū)降水稀少，蒸發(fā)強烈，為了淋洗積累的鹽分和保證春播前土壤墑情，常在生長期末的秋季進(jìn)展大定額的秋澆，通過井渠結(jié)合控制地下水位，那么可以減少秋澆定額，到達(dá)節(jié)水的目的。河南人民成功渠灌區(qū)、陜西涇惠區(qū)灌區(qū)采取井渠結(jié)合，開發(fā)利用地下水，進(jìn)步了灌溉水的利用率，發(fā)揮了節(jié)水效果，同時也降低了地下水位，控制了土壤鹽漬化，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和地區(qū)經(jīng)濟的開展發(fā)揮了重要作用。但目前北方一些地區(qū)，由于地下水的過量開采，也出現(xiàn)了水位持續(xù)下降等一系列生態(tài)環(huán)境問題。因此，在地下水的開發(fā)利用中必須保持采補平衡，嚴(yán)格控制地下水的超采。6.2灌區(qū)地下水與地表水供水

11、量的適宜比值井渠結(jié)合灌區(qū)地下水與地表水供水必須采用適當(dāng)?shù)谋壤?，除保證耕地農(nóng)作物用水要求外，也需要使周邊非耕地保持適當(dāng)?shù)牡叵滤裆?，以維持天然植被的存活。為了灌區(qū)的持續(xù)開展，還需要滿足地下水采補平衡，鹽分排補平衡的要求，既要防止地下水超采，水位下降，又要防止地下水位過高，造成灌區(qū)土壤積鹽。我國北方地區(qū)，氣象、土地利用和水文地質(zhì)條件有很大差異，特別是降雨量和土地利用條件差異很大。各地地下水補給排泄條件也有很大差異，因此，各地適宜的地下水開采量與地表引水量的比例也應(yīng)是不同的，應(yīng)根據(jù)各地的詳細(xì)條件參考典型地區(qū)的經(jīng)歷確定。1半潮濕地區(qū)河南人民成功渠灌區(qū)農(nóng)田灌溉研究所和河南省人民成功渠科研中心資料和陜西涇

12、惠渠灌區(qū)經(jīng)歷7：在降雨量多年平均540600和將地下水位控制在2.54的條件下，除區(qū)外地下水的側(cè)向補給外，利用地下水灌溉與地表水灌溉用水量的適宜比值為0.40.6。2干旱地區(qū)灌區(qū)經(jīng)歷：西北干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,降雨稀少,蒸發(fā)強烈，天然植被主要靠地下水補給的水量而存活。為了保持灌區(qū)和周邊地區(qū)的生態(tài)平衡，灌區(qū)采用的地下水與地表水用水比例除滿足耕地的水資源供需平衡外，還必須滿足生態(tài)需水和天然植被對地下水位的要求。根據(jù)新疆三工河流域灌區(qū)和葉爾羌河灌區(qū)等地經(jīng)歷根據(jù)新疆水利廳和新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)資料，在降水量為150250的情況下，除區(qū)外地下水的側(cè)向補給外，灌區(qū)內(nèi)地下水的可開采量與地表水引水量的適宜比值為0.1

13、50.25，在降水量為50以下時，灌區(qū)地下水可開采量與地表水引水量的適宜比值為0.100.15以下。6.3南水北調(diào)受水區(qū)渠灌區(qū)實行井渠結(jié)合灌溉的節(jié)水潛力根據(jù)表1海河流域地下水補給量和實際開采量資料，雖然大部地區(qū)淺層地下水已超采，部分地區(qū)尚有盈余的地下水補給量。黃河流域的寧蒙灌區(qū)仍有一定的開發(fā)利用潛力。1)黃河中下游河南和山東引黃灌區(qū)地下水開發(fā)利用潛力黃河上中游大型灌區(qū),包括河南和山東引黃灌區(qū)等,現(xiàn)狀灌溉面積和灌溉用水量,以及井渠結(jié)合灌溉后井灌可用水量如表4所示。2)黃河上中游大型灌區(qū)井渠結(jié)合節(jié)水潛力黃河上中游大型灌區(qū),包括寧蒙灌區(qū)和汾渭平原灌區(qū)等,現(xiàn)狀灌溉面積和灌溉用水量,以及井渠結(jié)合灌溉后井

14、灌可用水量如表5所示。7開發(fā)利用地下咸水和改造海河平原東部咸水層海河平原礦化度為23g/L的地下微咸水面積2.15萬k2,補給資源量約22億3以上，35g/L的半咸水約10億3左右，而目前微咸水利用量僅有6.6億3，南水北調(diào)工程通水以后，利用微咸水和半咸水尚有很大潛力。咸水區(qū)應(yīng)相機調(diào)引淡水，采取咸淡輪灌、咸淡混灌等方式，進(jìn)展微咸水的開發(fā)利用與改造。我國河北南皮利用46g/L和24g/L的微咸水灌溉連作的小麥玉米,創(chuàng)造了比不灌溉的旱作增產(chǎn)1.21.6倍的成功經(jīng)歷7。半潮濕地區(qū)由于有集中的降雨或淡水灌溉淋洗，可以排出因咸水灌溉而增加的鹽分，保持土壤鹽分平衡。開發(fā)淺層微咸水，可以減少深層和淺層地下的

15、超采量和地表水的引水量。黑龍港和運東平原區(qū)大部有咸水覆蓋，在開發(fā)利用前，地下水位高，降雨和灌水對地下水的補給，全部消耗于潛水蒸發(fā)，不能利用。開發(fā)利用潛層咸水可以騰出地下庫容，調(diào)蓄降雨和引江水的入滲水量，淋洗表層土壤中原有的和由于灌溉而帶來的鹽分，結(jié)合排水使土壤逐步脫鹽。為了加速這一過程，根本解決地區(qū)的缺水問題，應(yīng)向地區(qū)農(nóng)業(yè)提供必要的引江水與抽取的微咸水咸水?dāng)v混后進(jìn)展灌溉，結(jié)合地表水和雨水淋洗，降低淺層咸水-微咸水的礦化度，逐步將咸水層改造為可利用的淡水層，增加地區(qū)的地下水可采資源量。8受水區(qū)引水渠兩側(cè)開發(fā)利用地下水防止土壤鹽堿化南水北調(diào)工程東線黃河以北主要通過原有河道和新開挖的渠道輸水，大部渠

16、道不進(jìn)展襯砌，輸水線路長、流量大，位山至南運河段流量2001503/s,南運河至北大港為1501003/s。根據(jù)北方許多灌區(qū)經(jīng)歷，引水渠道的滲漏將引起地下水位的上升，招致土壤的次生鹽漬化。1958年人民成功渠灌區(qū)共產(chǎn)主義渠引水后僅50多天，渠道兩側(cè)水位上升范圍已到達(dá)1500以上。廢黃河以北地區(qū)，海河南系河北省東部地區(qū)地下水水質(zhì)差，土壤含鹽量高，在引水渠長期輸水的情況下，存在部分地區(qū)土壤鹽堿化的威脅，在臨近渠道的地區(qū)開發(fā)利用地下水進(jìn)展灌溉，不僅可以防止土壤鹽堿化，還可以起到逐步改造咸水層的作用。9結(jié)語1)南水北調(diào)受水區(qū)地下水超采嚴(yán)重，為了防止生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，應(yīng)嚴(yán)格控制地下水繼續(xù)超采。2)在洪

17、水期和豐水年應(yīng)多引長江水，利用地下水超采形成的地下水含水層的宏大庫容，對當(dāng)?shù)氐乇韽搅骱鸵M(jìn)展調(diào)蓄，使之發(fā)揮更大的供水才能，并逐步回補地下水源，改善生態(tài)環(huán)境。3)在目前規(guī)劃的城市地下水供水中仍有相當(dāng)部分是擠占農(nóng)業(yè)用水，南水北調(diào)工程施行后應(yīng)歸還給農(nóng)業(yè)。4)在農(nóng)業(yè)供水缺水量中尚未包括每年至少33億3的地下水超采量，如繼續(xù)超采，后果將不堪設(shè)想，應(yīng)嚴(yán)格控制超采。海河南系資源性缺水，地表水缺乏，淺層地下水有咸水覆蓋，深層又已嚴(yán)重超采，這一地區(qū)采取節(jié)水措施后的農(nóng)業(yè)缺水量應(yīng)由調(diào)水解決。解決農(nóng)業(yè)缺水和地下水超采問題具有公益性質(zhì)和社會效益、生態(tài)效益，投資應(yīng)由國家負(fù)擔(dān)。5)在地下水有潛力的渠灌區(qū)實行井渠結(jié)合、合

18、理開發(fā)利用地下水可以減少地表水灌溉引水量，到達(dá)節(jié)水的目的。6)地下水咸水區(qū)結(jié)合調(diào)水開發(fā)利用地下水，可以逐步改造咸水、開拓新的水源。7)廢黃河以北引江水渠道附近地區(qū)，開采地下水可以降低地下水位，防止土壤次生鹽堿化。8)地下水的合理開發(fā)利用在南水北調(diào)中可以發(fā)揮重要作用，建議在工程的詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計中給予足夠的重視和妥善安排。參考文獻(xiàn):1陳寧生,趙秀蘭等.黑龍港地區(qū)深層地下水的開發(fā)利用J.地下水開發(fā)利用與管理.1995,電子科技大學(xué)出版社.2李雪靜.涇惠灌區(qū)地下水合理開發(fā)利用分析研究J.地下水，2000,22(4).3張風(fēng)林.河北省地下水超采狀況堪憂南水北調(diào)勢在必行J.河北水利水電科技，2001,1.4余強，趙云章,苗晉祥等.南水北調(diào)中線工程地下水庫的根本特征與調(diào)控管理J.水科學(xué)進(jìn)展，2022,14(2).5劉昌明.發(fā)揮南水北調(diào)的生態(tài)效益恢復(fù)華北平原地下水J.南水北調(diào)與水利科技，2022,1(1):17-19.6英假設(shè)智,趙玲.河北省地下水超采現(xiàn)狀及其對策J.水利規(guī)劃，1998,增刊.7方生,陳秀玲，淺層地下咸水利用與改造的研究.第30屆國際地質(zhì)大會論文集，.1998,22.8郭永海，沈照理等.從地面沉降論河北品觀平原深層地下水資源屬性及合理評價.ThefuntinsfratinaldevelpentfgrundaterresuresinSuthtNrthaterTransferP