張茂盛 劉秉旺 彭志帆 趙鎖志

摘要：河套灌區(qū)地下水資源非常寶貴，對(duì)生態(tài)環(huán)境具有重要意義，地下水合理開發(fā)有助于灌區(qū)水資源可持續(xù)利用。文中通過對(duì)灌區(qū)地下水補(bǔ)給量、地下水適宜開采量以及整個(gè)灌區(qū)的水土資源平衡進(jìn)行分析，提出地下水合理開發(fā)利用模式。

由于黃河流域水資源供需矛盾加劇，國(guó)家對(duì)黃河水資源實(shí)行全流域統(tǒng)一管理，河套灌區(qū)未來引黃水量將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上減少20%，灌區(qū)用水矛盾將更加突出。灌區(qū)地下水位淺，有限的地下水日益受到重視，地下水合理開發(fā)將對(duì)灌區(qū)水資源可持續(xù)利用產(chǎn)生重要影響。因此，有必要對(duì)灌區(qū)地下水補(bǔ)給量、地下水適宜開采量以及整個(gè)灌區(qū)的水土資源平衡進(jìn)行分析，提出地下水合理開發(fā)利用模式。

關(guān)鍵詞： 河套灌區(qū) 潛水蒸發(fā) 均衡研究

一、地下水利用可行性

河套灌區(qū)灌溉渠道主要是土質(zhì)渠道，有些防滲工程損壞嚴(yán)重，渠系水利用系數(shù)和灌溉水利用系數(shù)僅為0.42和0.3。中等年份引黃水量52億m3條件下，計(jì)算出灌區(qū)地下水資源量19.8億m3，占引黃水量的38.1%。地下水實(shí)際開采量1.48億m3，只利用了7.5%。灌區(qū)規(guī)劃改造后，灌溉水利用系數(shù)預(yù)計(jì)達(dá)到0.52，中等年份引黃水量40億m3條件下計(jì)算出地下水資源量15.9億m3，地下水資源占引黃水量的39.7%。一部分地下水被植物直接吸收利用，地下水開發(fā)利用潛力仍很大[1]。同時(shí)，灌區(qū)地下水位較淺，潛水蒸發(fā)量大。灌區(qū)平均地下水埋深1.7m，其中5~10月地下水埋深僅為1.5m。非耕地區(qū)(占灌區(qū)面積的50%左右)潛水蒸發(fā)量達(dá)6.2億m3。灌區(qū)規(guī)劃改造后，地下水位預(yù)計(jì)下降0.3~0.5m。非耕地區(qū)潛水蒸發(fā)量5.1億m3。如果再考慮耕地地區(qū)的潛水蒸發(fā)量，地下水無效損失量非?？捎^[2]。實(shí)際上地下水開采利用是將無效的潛水蒸發(fā)量和排水溝排水轉(zhuǎn)化為有效的水資源。

二、地下水利用原則

首先應(yīng)根據(jù)地下水質(zhì)分區(qū)利用。河套灌區(qū)鹽堿化嚴(yán)重，地下水礦化度大于3g/L的咸水區(qū)面積約占總面積的一半。近期地下水利用以淡水區(qū)(礦化度<3g/L)為主，機(jī)井提水即可灌溉，水質(zhì)無需進(jìn)行處理。待條件成熟時(shí)，可以考慮咸水區(qū)的地下水利用，根據(jù)地下水質(zhì)，采用咸淡混灌或輪灌方式，保證作物及土壤不受鹽害。

河套灌區(qū)地下水由于水質(zhì)的因素, 將地下水礦化度小于2 g/L 作為可利用灌溉水,適用于各種作物的灌溉水源；地下水礦化度2~ 4 g/L 的水源，分作物、作物生育期灌溉。無論什么水質(zhì), 由于地下水灌溉和地表水灌溉水量的原因, 必須結(jié)合節(jié)水灌溉措施進(jìn)行。

其次，地下水利用量應(yīng)以灌區(qū)地下水周年采補(bǔ)平衡來確定。灌區(qū)降水量小，地下水補(bǔ)給主要是引黃水的滲漏，開采過度引起的后果非常嚴(yán)重。因此地下水開采量必須按周年采補(bǔ)平衡原理，同時(shí)考慮作物利用和開采系數(shù)，以補(bǔ)給量來限定開采量，這樣才能保證灌區(qū)水資源的可持續(xù)發(fā)展。

第三，地下水利用時(shí)水位降幅要適宜。地下水利用主要是將無效的潛水蒸發(fā)轉(zhuǎn)化為有效的水資源。根據(jù)河套灌區(qū)沙壕試驗(yàn)站潛水蒸發(fā)資料，當(dāng)?shù)叵滤唤抵恋孛嬉韵?m時(shí)，潛水蒸發(fā)量很小(如圖1)，已充分發(fā)揮了潛水蒸發(fā)的利用潛力。同時(shí)，為保證灌區(qū)牧草及生態(tài)需水要求，地下水位降幅要適當(dāng)，既可以明顯地減少潛水蒸發(fā)，又滿足牧草等作物生長(zhǎng)的需要。綜合上述分析，地下水位降深不宜超過埋深3m。

另外, 地下水利用應(yīng)與引黃水統(tǒng)一調(diào)配, 聯(lián)合利用。引黃水充裕時(shí)期引黃灌溉, 補(bǔ)給地下水, 引黃水緊張時(shí)期開采地下水, 緩解灌區(qū)局部用水緊張矛盾。此外, 開采地下水, 有效地調(diào)控地下水位, 還可以減輕土壤鹽堿化的威脅。

三、引黃水量、地下水開采量和地下水位關(guān)系

河套灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)為0.3，中等年份能引黃水量52億m3，占引黃水量的38.1%，實(shí)際開采量1.48億m3，占引黃水量的7.5%，灌區(qū)規(guī)劃改選渠道整治防滲后，灌溉水利用系數(shù)預(yù)計(jì)達(dá)到0.52，中等年份引黃水量40億m3條件下計(jì)算出地下水資源量14.7億m3，地下水資源占引黃水量的36.8%考慮到作物對(duì)地下水的利用外，地下水利用仍有巨大的潛力[3]。

引黃水量、地下水開采量和地下水位相互影響和相互作用，比如地下水位影響到潛水蒸發(fā)和作物灌溉定額，進(jìn)而影響到農(nóng)業(yè)用水量；引黃水量影響到地下水補(bǔ)給量，進(jìn)而影響到地下水開采量和地下水位。地下水補(bǔ)給量計(jì)算是一個(gè)反復(fù)試算過程。試算過程中考慮前面提到的原則，一是灌區(qū)引黃水量不超過河套灌區(qū)規(guī)劃的40億m3/a前提下，盡可能地利用引黃水；二是地下水開采利用量不超過地下水可開采量;三是開采條件下地下水位不宜降落地面以下3m。

地下水利用應(yīng)堅(jiān)持二個(gè)原則：一是灌區(qū)地下水周年采補(bǔ)平衡，二是地下水水位利用時(shí)降幅要適宜，僅以灌區(qū)淡水區(qū)為例（礦化度小于3g/L的地區(qū)，面積約占總灌區(qū)的一半），按周年采補(bǔ)平衡原理，同時(shí)考慮作物利用和開采系數(shù)，可以計(jì)算出中等年份地下水可開采量7.15億m3，為保證灌區(qū)牧草及生態(tài)需水要求，地下水位降幅要適當(dāng)，既可以明顯地減少潛水蒸發(fā)，又滿足牧草等作物生長(zhǎng)的需要，仍以淡水區(qū)為例，按均布井開采方式，中等年份地下水開采量94 m3/畝時(shí)，地下水位降至2.5m左右。

圖2清楚地表明隨著地下水開采強(qiáng)度的增加，地下水降幅隨之增大，當(dāng)開采強(qiáng)度達(dá)到1500m3/hm2時(shí)，地下水位降到地面下2.851m，接近開采的極限深度。因此地下水開采強(qiáng)度應(yīng)以1500m3/hm2為限。

四、結(jié)論

河套灌區(qū)地下水作為灌溉的補(bǔ)充水源，在引黃水量不足時(shí)，可以發(fā)揮重要作用。地下水利用主要集中在淡水區(qū)，應(yīng)堅(jiān)持采補(bǔ)平衡和井渠雙灌的原則，引黃水和地下水聯(lián)合利用，保證灌區(qū)水土資源可持續(xù)發(fā)展。地下水利用方式宜采用集中開采，做到“三畝補(bǔ)給，一畝開采”，并從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理三方面綜合論證，井群布置、井深、井距可通過小范圍的抽水試驗(yàn)研究確定。河套灌區(qū)地下水資源非常寶貴，且對(duì)生態(tài)環(huán)境具有重要意義，地下水利用應(yīng)科學(xué)規(guī)劃、論證，配套實(shí)施，合理開采，形成一套適合河套灌區(qū)的引黃水和地下水聯(lián)合利用模式。

參考文獻(xiàn):

[1]內(nèi)蒙古水文地質(zhì)觀測(cè)總站河套水文地質(zhì)分站.河套平原后套黃河灌區(qū)1978～1979年潛水動(dòng)態(tài)研究報(bào)告[R].1980:23－27.

[2]內(nèi)蒙古水文地質(zhì)觀測(cè)總站三湖河水文地質(zhì)站.三湖河灌區(qū)1960～1964年潛水動(dòng)態(tài)研究報(bào)告[R].1965:52－55.

[3]內(nèi)蒙古水文地質(zhì)隊(duì).內(nèi)蒙古自治區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)[R].2002:50－53.