地下水超采對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉環(huán)境影響及對(duì)策

張玉春

摘要：地下水超采對(duì)灌區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境造成不良影響，必須采取有效措施加以控制和改善。介紹判別地下水超采的常用方法，闡述地下水超采對(duì)灌區(qū)環(huán)境的影響，并提出相應(yīng)的對(duì)策，以強(qiáng)化地下水管理與保護(hù)，指導(dǎo)水資源的合理開發(fā)利用。

關(guān)鍵詞：水資源；地下水；超采；影響；對(duì)策

中圖分類號(hào)：P641.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2014）03-0049-03

地下水過量開采，導(dǎo)致水位持續(xù)下降等一系列生態(tài)環(huán)境問題出現(xiàn)。在排水缺乏條件下，灌區(qū)內(nèi)部長(zhǎng)期使用含鹽的地下水進(jìn)行灌溉，使得地下水礦化度增加，土壤鹽漬化加劇，灌區(qū)邊緣天然植被退化，沙丘向灌區(qū)推進(jìn)。因此，必須采取有效措施，嚴(yán)格控制地下水超采，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1 灌區(qū)地下水超采判別方法

判別流域或地區(qū)地下水是否超采常用的辦法有：1） 根據(jù)流域或地區(qū)地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料，判斷地下水是否超采和地下水的超采量；2） 根據(jù)地下水可開采量和地下水的開采系數(shù)，判別地下水是否超采；3） 根據(jù)水資源開發(fā)利用率、耗用率和地下水開采量與地表水供水量比，判斷地下水是否超采；4） 根據(jù)灌區(qū)地下水與地表水供水比和地下水可采資源量與地下水補(bǔ)給量的比值，在已知地下水補(bǔ)給量的情況下可以確定地下水可采量。

2 地下水超采對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉環(huán)境的影響

2.1 地下水位下降，形成地下水漏斗和地面沉降

我國(guó)北方地區(qū)由于地下水的超采，使得地下水位大幅度下降，形成地下水位下降漏斗。新疆天山北坡奇臺(tái)縣的地下水超采嚴(yán)重，超采區(qū)面積為1 198 km2；米泉縣超采區(qū)面積為140 km2。奇臺(tái)縣年平均地下水位埋深已達(dá)到20.16 m；阜康縣三工河沖洪積扇地區(qū)地下水位持續(xù)下降，地下水埋深由1978年的26.00 m變化為2000年的38.00 m；五家渠灌區(qū)103團(tuán)平均埋深由1981年的4.98 m變化為1995年的10.42 m。新疆東疆哈密的超采區(qū)面積約1 000 km2；吐魯番超采區(qū)面積為600 km2，與20世紀(jì)80年代相比地下水位下降了20.00～30.00 m。

2.2 提水費(fèi)用增加，含水層枯竭

地下水超采導(dǎo)致地下水位下降和地面沉降，對(duì)農(nóng)田灌溉產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。由于地下水位持續(xù)下降，水井提水揚(yáng)程加大，出水量減小，使得水井運(yùn)行費(fèi)用大幅度增加，提水成本成倍增長(zhǎng)。新疆天山北坡一些灌區(qū)，20世紀(jì)70年代時(shí)水井可以自流，由于地下水位下降，80年代井深達(dá)到100 m，90年代達(dá)到120～130 m，目前已達(dá)到200 m。吐魯番盆地80年代井深只有20～30 m，采用離心泵抽水；現(xiàn)在井深達(dá)到120～150 m，甚至200 m，潛水泵要下到80 m才能抽水。

2.3 天然植被衰退，生態(tài)環(huán)境惡化

地下水位下降，使得土壤含水率降低，造成土地沙化。西北地區(qū)氣候干旱，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，非耕地的天然植被主要靠地下水的補(bǔ)給存活。地下水超采造成地下水位下降，導(dǎo)致天然植被衰退，生態(tài)環(huán)境惡化。

2.4 地下水礦化度增加，土壤鹽漬化加劇

由于大量開采地下水，水位下降，形成地下水位降落漏斗，周圍地下水向灌區(qū)補(bǔ)給，這樣不僅灌溉用的地表水帶來的鹽分無法外排，逐步向深層入滲，灌區(qū)周圍側(cè)向補(bǔ)給的地下水中的鹽分也在灌區(qū)聚集。在長(zhǎng)期大量利用地下水灌溉，又缺乏排水措施的情況下，水分騰發(fā)散失后，鹽分大部分留在土壤中，使土壤含鹽量和地下水的礦化度逐步增加，造成土壤鹽漬化的面積增大，致使土壤耕作層鹽分積累，導(dǎo)致土壤鹽漬化和農(nóng)作物減產(chǎn)。

3 解決地下水超采問題的對(duì)策

3.1 加強(qiáng)地下水、地表水統(tǒng)管

在河流流域范圍內(nèi)，不論是地表水還是地下水，其分布和開采條件都是上游優(yōu)于下游。河流上游地區(qū)耕地面積較少，水量比較充足，具有良好的地下水含水層，水質(zhì)相對(duì)較好；而下游地區(qū)含水層顆粒較細(xì)，單井出水量小，且水質(zhì)較差，有的地區(qū)地下水礦化度高，不宜用于灌溉。由于上游地區(qū)和灌區(qū)的上部具有引用地面水的優(yōu)越條件，且地面水的水價(jià)遠(yuǎn)低于開采地下水，因此往往大量引用地面水，造成上游地表水浪費(fèi)，而下游地表水資源緊缺、地下水嚴(yán)重超采。我國(guó)北方的甘肅河西走廊、新疆天山北坡和東疆各河流域，特別是下游地區(qū)，均普遍存在地下水超采、生態(tài)環(huán)境惡化的情況。造成地下水超采的根本原因在于地表水和地下水缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一管理。特別是農(nóng)用地下水的開采基本處于無管理的狀態(tài)，雖然打井需要得到水利部門的許可，但開采的水量無任何限制。因此，亟需在各河流域?qū)Φ乇硭⒌叵滤Y源施行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)配，嚴(yán)格控制地下水的超采，從根本上解決我國(guó)北方地區(qū)的缺水問題。

合理利用水資源，控制地下水超采，需要從全流域著手。因此，必須建立有權(quán)威性的流域機(jī)構(gòu)，根據(jù)流域水資源承載能力與當(dāng)前水資源開發(fā)利用情況，針對(duì)灌區(qū)存在的問題，制定流域長(zhǎng)遠(yuǎn)水資源開發(fā)利用規(guī)劃，兼顧社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，對(duì)上下游、各用水部門、各行業(yè)合理分配水權(quán)，對(duì)地表水地下水資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)配。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)全流域和全灌區(qū)地表水、地下水聯(lián)合運(yùn)用、統(tǒng)一管理，必須制定相應(yīng)的水價(jià)政策，實(shí)行地表水、地下水統(tǒng)一水價(jià)。在流域水資源承載能力的基礎(chǔ)上，根據(jù)用水已超過水資源承載能力的現(xiàn)實(shí)，確定工農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模和上下游灌區(qū)的適宜灌溉面積，切實(shí)調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，減少農(nóng)業(yè)用水量。

3.2 建立和完善地下水鹽動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是正確評(píng)價(jià)地下水資源的基礎(chǔ)資料，也是及時(shí)發(fā)現(xiàn)和掌握地下水超采情況，采取控制超采措施，避免超采對(duì)生產(chǎn)造成損失的基本依據(jù)。為此，在灌區(qū)建立并完善地下水鹽動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重要意義。灌區(qū)應(yīng)在總結(jié)以往水資源評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合地表水規(guī)劃，對(duì)地下水可采資源重新進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)地下水開發(fā)利用進(jìn)行規(guī)劃。

3.3 提高水資源利用效率

采用水利與農(nóng)藝措施相結(jié)合、工程措施與非工程措施相結(jié)合的綜合節(jié)水措施體系，提高水分生產(chǎn)效率，是解決地區(qū)水資源緊缺、地下水超采的根本途徑。田間非工程節(jié)水措施可以顯著減少無效蒸發(fā)量和提高水的生產(chǎn)效率，具有重要的節(jié)水增產(chǎn)作用，可以直接減少農(nóng)作物對(duì)水量的消耗量。田間水管理措施（節(jié)水灌溉制度）和農(nóng)業(yè)措施所產(chǎn)生的凈節(jié)水量是實(shí)際節(jié)省的水資源量，在渠系水有效利用系數(shù)為0.5的情況下，田間節(jié)水1 m3，則可自渠首少引水2 m3，因此，田間節(jié)水比渠系節(jié)水可以發(fā)揮更大的作用。旱作地區(qū)采取優(yōu)化灌溉制度，把有限的灌溉水量在作物生育期內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化分配，在各生長(zhǎng)階段控制對(duì)作物的水分供應(yīng)，加大土壤的調(diào)蓄能力，具有顯著的節(jié)水效果。旱作地區(qū)優(yōu)化灌溉制度一般可以節(jié)水30%～40%。在現(xiàn)有的地面灌水技術(shù)條件下，有些灌區(qū)田間工程不配套，土地不平整，畦田的面積較大，灌水不均勻，一次灌水定額為80～100 m3/667 m2；若采取土地平整，溝畦灌溉，可將灌水定額降低至50～60 m3/667 m2，節(jié)水效果非常顯著。

3.4 保持灌區(qū)鹽分平衡

灌溉水中都含有一定鹽分，且地下水的礦化度一般高于地表水，采用井渠結(jié)合灌溉時(shí)，必須要有一定的地下水排出區(qū)外，以保持耕層和灌區(qū)鹽分平衡。特別是長(zhǎng)期利用高礦化度的地下水進(jìn)行灌溉，已造成土壤鹽堿化的地下水超采區(qū)，必須減少地下水的灌水量，增加地表淡水的灌水量，以淋洗土壤中的鹽分，并通過水井或水平排水系統(tǒng)，將多余的鹽分隨地下水排出區(qū)外，防止地下水礦化度繼續(xù)增加，保證灌區(qū)土壤逐步脫鹽。

3.5 合理布局開發(fā)灌區(qū)地下水

北方平原和盆地灌區(qū)大量資料表明，地下水的補(bǔ)給主要來自降雨和灌溉水的入滲，垂直補(bǔ)給占總補(bǔ)給量的80%～90%。由于地下水地補(bǔ)給量是比較均勻地分布于整個(gè)灌區(qū)的，灌區(qū)的地下水開采也應(yīng)采取就地補(bǔ)給、就地開采的布井方式。除了沖洪、積扇潛水溢出帶和側(cè)向補(bǔ)給量較大的地區(qū)在較小范圍內(nèi)可采用水源地方式集中開采地下水外，一般在灌區(qū)內(nèi)不適于采取集中開采的方式，更不宜在城市集中開采地下水以解決城市全部的工業(yè)和生活用水問題。目前在一些灌區(qū)水資源開發(fā)利用規(guī)劃中，將灌區(qū)內(nèi)由于灌溉和降雨補(bǔ)給而獲得的地下水量與地表水一起分配給工業(yè)用水和生活用水，這種做法將會(huì)帶來嚴(yán)重的后果，因?yàn)榈叵潞畬又械牡叵滤c地表水不同，是不能任意從一個(gè)地區(qū)向另外一個(gè)地區(qū)轉(zhuǎn)移的。