趙躍倫，趙建，高文凱

(濟寧市國土資源局,山東 濟寧 272000)

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濟寧市采煤塌陷地土地復墾工程水資源配置研究

趙躍倫，趙建，高文凱

(濟寧市國土資源局,山東 濟寧 272000)

由于采煤塌陷造成大面積耕地損毀，為恢復農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和改善生態(tài)環(huán)境，應實施采煤塌陷地土地復墾工程，而水資源配置是順利實施復墾工程的重要前提。該文以濟寧市采煤塌陷地土地復墾工程項目為例，分析了工程實施前后取水水源、用水量變化、水源配置和供需平衡，提出了“因地制宜、分質供水”的原則，為在其他采煤塌陷土地復墾區(qū)做好水資源保障提供了借鑒。

塌陷區(qū)；土地復墾；水資源配置；濟寧市

0 引言

我國經(jīng)濟正處在轉型升級的關鍵階段，環(huán)境保護和能源需求之間的矛盾日益加劇，煤炭過量開采帶來的環(huán)境破壞后果開始顯現(xiàn)。煤炭開采破壞了地下水資源、增加了有毒有害氣體的排放，導致了大面積塌陷，土地資源被破壞，對耕地保護帶來很大壓力，嚴重影響和制約了區(qū)域經(jīng)濟和社會的發(fā)展，造成了一定程度上的生態(tài)環(huán)境惡化。因此，采煤塌陷區(qū)土地的復墾和利用已經(jīng)成為我國社會可持續(xù)發(fā)展過程中的關鍵問題。而采煤塌陷地土地復墾的重要工作是對水資源狀況進行評價和配置，其結果的準確與否決定了土地復墾方案是否具有針對性。同時，采煤塌陷區(qū)具有塌陷面積大、塌陷原因復雜、涉及行政區(qū)域多、土地類型多、作物復種種類多、水源種類多等特點，因此采煤塌陷區(qū)土地復墾水資源配置較為復雜，在評價原則、評價思路、技術措施等方面的研究較少[1-6]。

濟寧市是國家重要的能源基地，行政轄區(qū)內煤炭資源豐富，含煤面積3920km2，占全市土地面積的1/3以上；已探明煤炭儲量270億t，占山東省煤炭儲量的53%。多年來采煤塌陷造成了大面積耕地損毀，截至2013年，全市因采煤造成已塌陷土地4.2萬hm2(63萬畝)。經(jīng)國土資源部和山東省國土資源廳調研，確定實施“濟寧市采煤塌陷地土地復墾”。該研究旨在優(yōu)化配置復墾工程用水，在當?shù)赜盟刂浦笜说那疤嵯?，最大程度提供水資源保障[7-9]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)涉及濟寧市高新區(qū)、任城區(qū)、兗州區(qū)、鄒城市、曲阜市、微山縣和魚臺縣共7個縣(市、區(qū))的18個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))365個行政村，土地總面積39298.72hm2，濟寧市采煤塌陷地土地復墾工程規(guī)模為30611.61hm2。由于復墾工程涉及多個行政區(qū)，各區(qū)水文地質條件，作物種植種類不一，故將該工程劃分為兩個大片區(qū)，即中部綜合治理區(qū)和南部濱湖洼地綜合治理區(qū)(表1)。

通過復墾工程的實施，配套完善了灌溉與排水工程、田間道路工程，田間基礎設施，輔以土壤增肥改良措施，使復墾后的耕地等級提高1～2等，平均達到6～7等。改善灌溉面積14528.40hm2，新增灌溉面積1396.95hm2，新增排澇面積15633.44hm2，新增糧食15281.45萬kg。

表1 濟寧市采煤塌陷地土地復墾工程各片區(qū)基本情況(單位：hm2)

2 水資源配置研究

2.1 水源配置分析

項目所在區(qū)域的取水水源有淺層地下水、地表水及煤礦礦井排水，項目區(qū)用水主要是農(nóng)田灌溉、果園、魚塘等農(nóng)業(yè)用水及生態(tài)工程用水。根據(jù)用水項目對水質的要求，按照分質供水的原則進行水資源配置。項目區(qū)農(nóng)田灌溉、果園、魚塘等農(nóng)業(yè)用水水源因地制宜采用淺層地下水和地表水，生態(tài)工程用水采用煤礦礦井排水，各片區(qū)用水配置如下：

(1)微山縣1片區(qū)、5片區(qū)、6片區(qū)及魚臺縣的2個片區(qū)為水稻種植區(qū)，該區(qū)靠近南四湖，為濱湖地區(qū)，地表水較為豐富。根據(jù)水稻生長特點，抽取的地下水水溫度較低，冷水灌溉會影響水稻生長，因此濱湖地區(qū)水稻種植區(qū)采用地表水灌溉，由南四湖調節(jié)供水。

(2)中部的高新區(qū)片區(qū)、任城區(qū)片區(qū)、兗州區(qū)片區(qū)、曲阜市(2個)片區(qū)、鄒城市(2個)片區(qū)共7個片區(qū)，區(qū)域內河道均為山溪性、季節(jié)性河流，徑流主要集中在汛期，枯水季節(jié)及枯水年份徑流量大幅減少，地表水開發(fā)利用條件較差，而地下水水源相對穩(wěn)定，管理調度靈活，這些片區(qū)以往農(nóng)灌用水主要采用井灌方式，各片區(qū)均在地下水超采區(qū)范圍以外，地下水開采尚有一定潛力。南部濱湖洼地的微山縣2、3、4片區(qū)，靠近濱湖地帶，地下水位埋藏很淺，開采當?shù)販\層地下水有利于降低過高的地下水位，可防止耕地鹽堿化的發(fā)生。因此，對于以上屬于農(nóng)業(yè)旱作物種植區(qū)的10個片區(qū)，根據(jù)區(qū)域水源條件擬采用第四系淺層孔隙地下水。

(3)項目區(qū)生態(tài)工程用水對水質要求不高，采用附近煤礦的礦井排水。

2.2 工程用水量分析

2.2.1 工程實施后可耕種面積等變化情況

根據(jù)項目區(qū)工程規(guī)劃，項目實施后可耕種耕地面積增加51.8%，果園面積減少12.5%，魚塘面積增加34%，生態(tài)景觀水面、生態(tài)綠地由無到有。具體指標詳見表2。

表2 工程實施前后可耕種面積等變化情況(單位：hm2)

2.2.2 項目區(qū)用水指標的確定

項目區(qū)農(nóng)作物以小麥、玉米、水稻為主，其他作物有棉花、花生、大豆、油菜等，作物復種指數(shù)1.75。

(1)灌溉定額。根據(jù)《濟寧市水資源綜合規(guī)劃》和《山東省重點農(nóng)作物灌溉定額》有關成果標準，并結合項目區(qū)現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)種植灌溉經(jīng)濟技術水平，確定了項目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉、魚塘補水、生態(tài)工程等用水定額(表3)[10-11]。

表3 農(nóng)溉及魚塘、生態(tài)等用水定額(m3/hm2)

(2)灌溉水綜合利用系數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場典型調查，項目區(qū)現(xiàn)狀灌溉水綜合利用系數(shù)渠灌區(qū)為0.60，井灌區(qū)為0.70。工程后采取節(jié)水措施，各片區(qū)灌溉水綜合利用系數(shù)渠灌區(qū)為0.70，井灌區(qū)為0.85。

(3)用水保證率。按照有關規(guī)范，確定水稻、果園、魚塘及生態(tài)工程用水保證率為75%，旱作物用水保證率為50%。

2.2.3 工程實施前后的用水量變化

根據(jù)項目區(qū)作物種植結構及用水定額指標，分析計算項目區(qū)工程前后的用水量，確定復墾工程實施后需要增加的用水量。復墾工程實施后，由于增加了灌溉面積、果園、魚塘及生態(tài)工程面積，其用水量相應的增加。經(jīng)計算項目區(qū)農(nóng)灌、魚塘及生態(tài)工程總用水量8977.8萬m3/a，項目區(qū)用水量較整治前增加3010.8萬m3/a，其中水稻種植區(qū)農(nóng)業(yè)用水增加697.9萬m3，由附近地表水供給；其他一般種植區(qū)農(nóng)業(yè)用水增加1289.7萬m3，由當?shù)販\層地下水供給；項目區(qū)生態(tài)工程用水增加1023.2萬m3，由附近煤礦礦井排水供給(表4)。

表4 工程實施前后用水量情況(單位：萬m3)

2.3 水資源配置方案

根據(jù)水資源目標管理的要求，在濟寧市用水總量控制的范圍內，根據(jù)各片區(qū)的水源情況，通過供需平衡分析，確定各片區(qū)供水水源和供水量。

2.3.1 水稻種植區(qū)農(nóng)業(yè)用水

根據(jù)南四湖上級湖的來水、用水和控制條件，采用“計入水量損失的時歷列表法”進行調節(jié)計算。經(jīng)分析現(xiàn)狀年在考慮南水北調水4500萬m3的條件下，在保證上級湖農(nóng)業(yè)灌溉面積10.97萬hm2(164.6萬畝)及現(xiàn)狀工業(yè)用水量8977萬m3的情況下，上級湖剩余最大可供水量能力為8855萬m3，可滿足微山縣、魚臺縣5個水稻種植片區(qū)增加的農(nóng)業(yè)用水量697.9萬m3/a的需要。

2.3.2 一般種植區(qū)農(nóng)業(yè)用水

根據(jù)水均衡原理，對各片區(qū)地下水進行水均衡分析，計算各片區(qū)淺層地下水量的補給量和排泄量，其中補給項主要有降水入滲補給量、河道滲漏補給量、灌溉回歸補給量和地下徑流側向補給量。用開采系數(shù)法計算各片區(qū)地下水可開采量，經(jīng)計算，項目第四系淺層孔隙地下水多年平均可開采量為10433.9萬m3/a，扣除已開采的地下水量，剩余可開采量為4209.3萬m3/a，可滿足本項目增加的地下水用水量1289.7萬m3/a的需要。各片區(qū)地下水剩余開采量成果見表5。

2.3.3 生態(tài)工程用水

據(jù)實測資料統(tǒng)計，各片區(qū)附近煤礦礦井總外排水量(扣除該礦回用及外供水量)2011—2013年平均為3361.4萬m3，各片區(qū)生態(tài)工程總用水量2046.4萬m3。煤礦礦井外排水量均可滿足項目區(qū)內生態(tài)工程用水量的需要(表6)。

表5 各片區(qū)淺層地下水水資源配置(單位：萬m3/a)

表6 土地復墾項目生態(tài)用水水資源配置(單位：萬m3/a)

2.4 研究結論

該工程供水水源以所在區(qū)域的淺層地下水、地表水及煤礦礦井排水作為取水水源。水資源配置方案符合濟寧市水資源目標管理和總量控制的政策要求。項目新增的地表水取水量占南四湖上級湖現(xiàn)狀年均來水量的0.3%，在南四湖可供水量之內，不影響其他用水戶正常用水。項目新增地下水取用量均不超過其所在片區(qū)剩余地下水可開采量和區(qū)域地下水總量控制目標，各片區(qū)地下水仍處于動態(tài)平衡狀態(tài)。生態(tài)工程用水采用非常規(guī)水源，符合分質供水的水資源配置原則。對促進當?shù)厮Y源的可持續(xù)利用起到積極作用。

由于恢復耕地面積的增加，將增加農(nóng)藥、化肥等的使用量，農(nóng)藥和化肥的殘留物等隨雨水淋溶、灌溉回水和地表徑流進入水體，造成水體的污染負荷增加及富營養(yǎng)化。應科學合理規(guī)劃農(nóng)田灌排體系，推廣測土施肥和生物防治技術、使用有機肥和高效低毒無殘留農(nóng)藥等措施，發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)，以降低項目對區(qū)域水環(huán)境的影響[12]。

3 結語

采煤造成的地表塌陷不僅影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還給煤炭生產(chǎn)帶來很大影響，國家高度重視煤礦塌陷區(qū)的土地復墾工作，因此作為實施復墾工程重要前提的水資源配置研究尤為重要。該研究創(chuàng)新性地按照“因地制宜、分質供水”的原則，進行了水源配置和供需平衡分析，可為其他采煤塌陷土地復墾地區(qū)做好水資源保障提供借鑒。

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[2] 李樹志.我國采煤沉陷土地損毀及其復墾技術現(xiàn)狀與展望[J].煤炭科學技術,2014,42(1):93-97.

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[5] 許冬,吳侃.濟寧煤礦區(qū)地表塌陷積水時空演變[J].遼寧工程技術大學學報:自然科學版,2014，(10):1307-1311.

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[8] 中華人民共和國水利部.建設項目水資源論證導則(試行)(SL/Z322-2005)[S].

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[10] DB37/T1640-2010.山東省主要農(nóng)作物灌溉定額[S].

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Study on Water Resources Allocation in Coal-mining Subsided Reclamation Regions in Jining City

ZHAO Yuelun, ZHAO Jian, GAO Wenkai

(Jining Bureau of Land and Resources，Shandong Jining 272000,China)

A lot of farming land has been destroyed by the mining subsidence in recent years. In order to restore agricultural production, the project of coal-mining subsided reclamation has been carried out. Water resources allocation is an important part in this project. Setting coal-mining subsided reclamation project in Jining city as an example, water sources, the variance of water quantity, reasonable allocation of water resource and the balance between water supply and demand have been analyzed. The principle of "provide water resource according to local conditions and water quality " has been put forward. It will provide some

for guranteeing reliable water resources in other coal-mining subsided reclamation regions.

Subsidence; land reclamation, allocation of water resources; Jining city

2016-03-02；

2016-05-12；編輯：曹麗麗

趙躍倫(1971—)，男，山東魚臺人，主要從事國土資源管理工作；E-mail:zhaoyaolun@sina.com

F323.24

B

趙躍倫，趙建，高文凱.濟寧市采煤塌陷地土地復墾工程水資源配置研究[J].山東國土資源，2016,32(10)：35-38.ZHAO Yuelun, ZHAO Jian, GAO Wenkai. Study on Water Resources Allocation in Coal-mining Subsided Reclamation Regions in Jining City[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(10)：35-38.