沿黃灌區(qū)地下水超采補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

研究意義

黃河為沿黃地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉依賴的主要客水資源，來水充沛與否直接制約著兩岸農(nóng)業(yè)灌溉質(zhì)量，“靠天吃飯”、“時(shí)澇時(shí)旱”等矛盾突出，在春季、冬季灌溉需求旺盛時(shí)，黃河來水較少，無法滿足沿岸灌溉的需求，夏季、秋季來水較充沛時(shí)，沿岸無法合理調(diào)配水資源，造成水資源浪費(fèi)。

沿黃地區(qū)為克服這一矛盾，基于引黃灌溉基礎(chǔ)之上，又新增機(jī)井灌溉作為輔助水源，在黃河來水較少時(shí)，通過機(jī)井水源對農(nóng)田進(jìn)行灌溉。但機(jī)井灌溉區(qū)域性開采地下水會(huì)引起地下水水位下降，進(jìn)而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)遵從地下水開采紅線，也要建設(shè)地下水超采補(bǔ)償設(shè)施，在黃河來水充沛時(shí)進(jìn)行超采區(qū)回灌，使得超采區(qū)最大程度上達(dá)到良性循環(huán)。

主體思路

根據(jù)沿黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)種植構(gòu)成，科學(xué)計(jì)算單位井控制面積，最大程度上減少機(jī)井?dāng)?shù)量，最大限度的增大單井控制面積。

合理布設(shè)地下水超采補(bǔ)償渠道，上接引黃灌區(qū)，下接機(jī)井，以點(diǎn)帶面形成扇形網(wǎng)絡(luò)。

黃河來水較少時(shí)，啟動(dòng)機(jī)井灌溉，開采地下水進(jìn)入灌溉渠道對農(nóng)田進(jìn)行灌溉；黃河來水充沛時(shí)，啟動(dòng)超采補(bǔ)償系統(tǒng)，引用黃河來水對機(jī)井回灌，補(bǔ)充地下水超采區(qū)域。

單位井控制灌溉面積計(jì)算

機(jī)井灌溉施工之前需確定單井控制的灌溉面積，以便合理布置機(jī)井，最大程度上滿足灌區(qū)用水需求。

單位井控制灌溉面積計(jì)算

F0=Qt3T2η（1-η1）/m2公式1（灌溉規(guī)范）

式中： F0— 單井控制灌溉面積，單位（畝）；

Q— 單井出水量，40m3/h；

t3— 灌溉期間開機(jī)時(shí)間，20h/d；

T2— 每次輪灌期的天數(shù)，20d；

η— 灌溉水利用系數(shù)0.85；

η1— 干擾抽水的水量削減系數(shù)0.15；

m2— 每畝每次綜合平均灌水定額，40m3；

種植小麥：F0=40×20×20×0.85×（1-0.15）/40=289畝

種植棉花：F0=40×10×10×0.85×（1-0.15）/40=72.3畝

計(jì)算結(jié)果： 根據(jù)種植作物不同，單位井控制灌溉面積有較大差異，可根據(jù)上述公式進(jìn)行計(jì)算，種植小麥單井控制面積289畝，種植棉花單井控制面積72.3畝。

補(bǔ)償渠道建設(shè)

補(bǔ)償渠道上接引黃灌區(qū)，下接灌溉機(jī)井，補(bǔ)償渠道建設(shè)以混凝土U型渠為基礎(chǔ)，U型補(bǔ)償渠道為地下渠道，上覆蓋版，采用混凝土施工，強(qiáng)度不低于C25，施工中需在商砼中添加防滲劑，上頂開口不得小于0.8m，渠深不得小于0.5m，渠壁厚度不得小于8cm，每間隔6m布設(shè)伸縮縫一條，采用四油三氈處理。施工所用器具為乾元公司專利設(shè)施-輸水輸沙混凝土制作模具（ZL201420062828.5），本設(shè)施獲得2015年度黃委三新認(rèn)定，該設(shè)施具有施工速度快、浪費(fèi)材料少、施工質(zhì)量好的特點(diǎn)，見圖1。

圖1 補(bǔ)償渠道制作圖

圖2 機(jī)井灌溉房及補(bǔ)償渠道現(xiàn)場圖

具體實(shí)踐-德州市2014年國家新增千億斤糧食產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目

本工程在2015年3月開工，2015年11月結(jié)束。本項(xiàng)目水源建設(shè)為機(jī)井布設(shè)，共計(jì)192眼，主要為輔助水源，在引黃條件較差的情況下方可使用。在機(jī)井施工之前，向監(jiān)理部、業(yè)主提出建設(shè)補(bǔ)償渠道以便在條件允許的情況下對地下水開采區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)慕ㄗh，業(yè)主予以采納并追加投資200余萬元用于建設(shè)補(bǔ)償渠道，共計(jì)布設(shè)渠道243條，累計(jì)長度22.5Km，極大地改善了施工區(qū)域的地下水平衡狀態(tài)。

如圖2所示，機(jī)井房內(nèi)有機(jī)井一口，口徑70cm，井深25m；機(jī)井房外為地下水超采補(bǔ)償渠道終點(diǎn)，上覆蓋板，側(cè)向連接機(jī)井。

總結(jié)

近年來隨著沿岸農(nóng)業(yè)發(fā)展，機(jī)井灌溉作為沿黃灌區(qū)輔助灌溉水源，所起到的作用日益明顯，但在干旱時(shí)節(jié)無節(jié)制的地下水開采勢必破壞地下水動(dòng)態(tài)平衡，進(jìn)而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。沿黃灌區(qū)在建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的同時(shí)，應(yīng)把地下水超采補(bǔ)償網(wǎng)路納入設(shè)計(jì)之中，將沿黃灌區(qū)建設(shè)成“采補(bǔ)循環(huán)”高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范區(qū)。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.19.018