□樊 琨

我國是世界上最早開發(fā)利用地下水的國家之一，早期主要通過開鑿?fù)辆姆绞将@取淺層潛水，因埋藏較淺，可通過雨水深入等形式自然補(bǔ)給。自20世紀(jì)70年代以來，在水資源短缺的華北地區(qū)機(jī)井灌溉模式逐漸成為主流，深層地下水成為農(nóng)業(yè)用水的主要來源，由于長期過量開采且未得到有效補(bǔ)給，地下水位嚴(yán)重下降乃至形成漏斗發(fā)生地質(zhì)沉降。此文以實(shí)際項(xiàng)目為例，闡述了典型農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)域的地下水資源超采情況，并從水利工程角度研究探討了通過水源置換方案進(jìn)行地下水超采綜合治理的工程措施及社會效益，為今后華北地區(qū)地下水開采治理研究提供參考。

1.項(xiàng)目概況

1.1 地理氣候

項(xiàng)目位于滄州市滄縣，地處河北省東南部，東經(jīng)116°27′～117°09′、北緯38°05′～38°33′之間，屬于典型的華北平原地貌。滄縣屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，降雨主要集中在6月—9月，多年平均降雨量為504.6mm，由于降水量在時間上不均勻且總量偏少，使得全縣經(jīng)常出現(xiàn)春旱、秋吊的形勢。

1.2 水源現(xiàn)狀

滄縣位于海河流域漳衛(wèi)南水系下游，全縣多年平均水資源總量僅0.9218 億m3，人均水資源占有量為133m3，畝均占有量為68.2m3，分別為全國人均、畝均占有量的6.0%、4.7%。隨著城市人民生活水平的提高，對淡水的需求量日益增加，造成地下水嚴(yán)重超采，淺層地下水近于枯竭，已形成地下漏斗區(qū)。

滄縣是華北地區(qū)典型的農(nóng)業(yè)大縣，現(xiàn)在仍以農(nóng)產(chǎn)品種植為主，農(nóng)作物產(chǎn)品夏季作物以冬小麥為主，春季作物以春棉花為主，秋季作物主要以玉米、大豆、薯為主。因地表水缺乏，農(nóng)業(yè)灌溉用水主要是通過機(jī)井抽取深層地下水，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)僅用于農(nóng)田灌溉的深井就達(dá)61眼，落后的取水灌溉方式使得灌溉用水效率較低。同時項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的引蓄水工程、灌溉工程等水利設(shè)施因年久失修，無法正常發(fā)揮引、排、蓄、灌的功能。如水源現(xiàn)狀得不到有效改善，地下水超采斗帶來的地質(zhì)災(zāi)害等一系列問題將更加嚴(yán)重，直接影響當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2.水源置換

2.1 基本原則

項(xiàng)目區(qū)水源主要包括自產(chǎn)地表水、地下水和外調(diào)水，但地表自產(chǎn)徑流主要集中在降水較多的汛期，無法滿足全年的農(nóng)業(yè)灌溉需求。為充分挖掘當(dāng)?shù)厮W(wǎng)工程的潛力，統(tǒng)籌調(diào)度地表水、地下水和外調(diào)水，此項(xiàng)目最終采取引水工程建設(shè)的方式增加外調(diào)水資源，提高區(qū)域水資源配置能力，增加地表水灌溉面積，改善地下水超采的局面。

2.2 外調(diào)水源

項(xiàng)目區(qū)外調(diào)水源可選擇引黃水或引江水。引黃水源工程為李家岸位山（潘莊）引黃連通工程，滄州地區(qū)總引黃水量約6800 萬m3，目前已外調(diào)水約5100 萬m3，剩 余 約1700 萬m3可 以 利用。至田間斗口考慮利用系數(shù)為0.55，項(xiàng)目區(qū)則實(shí)際引黃水可利用量約935萬m3?？紤]引黃水源需通過泵站二次揚(yáng)水到達(dá)項(xiàng)目區(qū)，為節(jié)約工程成本，此項(xiàng)目選取引江水源作為唯一外調(diào)水源。

引江水源工程為南水北調(diào)東線一期工程北延應(yīng)急供水工程，調(diào)水時間為每年10月至翌年5月。該水源工程的主要建設(shè)目的為利用南水北調(diào)東線一期工程將長江水引入河北、天津地區(qū)，通過置換地下水超采區(qū)的農(nóng)業(yè)地下水，治理修復(fù)華北地區(qū)地下水超采問題。該工程在河北省境內(nèi)工程采用西線、東線雙線輸水：東線通過潘莊引江穿漳衛(wèi)新河倒虹吸，于四女寺閘下至南運(yùn)河楊圈；西線通過位山引江線路經(jīng)穿衛(wèi)倒虹吸入境，經(jīng)東干渠、新清臨渠、清涼江，于楊圈涵洞入南運(yùn)河；東線、西線自楊圈匯合后沿南運(yùn)河向下游輸水至九宣閘。根據(jù)相關(guān)政策，滄州地區(qū)可用于地下水置換水量約6000 萬m3，項(xiàng)目區(qū)初步分配水量為2600 萬m3，至田間斗口考慮利用系數(shù)為0.55，實(shí)際引江水可利用量為1430 萬m3。

2.3 工程措施

此項(xiàng)目實(shí)施的任務(wù)為通過工程措施引蓄南水北調(diào)水源替代受水區(qū)地下水進(jìn)行灌溉，從而減少本地區(qū)地下水的開采量，最終實(shí)現(xiàn)地下水開采的動態(tài)平衡。引江水自南運(yùn)河至肖家樓村南入境項(xiàng)目區(qū)，經(jīng)捷地分洪閘流入捷地減河。為充分發(fā)揮項(xiàng)目區(qū)灌溉功能，項(xiàng)目區(qū)將捷地減河作為主要引蓄干渠，以科學(xué)合理調(diào)配項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的水資源為原則，通過治理項(xiàng)目區(qū)內(nèi)主要引水線路及其支渠：對引水條件良好的區(qū)片，實(shí)現(xiàn)自流灌溉；對水資源分布不均的片區(qū)，通過連通工程和河道治理，增設(shè)閘站使引江水可以相互補(bǔ)充，提高該片區(qū)的灌溉保證率，以滿足農(nóng)業(yè)用水要求。

項(xiàng)目區(qū)各地片通過主要輸水干渠，利用原有及新建控制性建筑物進(jìn)行節(jié)制、引、蓄引江水，主要工程措施包括改建合頁壩、改建捷地減河現(xiàn)有穿堤引水閘、在河渠沿線新改建揚(yáng)水站、增設(shè)蓄水閘、清淤引渠等。

3.效益優(yōu)勢

3.1 節(jié)水效益

項(xiàng)目實(shí)施前，項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉實(shí)行井渠雙灌：利用地表水灌溉方式為“渠道（坑塘）—民自備揚(yáng)水泵—軟管—土壟溝—畦田”。地下水灌溉方式為“機(jī)井—軟管—土壟溝—畦田”。經(jīng)統(tǒng)計，在平水年（50%保證率），項(xiàng)目區(qū)農(nóng)作物綜合灌溉定額為150m3/畝，項(xiàng)目區(qū)總灌溉用水量358.4 萬m3，其中地表水供水量為66.0 萬m3（未計入蒸發(fā)滲漏損失），深層地下水292.4 萬m3。由于受當(dāng)?shù)匾畻l件、引水水源、自產(chǎn)能力所限，地表水源嚴(yán)重不足，保證率低，作物需水量往往達(dá)不到豐產(chǎn)要求，大多年份不能達(dá)到設(shè)計保證率，農(nóng)作物減產(chǎn)常態(tài)化。為了滿足項(xiàng)目區(qū)作物灌溉需水要求，采用機(jī)井灌溉作為主要補(bǔ)充水源，地下水超采嚴(yán)重，采補(bǔ)失衡。

水源置換項(xiàng)目實(shí)施后項(xiàng)目區(qū)主要采用渠灌，利用地表水灌溉方式為“渠道（坑塘）—揚(yáng)水點(diǎn)—高標(biāo)準(zhǔn)管網(wǎng)—軟管—畦田”。經(jīng)計算，工程實(shí)施后，在平水年（50%保證率），項(xiàng)目區(qū)總灌溉用水量316.5 萬m3（按水泵出口計算）供水水源均為外調(diào)引江水?？梢詫?shí)現(xiàn)壓采地下水量292.4 萬m3。

通過對項(xiàng)目區(qū)內(nèi)坑塘清淤擴(kuò)容整治、河道渠系整治及水系連通，增設(shè)小型引提水源工程建設(shè)，可以增加當(dāng)?shù)氐乇硭昧浚顾Y源得到充分利用。同時增加外來水引蓄量，緩解項(xiàng)目區(qū)水資源不足的現(xiàn)象，減少地下水開采，使深層地下水源得到涵養(yǎng)，有效緩解由于超采造成的地面下沉現(xiàn)象，促進(jìn)水資源可持續(xù)利用與發(fā)展。

3.2 社會效益

項(xiàng)目區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品種植是全縣的經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，主要糧食作物為冬小麥、夏玉米等，經(jīng)濟(jì)作物以棉花為主，復(fù)種指數(shù)為1.5。另外項(xiàng)目區(qū)內(nèi)大豆、綠豆、甘薯等糧食作物，蔬菜、瓜果類經(jīng)濟(jì)作物也有零星地塊分布。項(xiàng)目實(shí)施后，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件將得到改善，形成相對完善的生態(tài)鏈，種植結(jié)構(gòu)得到調(diào)整，種植業(yè)總產(chǎn)值實(shí)現(xiàn)新增長。農(nóng)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化增值率得到提高，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)力的提高，有效推動了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營的進(jìn)程，確保農(nóng)民增收和農(nóng)經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展。

實(shí)施節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)項(xiàng)目，改變相對落后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和收入，符合國家對農(nóng)業(yè)的各項(xiàng)方針政策，關(guān)系當(dāng)?shù)厝罕姷那猩砝?。?xiàng)目的實(shí)施，可通過對水資源的優(yōu)化配置，節(jié)約和保護(hù)，改善項(xiàng)目區(qū)的生產(chǎn)和生活條件，對減輕農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，穩(wěn)定民心，增強(qiáng)團(tuán)結(jié)，減少用水矛盾和糾紛，有著不可替代的作用，且為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和項(xiàng)目區(qū)人民脫貧致富提供了有利條件，社會效益是顯著的。

4.結(jié)論

通過近幾年實(shí)施地下水壓采項(xiàng)目，減少了地下水開采量，增加了項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉地表水水量，改善了受水區(qū)水利設(shè)施條件。使深層地下水超采問題得到有效緩解，降低了地下水位下降速率和地下水位降落漏斗擴(kuò)張面積，為改善該地區(qū)地下水環(huán)境做出積極貢獻(xiàn)。同時也促進(jìn)項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、并提高小麥、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與品質(zhì)，深受群眾歡迎。項(xiàng)目的實(shí)施可有效解決因區(qū)域性、工程性缺水導(dǎo)致的灌溉水供需不平衡的問題，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展，為加快節(jié)水型社會建設(shè)提供有力的基礎(chǔ)保障。