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第 4卷增刊 2 0 0 6年 6月 南水 北调与水利 科技 S o u t h - t o - N o r t h Wa t e r T r a n s f e r s a n d Wa t e r S c i e n c e 8 L T e c h n o l o g y Vo 1 ． 4 S u p p ． J u n 2 0 0 6 开采浅层水 增雨水入渗 引河水补源 水可持续用 万宝林 ，肖俊青 河北省南皮县水务局， 河北 南皮 0 6 1 5 0 0 摘要南皮县淡水资源严重短缺， 制约工农业与经济社会的发展。春季开采浅层地下水包括微咸水和半咸水抗旱灌 溉， 腾出地下含水层空间； 汛期增加降雨入渗， 减少径流流失， 防渍防涝， 把时空分布不均的天然降雨转化为地下水资 源； 秋冬利用河道沟渠引蓄河水补源， 淡化地下水质， 增加地下水可采量。地上水地下水联合运用， 保持水资源采补平 衡。实现旱涝碱咸综合治理、 水资源可持续利用与经济社会可持续发展。 关键词 开采浅层地下水； 微咸水和半咸水； 地下水埋深临界动态； 增大降雨入渗； 防涝防渍； 引蓄河水补源； 水资源采 补平衡 中圈分类号T V2 1 3 ； P 6 4 1 ． 8 文献标识码 A 文章编号1 6 7 2 1 6 8 3 2 o 0 6 增刊一 0 0 3 2 0 4 M a ki n g W a t e r Re s o u r c e s Su s t a i na b l e b y Us i ng Sh a l l o w Gr o u nd wa t e r， l i n f a l l a nd Di v e r t e d Ri v e r W a t e r W AN B a o - l i n ， XI AO J u r r q i n g Na n p i C o u n t y Wa t e rA f f a i r s Bu r e a u o f胁 P r o v i n c e ，Na n p i 0 6 1 5 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t S e rio u s s h or t a g e o f wa t e r r e s o u r c e s i n Na n p i Co un t y r e s t ri c t s i t s s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t ．I t i s n e s sar y t o e x p l o i t s h a l l o w g r o u n d wa t e r i n c l u di n g br a c ki s h a n d s e mi - s a l i n e wa t e r f o r i r rig a t i o n，v a c a t i n g t h e s p a c e o f a q u i f e r ；t o i n c r e a s e r a i n f a l l i nf i l t r a t i o n i n flo o d s ea son，r e d u c i ng l o s s of s u r f a c e r u n o f f a nd p r e v e n t i n g wa t e r l o g g i ng ，t o t u r n t he n a t u r e r a i n f a l l u n e v e n l y d i s t rib u t ed i n t i me a nd s p a c e i n t o g r o u nd wa t e r r e sou r c e s ； t o div e r t ri v e r w a t e r for r e c h a r g i ng wa t e r sou r c e f r o m u p s t r e a m ri v e r s i n a u t u mn a n d w i n t e r ；t o c o n j u n c t i v e u s e o f s u rfa c e a nd g r o u n d wa t e r ； t o r e a l iz e c o mp r e h e n s i v e c o n t r o l o f s a l i n e - a l k a l i n e ，d r o u g ht a nd wa t e r l o g g i ng f o r t he s u s t a i na b l e d e v e l o p me n t ． Ke y wo r d s t o e x pl o i t s h a l l o w g r o u n d wa t e r ；b r a c ki s h an d s e mi - sal i n e wa t e r ；g r o u n d wa t e r d e p t h；c rit i cal dy na mi c ；t o i n c r e a s e r a i n f a l l i n f i l t r a t i o n； wa t e r l o g g i ng c o n t r o l ；wa t e r r e sou r c e s b a l a n c e 南皮县位于河北省黑龙港东南部运东地区， 属季节性半 干旱半湿润大陆性季风气候。多年平均降雨量 5 8 7 ． 6 l n l n ， 多 年平均蒸发量 2 1 8 5 ． 9 1 “D _ r n ， 是降雨量的 3 ． 7 倍。降雨年内分 配不均， 主要集中在汛期 7 9月份 ， 汛期降雨量占全年降 雨量的 7 3 。形成春旱夏涝， 秋冬又旱，旱涝交替。汛期降 水是南皮县水资源的主要来源， 但是由于近年来上游地区工 农业的发展用水量增加 ， 春季河水断流， 地上水资源相应减 少， 地下水成为南皮县工农业用水的主要水源。根据 南皮县 水资源评价 成果， 全县可利用水资源总量为 7 2 2 7 ． 3万 ， 其中 3 8 是微咸水、 半咸水和咸水。淡水资源的严重短缺， 已成为全县工农业发展的主要制约因素。缓解水资源供需矛 盾， 应大量开采浅层地下水 包括 2 ～3 g ／ L微咸水和 3 ～5 g ／ L半咸水 发展灌溉 ， 腾出地下库容， 增大降雨入渗， 发展沟 渠配套和坑塘建设， 拦蓄利用河水和渗漏水量， 增加地下水调 节资源量， 实现水资源的采补平衡和农业的可持续发展。 1 开采浅层地下水抗旱增产 南皮县水资源严重短缺， 人均水资源量 2 6 9 r n 3 ， 亩均水 资源量 1 2 0 。冬小麦生长期全部处于旱季， 春季降雨仅 占 全年降雨量的8 ． 8 ， 且大部分为无效降雨。此时又无地上 水源， 因此抗旱灌溉全部依靠地下水。南皮县从 2 O世纪 6 O 年代开始利用地下水， 7 O年代大量开采地下水抗旱灌溉， 地 下水 已成为工农业生产和社会发展的主要水源。受地质历史 时期干旱气候条件和大陆盐渍化及海水入侵的影响， 区域内 形成大面积的咸水 区。辖区面积 7 8 4 ． 4 5 k m2 ， 咸水面积 占 4 8 ， 全县可利用水资源总量 7 2 2 7 ． 3万 ， 微咸水、 半咸水 和咸水为2 7 5 8 ． 8万 ， 占总量的 3 8 ， 见表 1 。咸水长期 赋存地下弃置不用， 占据地下含水层， 影响降雨和地表径流及 拦蓄地上水的入渗， 而且咸水在春季强烈蒸发浓缩在土壤表 层， 造成土壤盐碱化 。2 O世纪 8 O年代 ， 河北省水利科学研究 所在南皮县的科学实验， 突破了利用咸水灌溉技术。用 2 ～3 g ／ L微咸水和 3 ～5 g ／ L半咸水， 在干旱时给作物浇关键水， 能降低土壤溶液浓度， 减少土壤溶液渗透压， 作物因得到必需 收稿 日期 2 0 0 5 - 1 1 - 2 6 作者筒介 万宝林 1 9 5 6 - ， 男， 工程师， 主要从事农田水利建设和水资源管理工作。 3 2 ‘ 盈置墨 维普资讯 万宝林等 开采浅层水 增雨水入渗 引河水补源 水可持续用 表 1 南皮县水资源可利用■ 的水分补充而增产。据十年定位观测， 微咸水 、 半咸水灌溉小 麦、 玉米连作，亩产 4 6 4 5 5 7 k g ， 比不灌的旱作增产 1 2 0 ～ 1 6 0 。因浇咸水带给土壤的盐分 ， 在有排水条件下， 经汛期 降雨及灌淡水时能淋洗排走， 土壤不发生积盐。使全部生长 在旱季需水最多的小麦， 因能浇上关键水而增产， 使年年春旱 的玉米、 棉花， 因浇上播前水而保全苗。1 9 8 3年利用咸水灌 溉成果， 引进联合国 I F AD贷款， 治理南皮县中部盐碱低产 田， 建立农业开发项目区， 使灌溉面积增加 1 倍， 农业产值和 人均收入增加了 3 倍。咸水灌溉在本县得到应用推广， 1 9 8 6 年至 2 0 0 4 年， 累计开采浅层地下水 7 ． 5亿 m3 ， 其中微咸水和 半咸水 3 ． 6 亿 m3 ， 年平均开采 4 1 6 2万 m3 。至 2 0 0 4年全县 已发展各类机井 8 1 3 7眼， 井灌面积达 2 ． 3 7万 h m2 ， 促进了 全县农业的可持续发展。全县粮棉总产分别由 1 9 8 6年的 1 O 3 0 1 ． 8万 k g和 6 7 9 ． 0 万 k g ， 增加 到 2 0 0 4年的 1 3 5 4 9 ． 7万 k g 和 1 3 1 4 ． 4 万 k g 。2 0 0 4年农业总收入 7 6 2 4 5万元 ， 人均纯收 入 2 5 5 0元， 比 1 9 8 6年分别增长 4 ．4倍和 7 倍 。详见表 2 。 表 2 南皮县农业生产的发展与经济收入 要原因。在田间建立排灌配套工程， 调控地下水埋深在临界 动态。在春季抽取浅层地下水包括微咸水和半咸水发展灌 溉， 在汛前将地下水埋深调控在 4 ～5 m以下。能减少潜水蒸 发， 腾出地下库容， 加大汛期雨水入渗， 增补地下淡水， 是防治 渍涝的有效途径。实验研究表明， 地面径流随地下水位下降 而减少[ 引。1 9 7 4 1 9 7 7 年， 雨前地下水埋深 1 ． 1 ～1 ． 2 5 m， 次 降雨量 1 5 6 2 3 6 IT lI T l ， 产生径流 1 8 4 7 I T l I T l ， 发生严重涝灾； 1 9 8 4 1 9 8 7 年 ， 地下水埋深 2 ． 7 ～4 ． 6 m ， 次降雨量 8 8 2 3 0 I T l I T l ， 产生径流 O ～3 O删m L ” 。地下水埋深在 1 ～5 m范围内， 每降深 1 m地表径流减少 1 2 2 5 n l lT l 。 2 0 0 3年春旱， 南皮县开采浅层水、 微咸水和半咸水 4 9 0 0 万 m3 ， 用 以抗旱灌溉 ， 地下水埋深在汛前调控在 5 m以下 。7 月 2 3日潞灌、 寨子两乡镇 8 h分别降雨 1 1 8 mm和 1 6 0 I T l I T l ， 雨后田间没有积水， 降雨全部入渗。7月 3 0日全县普降大到 暴雨， 鲍官屯、 大浪淀、 冯家 口三乡镇 ， 2 0 h降雨分别达到 1 3 9 n 1 m、 1 7 6 n 1 m和 1 5 1 ． 1 n 1 m， 因汛前腾出地下库容， 雨后 1 2 ～ 2 4 h内降雨全部回补地下， 地下水埋深由 5 ． 8 m回升到 4 ． 3 m， 上升了 1 ． 5 m。暴雨不但没对农作物产生危害， 反而补足 了土壤水份， 有利于作物的生长。1 0月 9日至 1 1日， 全县降 雨最小的潞灌乡达到 1 2 3 r n r n ， 最大的城关镇达到 1 8 9 ． 6 I T l I T l 表 3 。由于工程配套， 汛前地下水位调控得当， 暴雨没有造 表 3 南皮县 2 0 0 3年各乡镇大雨暴雨及面降水量 2 增大 降雨入渗 ， 防治渍 涝 ，淋洗盐碱 成危害。 除大浪淀乡原自 然洼淀局部有5 ～ 1 5 c m积水外 大 地下咸水过-X - ． 期弃置不用， 占据潜水地层空间， 地下水 浪淀旧址和祁家洼 ， 其余八乡镇降水全部在 1 2 2 4 h内入 得不到合理调控利用， 影响雨水的入渗转化， 是发生涝灾的主 渗， 积水排入沟渠加以拦蓄利用和补源， 因此地下水埋深由汛 盘目目譬3 3 维普资讯 第 4 卷 增总第 3期 南水北调与水利科技 2 0 0 6年增刊 前的 4 ． 3 m 回升到 2 ． 5 m左右 ， 上 升 1 ． 8 m 图 1 。通过汛前 利用浅层地下水， 腾出地下含水层 ， 加大了降雨入渗补给量 ， 将三次大、 暴雨近 2 ． 6亿 m3 雨水， 全部蓄纳地下 ， 或用于灌 溉， 防止了渍涝灾害， 将雨水转化为可利用的水资源。在有排 水条件下， 把过去雨涝淹地、 涝后返盐的不利因素， 转化为伏 雨洗盐、 涝后排咸的有利条件， 从而大面积盐碱地土壤脱盐。 南皮农业开发项 目区， 经过 2 O年治理， 盐碱地面积只剩下 1 0 6 3 h m2 ，比 1 9 8 4年减少 了 3 ／ 4 表 4 。 表 4 南皮县农业开发项 目区盐碱地面积变化 h m2 3 引蓄河水补源 。 保持水资源采补平衡 春旱多风， 夏热多雨 ， 秋干晴燥， 冬寒少雪 ， 是本县的气候 特点。春季河道断流， 地上水资源短缺 ， 已成为本县的严峻现 实。但在汛期和秋冬两季仍有一定 的河水来源， 利用河道沟 渠坑塘加以拦蓄， 可使春季抽取浅层地下水腾出的地下含水 层得到补充。河水补给地下， 可淡化地下水质， 增加地下水资 源可采量， 促使地下水资源采补平衡。2 0 0 3年春旱， 1 5月 份累计降雨 7 3 ． 9 r n l n ， 其中 3 ～5 r n l n的降雨 3次， 5 ～1 0 r n l n 的降雨 2次， 1 2 r n l n降雨 1次， 超过 2 0 r n l n降雨 1 次 ， 其余均 为无效降雨。在春季利用机井抽取浅层地下水、 微咸水、 半咸 水 4 9 0 0万 m3 抗旱灌溉。汛前将地下水埋深降至 5 m以下， 腾出地下含水层空间， 汛后 9 1 2月份从漳卫新河、 南运河 包括引黄河水 、 宣惠河引蓄河水 5 5 8 5 ． 9万 l l l 3 ， 用于回灌 和补源 ， 回灌 面积达 到 8 4 2 0 h m2 ， 地下水 埋深 由汛前 的 l 窿 世 g 赋 到 5 ． 8 m回升到 2 ． 5 m， 增加地下水调节资源量 4 7 0 6 ． 7万 m3 。 2 0 0 4 年我县加大了河水引蓄量， 从 6月至 1 2月共引蓄地上 水 6 7 5 2 ． 3万 m3 ， 农业灌溉面积达到 9 5 0 0 h m2 ， 地下水埋深 全年保持在 2 ． 8 ～2 ． 9 m之间。降雨及引蓄河渠淡水回补地 下水 ， 淡化 了地下水 质 ， 经 在地下水 监测 区取水 化验 ， 汛后 较 汛前、 雨后较雨前地下水都不同程度地有所淡化 表 5 。南 皮县从 1 9 8 4 --2 0 0 4年利用沟渠河网及坑塘， 从漳卫新河 、 南 运河 包括引黄河水 、 宣惠河引蓄上游雨洪客水 ， 共计 5 ． 2 7 亿 m3 ， 用于回灌和补源， 年平均拦蓄 2 6 4 0万 l l l 3 。2 O年的实 践证明， 引蓄河水回灌补源， 可使在春季开采地下水腾出的地 下库容得到补充， 地下水得到回补， 地下水质有所淡化 ， 增加 了地下水的可采量， 使地下水资源达到周年或年际间的采补 平衡 图 1 。 图 1 南皮县 2 0 0 3 --2 0 0 4 年降雨量、 引河水量与地下水位埋深过程线 ＼ 咖 廷 维普资讯 万宝林等 开采浅层水 增雨水入渗 引河水补源 水可持续用 4 结语 南皮县淡水资源严重短缺。缓解水资源的供需矛盾， 保 持水资源的采补平衡， 应立足于合理调控利用本地水资源。 调整农业种植结构， 减少高耗水作物种植面积， 增加经济价值 高耐旱作物比例[ 3 ] 。推广节水技术， 发展节水灌溉。在干旱 季节开采浅层地下水， 包括微咸水和半咸水抗旱灌溉， 以满足 作物的用水需求。合理调控利用水资源， 将地下水埋深调控 在临界动态， 减少潜水蒸发 ， 提高水的利用率， 汛前腾 出地下 库容， 增加汛期降雨入渗补给， 减少地表径流流失， 防治渍涝 灾害， 淋洗土壤盐碱， 把降雨转化为地下水资源。利用河道沟 渠网络和坑塘， 在汛期和秋冬两季拦蓄河水， 用于农 田灌溉和 地下水补源， 增加地下水可采资源量， 淡化地下水质。实现地 下水地上水联合运用， 多种水资源合理配置， 水资源采补平 衡， 旱涝碱咸综合治理 。以水资源的可持续利用， 支持经济社 会的可持续发展。 参考文献 [ 1 ] 方生 ， 陈秀玲 ， 范振铎 ， 等．旱涝碱咸综合 治理 与生态环境 良 性循环[ J ] ．南水北 调与水利科技 ， 2 0 0 5 ， 增． 1 2 ． [ 2 ] 夏云程 ， 齐 卫芳． 合 理调 控地 下水 埋 深增 大水 资源 可利用 量． 1 9 85 ． [ 3 ] 万宝林 ， 肖俊青．水资源合理调控利用 ， 发展农业节水灌溉[ J ] ． 地下水 ． 2 0 0 5 ， 2 ． 下接 第 4 1页 3 模型的检验 用上述方法计算的土壤蒸散量其结果和实测值比较， 除 个别点 由于土壤蒸发器维修、 土柱换土造成土柱含水率分布 与自然状况不一致， 蒸散量受影响 相差较大外， 总的变化趋 势是一致的。以 1 9 8 6 和 1 9 8 7年为例， 月均值相差小于 1 0 ％ 的点占5 5 ； 月均值相差小于 2 0 的点占 8 0 以上， 年蒸散 量差值均在 1 0 以内。表明该模型能达到一定的精度。 综合上述分析， 本模型把“ 土壤一大气一植物” 三个系统 联系起来， 几乎考虑了影响作物蒸散量的所有因素， 而这些因 素又都不难从现有气象台站 日常观测资料 中得到， 为实际应 用提供了便利条件。 4 结语 1 计算机的普及为模型的数学计算创造了广阔的前景， 可以在短时间内计算出任一时段的土壤实际蒸散量， 进而推 算土壤的水分状况。而这些是土壤墒情预报和水资源调度急 需解决的问题。依据蒸散模型建立一个蒸散和土壤水分监测 系统对水资源极度馈乏的河北省尤其必要。 2 土壤蒸散涉及到多个学科， 模型的准确性、 可靠性还 要在以后的实际运用中进一步检验。 参考文献 [ 1 ] 裴步详． 蒸发和蒸散的测定与计算[ M] ． 北京 气象出版社， 1 9 8 9 ． [ 2 ] 施成熙． 农业水文学[ M] ． 北京 农业出版社 ， 1 9 8 4 ． [ 3 ] 涂大正． 植物生理学[ M] ． 长春 东北师范大学出版社 ， 1 9 8 9 ． 维普资讯