《地下水的合理开发利用在南水北调中的作用二.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地下水的合理开发利用在南水北调中的作用二.doc（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、地下水的合理开发利用在南水北调中的作用二地下水的合理开发利用在南水北调中的作用二摘要： 在系统阐述地下水资源概念和地下水含水层特点的基础上，分析了南水北调受水区地下水开采现状，探讨了解决城市和农业地下水超采的措施，利用地下水超采形成的地下库容调蓄引江水和当地降雨径流、合理开发利用地下水提高水资源利用率和改造咸水、防止土壤盐碱化等在南水北调中的作用. 关键词： 南水北调 控制城市和农业地下水超采 合理开发地下水 改造利用咸水 4 严格控制受水区农业用水继续超采地下水南水北调工程的近期供水目标，主要是城市的生活和工业用水，同时兼顾农业和生态用水。解决农业缺水主要依靠发展节水灌溉和提高农业用水效率。
2、根据全国节约用水办公室，中国水利水电科学研究，水利部南水北调规划设计管理局南水北调节水规划要点，现状年农业用水的缺水量为55亿m3, 在继续超采地下水的条件下，201X年将达到48亿m3, 2030年达到25亿m3。如考虑年超采地下水量33亿m3在内，则现状年缺水量88亿m3,201X年缺水量为81亿m3,2030年为58亿m3。根据南水北调节水规划要点资料，201X年受水区农业节水量将达到1 8.3 亿m3 ,在继续超采地下水33亿m3的情况下，农业缺水量将减少为6 2.7亿m3, 2030年农业节水量将达到4 1.1亿m3, 地下水超采量可以减少为1 6.7亿m3。规划中提出分配给农业的处
3、理后的污水量201X年为1 6.72亿m3, 2030年为2 8.37亿m3，实际上目前（1999年）受水区污水排放量为6 3.54亿m3, 除少量经处理后用于城市外，大部分未经处理的污水已用于农业，其数量可能不小于南水北调工程实施过程中提供的处理后的污水量，这部分水量只能改善农业用水的质量，而不能显著增加水量。根据以上情况，自今至2020年以前仍将以每年33亿m3超采地下水，2021年至2030年之间地下水超采量将由33亿m3减少为1 6.7亿m3, 平均约为25亿m3。在这种情况下，至2030年受水区的地下水累计超采量将再增加800900亿m3,造成的危害将不堪设想。根据河北省资料 3，目
4、前海河流域平原区浅层地下水含水层疏干面积已达 1.05万km2以上，在维持目前的地下水超采水平的情况下，供水区内浅层、深层地下水位都将继续下降。山前平原区第二含水组201X年前石家庄地区、邢台市区、元氏县、宁柏隆漏斗区、永年和磁县等地将被疏干，石家庄以南的疏干区将连成一片。作为山前平原唯一后备水源的第三含水组会很快成为主要开采层。由于该含水组富水性差，地下水位下降速率将明显加快，继续超采将难以为继。深层承压水本应作为应急用水或后备水源，继续用于农业将造成更加严重的后果。为了防止生态环境进一步恶化，应和城市工业和生活用水一样，根据国家水法严格控制农业用水超采浅层水，禁止开采深层水。为了解决农业缺
5、水问题，应通过调整农业结构、采取综合措施提高单方水生产效率等，进一步加大农业节水力度和适当增加分配给农业的处理后污水回用量。海河南系等地区资源性缺水，地表水缺乏，浅层地下水有咸水覆盖，深层又已严重超采，这些地区农业缺水量应当由南水北调工程供水解决。解决农业缺水和地下水超采问题具有公益性质和社会效益、生态效益，投资应由国家负担。5 充分利用受水区由于地下水超采形成的地下库容，调蓄当地地表径流和引江水的来水量，增加枯水期和年份对对城乡的供水量和改善恢复生态环境 5.1 利用当地地表径流回补地下水根据南水北调工程总体规划资料，南水北调中线沿线河南、河北段地下水埋深如图 1、图2 所示，由于地下水的超
6、采，水位下降，受水区已形成巨大的地下库容 4 5。南水北调中、东线受水区降水量在500600 mm以上，充分利用降水和地表径流进行灌溉和回灌地下水是解决地下水超采的重要途径之一。根据河北省19941999年地表水和地下水资源的利用情况，虽然地下水持续超采，见表3 6，地下水的开采量占总供水量的74%，但地表水用水量仅占总供水量的26%，实际利用的地表水量为5 6.15亿m3, 仅占总径流量13 1.98 亿m3的4 2.5%，尚有5 7.5%的地表水资源无效流失，表明通过田间拦蓄降雨和利用沟渠、坑塘、湖泊调蓄地表径流，进行人工回灌，增加地下水的补给仍有一定潜力。应采取综合措施加大田间降雨和地表
7、径流的入渗，增加地下水的补给，拦蓄和调节地表径流，充分利用水资源，缓解地下水的超采。 5.2 利用腾空的含水层调蓄引江水和处理后的污水回补地下水根据南水北调中线工程初步可行性研究报告资料，丹江口水库19561985年逐年可调水量差别很大，变化于6 3.5 亿m3 和 21 7.7亿m3之间，平均为14 4.6亿m3 。中线和东线工程年内不同季节可调水流量也有显著差异。南水北调中、东线工程连通了长江、淮河、黄河与海河四个流域，由于各流域属于不同雨区，来水丰枯差别较大，除流域之间存在以丰补歉的可能外，还可以在汉江和长江的丰水季节和年份增加调水量，利用受水区巨大的地下库容进行调蓄，既可以回补地下水，
8、改善生态环境，又可以增加枯水时期向受水区的供水量。根据华北平原的实践经验，引地表水回灌地下水含水层的最好方式是结合农田灌溉进行。由于灌溉渠系和田间灌水分布面广，补给强度大，不仅投资少、回灌效果显著，还可以发挥灌溉增产的效益。为了充分发挥地表水灌溉补给地下水的作用，田间灌溉渠系不宜进行防渗，丰水季节并应适当加大灌水定额。 5.3 关于改善深层承压含水层地下水超采造成的生态环境问题根据粗略估计在425 亿m3深层承压水的超采量中，约有200 亿m3来自弱透水层和含水层的压密固结、形成地面沉降而释放的水量，约150 亿m3来自越层补给，除来自浅层淡水的少部分越层补给水量是可以恢复补偿的水量外，其他都
9、是动用的储存量，难以补偿和恢复。承压含水层深埋地下，人工补给只有通过水井注水，由于水井注水单位时间内可以回灌的流量，仅有抽水流量的1/31/2，造价高，收效小，且易阻塞，一般水井回灌仅适用于城市工业储热和储冷的空调用水。海河中东部平原的大部地区，深层承压含水层上部有咸水覆盖，越层补给的咸水难以利用，依靠浅层淡水区的天然降水入渗越层补给，为量有限，难以恢复。因此，应十分珍惜保存现有宝贵的深层地下水资源的储存量，以备南水北调供水不足或其它特殊情况时应急之用。 6 渠水灌区井渠结合合理开发利用地下水进行灌溉是农业节水的重要措施 6.1 井渠结合灌溉的作用南水北调工程实施的原则是先节水后调水，开源节流
10、是灌溉节水的重要措施。半湿润地区采用井渠结合可以充分利用降雨入渗和地表水灌溉渗漏对地下水的补给，提高水的利用率，达到节水的目的。井渠结合灌溉可以根据不同季节对作物需水和控制地下水位的要求，有计划地安排井灌与渠灌的灌水量和灌水时间，达到既利用地下水又防止土壤盐碱化的作用。干旱半干旱地区降水稀少，蒸发强烈，为了淋洗积累的盐分和保证春播前土壤墒情，常在生长期末的秋季进行大定额的秋浇，通过井渠结合控制地下水位，则可以减少秋浇定额，达到节水的目的。河南人民胜利渠灌区、陕西泾惠区灌区采取井渠结合，开发利用地下水，提高了灌溉水的利用率，发挥了节水效果，同时也降低了地下水位，控制了土壤盐渍化，对农业增产和地区
11、经济的发展发挥了重要作用。但目前北方一些地区，由于地下水的过量开采，也出现了水位持续下降等一系列生态环境问题。因此，在地下水的开发利用中必须保持采补平衡，严格控制地下水的超采。 6.2 灌区地下水与地表水供水量的适宜比值井渠结合灌区地下水与地表水供水必须采用适当的比例，除保证耕地农作物用水要求外，也需要使周边非耕地保持适当的地下水埋深，以维持天然植被的存活。为了灌区的持续发展，还需要满足地下水采补平衡，盐分排补平衡的要求，既要避免地下水超采，水位下降，又要防止地下水位过高，造成灌区土壤积盐。我国北方地区，气象、土地利用和水文地质条件有很大差异，特别是降雨量和土地利用条件差别很大。各地地下水补给
12、排泄条件也有很大差异，因此，各地适宜的地下水开采量与地表引水量的比例也应是不同的，应根据各地的具体条件参考典型地区的经验确定。 （1） 半湿润地区河南人民胜利渠灌区（农田灌溉研究所和河南省人民胜利渠科研中心资料）和陕西泾惠渠灌区经验 7：在降雨量多年平均540 mm600 mm和将地下水位控制在 2.54 m的条件下，除区外地下水的侧向补给外，利用地下水灌溉与地表水灌溉用水量的适宜比值为0.40.6。 （2） 干旱地区灌区经验：西北干旱地区生态环境脆弱, 降雨稀少,蒸发强烈，天然植被主要靠地下水补给的水量而存活。为了保持灌区和周边地区的生态平衡，灌区采用的地下水与地表水用水比例除满足耕地的水资
13、源供需平衡外，还必须满足生态需水和天然植被对地下水位的要求。根据新疆三工河流域灌区和叶尔羌河灌区等地经验（根据新疆水利厅和新疆农业大学资料），在降水量为150250 mm的情况下，除区外地下水的侧向补给外，灌区内地下水的可开采量与地表水引水量的适宜比值为0.150.25，在降水量为 50 mm以下时，灌区地下水可开采量与地表水引水量的适宜比值为 0.100.15以下。 6.3 南水北调受水区渠灌区实行井渠结合灌溉的节水潜力根据表1 海河流域地下水补给量和实际开采量资料，虽然大部地区浅层地下水已超采，部分地区尚有盈余的地下水补给量。黄河流域的宁蒙灌区仍有一定的开发利用潜力。 1) 黄河中下游河南
14、和山东引黄灌区地下水开发利用潜力黄河上中游大型灌区,包括河南和山东引黄灌区等,现状灌溉面积和灌溉用水量,以及井渠结合灌溉后井灌可用水量如表4所示。2) 黄河上中游大型灌区井渠结合节水潜力黄河上中游大型灌区,包括宁蒙灌区和汾渭平原灌区等,现状灌溉面积和灌溉用水量,以及井渠结合灌溉后井灌可用水量如表5所示。7 开发利用地下咸水和改造海河平原东部咸水层海河平原矿化度为23g/L的地下微咸水面积 2.15万km2,补给资源量约22亿m3以上，35 g/L的半咸水约10亿m3左右，而目前微咸水利用量仅有 6.6亿m3，南水北调工程通水以后，利用微咸水和半咸水尚有很大潜力。咸水区应相机调引淡水，采取咸淡轮
15、灌、咸淡混灌等方式，进行微咸水的开发利用与改造。我国河北南皮利用46 g/L和24 g/L的微咸水灌溉连作的小麦玉米,创造了比不灌溉的旱作增产 1.2 1.6倍的成功经验 7。半湿润地区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盐分，保持土壤盐分平衡。开发浅层微咸水，可以减少深层和浅层地下的超采量和地表水的引水量。黑龙港和运东平原区大部有咸水覆盖，在开发利用前，地下水位高，降雨和灌水对地下水的补给，全部消耗于潜水蒸发，不能利用。开发利用潜层咸水可以腾出地下库容，调蓄降雨和引江水的入渗水量，淋洗表层土壤中原有的和由于灌溉而带来的盐分，结合排水使土壤逐步脱盐。为了加速这一过程，根本
16、解决地区的缺水问题，应向地区农业提供必要的引江水与抽取的微咸水咸水搀混后进行灌溉，结合地表水和雨水淋洗，降低浅层咸水-微咸水的矿化度，逐步将咸水层改造为可利用的淡水层，增加地区的地下水可采资源量。8 受水区引水渠两侧开发利用地下水防止土壤盐碱化南水北调工程东线黄河以北主要通过原有河道和新开挖的渠道输水，大部渠道不进行衬砌，输水线路长、流量大，位山至南运河段流量200150 m3/s,南运河至北大港为150100 m3/s。根据北方许多灌区经验，引水渠道的渗漏将引起地下水位的上升，招致土壤的次生盐渍化。1958年人民胜利渠灌区共产主义渠引水后仅50多天，渠道两侧水位上升范围已达到1 500 m以
17、上。废黄河以北地区，海河南系河北省东部地区地下水水质差，土壤含盐量高，在引水渠长期输水的情况下，存在局部地区土壤盐碱化的威胁，在临近渠道的地区开发利用地下水进行灌溉，不仅可以防止土壤盐碱化，还可以起到逐步改造咸水层的作用。9 结 语1) 南水北调受水区地下水超采严重，为了防止生态环境进一步恶化，应严格控制地下水继续超采。2) 在洪水期和丰水年应多引长江水，利用地下水超采形成的地下水含水层的巨大库容，对当地地表径流和引江水进行调蓄，使之发挥更大的供水能力，并逐步回补地下水源，改善生态环境。3) 在目前规划的城市地下水供水中仍有相当部分是挤占农业用水，南水北调工程实施后应归还给农业。4) 在农业供
18、水缺水量中尚未包括每年至少33亿m3的地下水超采量，如继续超采，后果将不堪设想，应严格控制超采。海河南系资源性缺水，地表水缺乏，浅层地下水有咸水覆盖，深层又已严重超采，这一地区采取节水措施后的农业缺水量应由调水解决。解决农业缺水和地下水超采问题具有公益性质和社会效益、生态效益，投资应由国家负担。5) 在地下水有潜力的渠灌区实行井渠结合、合理开发利用地下水可以减少地表水灌溉引水量，达到节水的目的。6) 地下水咸水区结合调水开发利用地下水，可以逐步改造咸水、开辟新的水源。7) 废黄河以北引江水渠道附近地区，开采地下水可以降低地下水位，防止土壤次生盐碱化。8) 地下水的合理开发利用在南水北调中可以发
19、挥重要作用，建议在工程的具体规划设计中给予足够的重视和妥善安排。 参考文献 : 1 陈宁生,赵秀兰等.黑龙港地区深层地下水的开发利用J.地下水开发利用与管理C.1995,电子科技大学出版社. 2 李雪静.泾惠灌区地下水合理开发利用分析研究J.地下水，201X,22 (4). 3 张风林.河北省地下水超采状况堪忧 南水北调势在必行J.河北水利水电科技，201X, 1. 4 余强，赵云章,苗晋祥等.南水北调中线工程地下水库的基本特征与调控管理J.水科学进展，201X,14 (2). 5 刘昌明.发挥南水北调的生态效益 恢复华北平原地下水J.南水北调与水利科技，201X,1 (1):17-19. 6
20、 英若智,赵玲.河北省地下水超采现状及其对策J.水利规划，1998,增刊. 7 方生,陈秀玲，浅层地下咸水利用与改造的研究C.第30届国际地质大会论文集，.1998,2 2. 8 郭永海，沈照理等.从地面沉降论河北品观平原深层地下水资源属性及合理评价C.The functions of rational development of groundwater resources in South to North Water Transfer ProjectAbstracts：In this paper, on the basis of the systematically clarified
21、concepts of groundwater resources and the characteristics of groundwater aquifers, the present situation of groundwater exploitation in the water receiving areas of the South to North Water Transfer Project is analyzed, the measures for the control of groundwater overdraft, and the effects of storag
22、e and regulation of local rainfall runoff and water diverted from Changjiang River, rational development of groundwater and utilization of saline groundwater for the promotion of the water use efficiency and salinity control in the South to North Water Transfer Project are investigated. Keywords：South to North Water Transfer; Control of groundwater overdraft in urban and rural areas; Rational utilization of groundwater resources; exploitation and desalinization of saline groundwater.