□趙一丞

河北省地下水超采綜合治理中的坑塘設計

□趙一丞

坑塘是地下水超采綜合治理地表水工程中的重要蓄水建筑物，總結(jié)坑塘布置的設計原則、設計方法及設計步驟，為相關設計提供借鑒與參考。

坑塘；設計原則；步驟

河北省80%以上農(nóng)田是井灌區(qū)，農(nóng)業(yè)灌溉用水占河北省經(jīng)濟社會年用水總量的70%以上，全省超過1000km2的深層水漏斗有5個。2014年河北省啟動地下水超采綜合治理試點工作。地下水超采綜合治理措施分為調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、農(nóng)藝節(jié)水、高效節(jié)水、地表水工程及地表水與微咸水混澆等。本文主要研究地下水超采綜合治理中非持續(xù)性水源下地表水工程中的坑塘設計。

非持續(xù)性水源下地表水工程主要分為輸水工程、蓄水工程、揚水站及田間工程4部分。水源供水期，輸水工程將水引至蓄水工程（坑塘及部分河渠）；非灌溉期間，蓄水工程儲蓄水量；灌溉期間，揚水站從蓄水工程揚水至田間工程，進行農(nóng)業(yè)灌溉。

坑塘在地下水超采綜合治理中具有重要作用?？犹磷鳛樾钏ㄖ铮渑d利庫容及蓄水效果決定了控制地塊農(nóng)作物的灌溉保證率；坑塘工程在地下水超采綜合治理工程中占有較大的投資比例；坑塘布置會影響項目運行期的管理。

1.坑塘布置及設計原則

（1）坑塘布置應滿足各村莊坑塘單獨使用，不應跨村控制地塊。

（2）坑塘位置應根據(jù)村莊的耕地分布和現(xiàn)狀確定。

（3）坑塘的控制地塊面積不宜太大，采取就近原則合理劃分控制地塊。

（4）選擇現(xiàn)狀條件較好的坑塘進行清淤擴挖，合理深挖；不占耕地或少占耕地，可占用周圍閑置土地進行規(guī)整擴挖。

（5）村莊的不同坑塘可根據(jù)需要在坑塘間埋設混凝土管道，實現(xiàn)聯(lián)合使用。

（6）村莊內(nèi)現(xiàn)狀無坑塘，可優(yōu)先選用附近河渠蓄水、進行灌溉。

下面利用邊值關系和初始條件求解色散關系和待定系數(shù).將界面兩邊的電場、磁場用下標1、2區(qū)別，對該模型而言，沒有自由電荷和自由電流，邊值關系為[15]：

（7）考慮坑塘周邊建筑物安全，坑塘頂邊緣應盡可能遠離既有建筑物。

（8）除非影響坑塘安全，原則上不對坑底進行回填。

2.坑塘設計方法

地下水超采綜合治理中坑塘設計方法如下：

（1）坑塘庫容盡量控制在1萬m3以上，能聯(lián)合運用的坑塘庫容可適當調(diào)整。

（2）考慮坑塘生態(tài)環(huán)境及養(yǎng)殖需要，坑塘設計宜考慮1m3死庫容。

（3）坑塘上口邊線高低起伏對坑塘蓄水能力產(chǎn)生影響。若情況允許，可利用開挖土對上口邊線高程較低部位適當進行回填。

（4）邊坡設計。根據(jù)地質(zhì)資料及坑塘現(xiàn)狀情況，合理確定坑塘邊坡。邊坡整治以削坡為主，當現(xiàn)狀邊坡較陡且無放坡空間時，適當回填夯實至設計邊坡，避免大土方量邊坡回填、減少蓄水量。

（5）坑塘防滲。綜合考慮工程投資，根據(jù)地質(zhì)及地下水情況，適當對坑塘防滲處理。

（6）安全防護設計。應在坑塘周邊設安全隔離防護設施，設置安全警示牌。建議地方政府組織宣傳安全知識，以避免發(fā)生安全事故。

3.坑塘設計步驟

坑塘設計可分為農(nóng)業(yè)灌溉用水計算、坑塘結(jié)構(gòu)計算兩大步驟。

3.1 農(nóng)業(yè)灌溉用水計算

①確定項目區(qū)及灌溉片區(qū)位置。

②項目區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)。根據(jù)《國民經(jīng)濟統(tǒng)計資料》及當?shù)卣块T提供的有效資料，確認項目區(qū)村莊數(shù)量、耕地面積及主要農(nóng)作物、種植比例等。

③灌溉制度。

依據(jù)河北省地方標準《用水定額》（DB13/T1161-2009），并參照《河北省主要農(nóng)作物灌溉定額》，綜合分析確定主要作物凈灌溉定額，計算項目區(qū)內(nèi)綜合灌溉定額。

④農(nóng)業(yè)毛需水量計算

根據(jù)耕地面積和作物組成，確定耕地毛灌溉需水量。

毛灌溉需水量=耕地面積綜合灌溉定額

⑤蓄水量計算

根據(jù)項目區(qū)耕地面積、綜合灌溉定額及損失系數(shù)（灌溉水利用損失系數(shù)、坑塘蒸發(fā)滲漏損失系數(shù)）可計算出坑塘需供給田間灌溉的水量。

3.2 坑塘結(jié)構(gòu)計算

根據(jù)灌溉面積所需毛灌溉水量及坑塘復充次數(shù)等因素綜合分析確定以下各數(shù)據(jù)作為坑塘的設計參數(shù)。

①興利庫容?？犹量刂频貕K農(nóng)作物田間灌溉毛需水量，作為坑塘興利庫容。

②最高蓄水位。為防止土壤鹽堿化，坑塘蓄水位一般控制在地面高程以下1.0～1.5m。綜合分析坑塘供水干支渠最高蓄水位及坑塘地形條件，確定坑塘最高蓄水位。

③坑塘邊坡。根據(jù)坑塘設計方法確定坑塘邊坡。

④坑塘興利坑底高程。根據(jù)坑塘現(xiàn)狀、興利庫容、最高蓄水位、坑塘邊坡，經(jīng)試算，確定坑塘興利坑底高程。

⑤坑塘底高程。根據(jù)興利坑底高程，考慮1.0m死水深，確定坑塘底高程。

⑥進行邊坡穩(wěn)定計算，復核坑塘邊坡的合理性。

⑦坑塘總庫容。根據(jù)以上參數(shù)確定坑塘總庫容。

4.結(jié)語

坑塘設計在地下水超采綜合治理項目中起著重要作用，其設計原則、方法、步驟制定的合理與否直接影響到治理效果。

河北省地下水超采綜合治理實行3年多來，擴容整治坑塘1015個,蓄水效果顯著。試點區(qū)淺層地下水埋深下降速率減緩，深層地下水60%的面積呈現(xiàn)回升態(tài)勢。□

2017-10-18

趙一丞，男，漢族，河北省水利水電勘測設計研究院，工程師。