滄州市農(nóng)業(yè)壓采深層地下水技術(shù)探析

賈玉玲 于瑞濤

2014年水利部 《關(guān)于推進(jìn)河北省地下水超采綜合治理試點的意見》中建議，深層承壓水除滿足人民群眾基本生活需水外，應(yīng)全部停止開采。滄州市屬資源性缺水地區(qū)，水資源短缺一直是制約著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主要瓶頸。據(jù)調(diào)查，我市年均開采深層地下水約7億m3，農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的80%左右，而灌溉水源以深層地下水為主，灌溉水利用系數(shù)平均為60%左右，以上是造成深層地下水超采的主要原因，因此，滄州農(nóng)業(yè)壓采深層地下水，是減少深層地下水超采的主要難點和瓶頸。為保證農(nóng)業(yè)壓采深層地下水工作的順利開展及實施，減少農(nóng)業(yè)灌溉對地下水的開采，遏制超采，修復(fù)地下水環(huán)境，實現(xiàn)我市水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，需開展滄州市農(nóng)業(yè)壓采深層地下水技術(shù)研究。

1. 現(xiàn)有農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)與灌溉用水情況調(diào)查分析

2013年滄州市農(nóng)用耕地面積1149.53萬畝，全年農(nóng)作物總播種面積1703.27萬畝，主要種植冬小麥、玉米、棉花、蔬菜、花生、大豆等。其中玉米面積最大,占年播種面積的40.1%；冬小麥次之，占34.1%；棉花第三，占9.5%；蔬菜第四，占7.8%；花生第五，占2.4%，大豆第六，占2.2%。其他作物共占3.9%。滄州水資源缺乏，地上水更為短缺，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)豐收更多是依靠地下水。據(jù)調(diào)查全市每年農(nóng)業(yè)灌溉用水量8.85億 m3，其中使用地下水 7.1億 m3，占80.2%。

2. 深層地下水的可替代水源分析

根據(jù)水利部、河北省水利廳有關(guān)文件精神，未來深層地下水不用于農(nóng)業(yè)灌溉。另根據(jù)南水北調(diào)有關(guān)規(guī)劃，引江水也不用于農(nóng)業(yè)灌溉。屆時農(nóng)業(yè)灌溉水源主要有淺層微咸水、雨洪水和王大引水，以上水源可替代深層地下水，用于農(nóng)業(yè)灌溉。

2.1 咸水、微咸水可替代水資源量分析

根據(jù)滄州市水資源公報可知及實際調(diào)查可知，2013年全市利用微咸水量為4200萬m3，主要用于咸淡混澆，目前，全市有咸淡混澆井組3500組左右。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，計劃到2020年，發(fā)展咸淡混澆井組6000組，按每個井控制灌溉面積300畝，每畝灌溉定額按120m3計，每個井組可節(jié)水1/3計算，屆時，年可用于農(nóng)業(yè)的微咸水量7200萬m3，較現(xiàn)狀增加 3000萬 m3，這個增加量即為微咸水可替代水資源量。

2.2 雨洪水可替代水資源量分析

滄州市近13年雨洪資源年均可利用量為8.89億m3，實際攔蓄利用量3.6494億m3，攔蓄利用率為 43.5%；若通過坑塘建設(shè)、河道清淤、建設(shè)閘涵等蓄水設(shè)施，使攔蓄利用率提高至60%，則攔蓄利用量可提高至5.334億m3，每年可增加雨洪資源攔蓄利用量1.6846億m3，即為雨洪資源可替代水資源量。

2.3 引黃水可替代水資源量

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，滄州市分配引黃總水量為5.79億m3（為入河北省省界水量），扣除損失后，滄州市引黃可利用水量為3.25億m3，可利用率為56%。南水北調(diào)通水前，引黃水僅作為城市生活、工業(yè)及生態(tài)補水。南水北調(diào)通水后，引黃水可作為農(nóng)業(yè)灌溉水源，全部替代深層地下水量，因此引黃水可利用水量3.25億m3，即為引黃水可替代水資源量。

綜合以上分析，滄州農(nóng)業(yè)深層地下水的可替代水資源量為5.091億m3，其中微咸水可替代水資源量為0.3億m3，雨洪水可替代水資源量為1.6846億m3，引黃水可替代水資源量為3.25億m3。

3. 滄州農(nóng)業(yè)壓采深層地下水技術(shù)的有益探索

要緩解水資源供需矛盾，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)壓采深層地下水，就是要有替代水源。就要通過水系水網(wǎng)建設(shè)、調(diào)整種植模式、創(chuàng)新體制機(jī)制、嚴(yán)格控制超采等，解決農(nóng)業(yè)用水問題。

3.1 建設(shè)多源互補水系水網(wǎng)，實現(xiàn)水的聯(lián)合調(diào)度

依托引黃工程、南水北調(diào)工程和王大引水工程，進(jìn)行河系聯(lián)通，做到一河有水，多河引蓄，全境受益，建設(shè)多源互補水系水系，最終實現(xiàn)水的聯(lián)合調(diào)度。

一是引黃線路，按照《河北省引黃工程規(guī)劃》，河北省既有和規(guī)劃的引黃工程包括中、東、西3條輸水線路，滄州市分配引黃總水量為5.79億m3。引黃中線:引黃中線主要利用現(xiàn)有位山引黃入冀、引黃入淀線路。通過滄州市內(nèi)清涼江、清南連渠等輸水入南運河，設(shè)計流量 65m3/s，入境水量為 5億 m3；引黃東線:引黃東線規(guī)劃利用山東省濱州市小開河引黃灌區(qū)輸水系統(tǒng)，由山東小開河灌區(qū)干渠末端下泊頭泵站鋪設(shè)引水管道引水至楊埕水庫，規(guī)劃管道規(guī)模8m3/s，設(shè)計年引水量 0.79億 m3；引黃西線:引黃西線規(guī)劃穿過衛(wèi)河經(jīng)河南引水，于邯鄲魏縣進(jìn)入河北省，經(jīng)東風(fēng)渠、老漳河、滏東排河向下游輸水。滄州市可通過江河干渠、清涼江、南運河引水，也可利用獻(xiàn)縣至白洋淀線路為獻(xiàn)縣、河間和任丘供水或通過白洋淀調(diào)蓄后向任丘市供水。規(guī)劃西線遠(yuǎn)期省界規(guī)模100m3/s,考慮沿線用水及滲漏損失等因素，至滄州境內(nèi)規(guī)模約為40m3/s，設(shè)計年引水量9.88億m3。

二是王大引水線路。王大引水工程修建于2001年，為緩解滄州市缺水，實施的從王快水庫向大浪淀水庫應(yīng)急補水工程。輸水干渠西起保定市王快水庫下游沙河總干渠渠首的臥羊溝，涉及保定、滄州兩市的9個縣（市），跨越大清河、子牙河和漳衛(wèi)河3個水系，最終入滄州市的大浪淀水庫，全長287km，規(guī)劃年引水量為0.32億m3。

河系聯(lián)通后，當(dāng)上游來水時，滄州市境內(nèi)可通過衛(wèi)運河、滏陽河、滏陽新河、滹沱河、南運河、子牙河、子牙新河等行洪河道接納并存蓄上游洪水，利用北排河、清涼江、南排河、宣惠河等平原排澇河道及相應(yīng)平原蓄水閘存蓄平原澇水和外來洪水，通過揚水閘、節(jié)制閘等水利工程設(shè)施，實現(xiàn)水系水網(wǎng)相互貫通，使每個系統(tǒng)都具有多水源引入能力，實現(xiàn)多源互補。屆時滄州市水系水網(wǎng)總蓄水能力可達(dá)7.79億m3。

3.2 建設(shè)豐枯互濟(jì)的農(nóng)田水系水網(wǎng)，讓農(nóng)田旱能澆、澇能排

以引黃、引江工程等為依托，加大水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，對溝渠、坑塘等進(jìn)行全面治理，要緊緊圍繞引、蓄、排、灌有機(jī)結(jié)合 ，井、坑、河、渠、庫、干、支、斗、農(nóng)、毛全面貫通，打通田間灌排體系“最后一公里”，讓農(nóng)田旱能澆、澇排，建設(shè)豐枯互濟(jì)農(nóng)田水利。

一是規(guī)劃引黃灌區(qū)。滄州市引黃灌區(qū)的工程控制范圍包括15個縣 （市、區(qū)），近期引黃水量2.19億m3，遠(yuǎn)期3.72億m3（其中滄州市區(qū)及滄縣的近期引黃水優(yōu)先供該區(qū)域的工業(yè)用水，遠(yuǎn)期供灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水），灌區(qū)規(guī)劃總面積86萬畝。

二是坑塘建設(shè)。對坑塘進(jìn)行修復(fù)或新建，并利用引水渠與骨干河道相連，在有引黃水或雨洪水時，進(jìn)行引蓄，并建設(shè)揚水站（點），把坑塘的水抽取出來后，通過明渠或管道，或兩者均有，輸送至田間地頭。

三是干、支、斗、農(nóng)、毛建設(shè)。對干、支、斗、農(nóng)、毛進(jìn)行開挖或清淤，在合適地點建小型揚水泵站（點），并完善農(nóng)田水利配套設(shè)施，直接通過管道或明渠進(jìn)行農(nóng)田灌溉。

四是井渠雙灌建設(shè)。井渠雙灌就是利用井灌與渠灌相結(jié)合的方式，聯(lián)合運用地下水與地表水。一般在坑塘、河道旁建設(shè)揚水站（點），出水口與配套的低壓管道相連，管道的另一處與淺井相接，每處管道首部設(shè)置逆止閘、壓力表、排水閥、泵房配電表電源。平水年用地上水灌溉遇到上游來水不足時，啟用淺井水灌溉，可保證農(nóng)田灌溉用水率。

3.3 淺層微咸水與黃河水或雨洪水進(jìn)行咸淡混澆，壓采深層地下水

在滄州地區(qū)，咸淡混澆技術(shù)用于將深井里的淡水與淺層咸水按一定比例混合后，用于農(nóng)田灌溉，不再開采深層地下水用于農(nóng)業(yè)灌溉，用于咸淡混澆的淡水資源主要是當(dāng)?shù)氐挠旰橘Y源和引調(diào)的黃河水。

將汛期的雨洪資源和黃河水蓄存在水庫或一定規(guī)模的坑塘中，根據(jù)水庫或坑塘的可用水量以及灌溉所需水量，在其旁邊打一眼或數(shù)眼淺機(jī)井，將淺井出水和從蓄水設(shè)施中提取的淡水按一定比例混合后，進(jìn)入混合水池，在無壓狀態(tài)下，通過明渠或地下管道輸水至田間，進(jìn)行農(nóng)田灌溉。

利用咸淡混澆技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，可以緩解滄州地區(qū)水資源緊缺狀況；減少了對深層地下水的開采，保護(hù)了地下水，抑制滄州地區(qū)地下漏斗的發(fā)展，緩解了由此造成的地面下沉、機(jī)井報廢、工程設(shè)施遭到不同程度破壞、地下水環(huán)境惡化等一系列環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象；降低了淺層地下水位，減少了咸水蒸發(fā)引發(fā)的土壤次生鹽漬化現(xiàn)象的發(fā)生；騰出了地下庫容，加大了降雨的入滲量，淡化淺層地下水質(zhì)。

3.4 適宜深層地下水壓采的農(nóng)業(yè)種植模式研究

一是適宜地下水壓采的農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)模式?！按_保谷物基本自給、口糧絕對安全”是《中國食物與營養(yǎng)發(fā)展綱要(2014—2020年)》明確指出的重要國策，而且冬小麥可以保墑固土，可大大降低春季沙塵的生成，滄州不可能不種或大面積減種冬小麥。蔬菜在所有農(nóng)作物中種植效益最高，豐富著滄州及京津地區(qū)人們的菜籃子，調(diào)減面積會影響農(nóng)民收入和人民的生活質(zhì)量。因此通過農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整壓采地下水的思路是合理壓縮冬小麥面積，穩(wěn)定蔬菜面積，擴(kuò)大生育期與降水季節(jié)吻合良好的秋熟作物面積。2014~2020年擬調(diào)減水澆地冬小麥面積150萬畝左右，改種其他作物。

二是適宜地下水壓采的農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)模式。耕作蓄墑保墑技術(shù)模式：主要包括秋季深松深耕蓄墑，春季耙耱保墑、鎮(zhèn)壓提墑，田間中耕松土保墑3個方面。耕作蓄墑保墑技術(shù)可使土壤蓄水增加20%以上，達(dá)到充分利用自然降水壓采地下水的目的。

地表覆蓋技術(shù)模式：在耕地表面覆蓋塑料薄膜、秸稈或其它材料，抑制土壤水分蒸發(fā)，減少地表徑流，提高地溫，改善土壤物理性狀，起到蓄水保墑、提高水分利用率、促進(jìn)作物增產(chǎn)的良好效果，是一項人工調(diào)控土壤與作物間水分條件的栽培技術(shù)。

小畦澆水技術(shù)模式：田間圍埂打埝做小畦，每畝做畦15個，提高灌溉水利用率。

水肥一體化技術(shù)模式：水肥一體化是利用管道灌溉系統(tǒng)，將肥料溶解在水中，同時進(jìn)行灌溉與施肥，適時、適量地滿足農(nóng)作物對水分和養(yǎng)分的需求，實現(xiàn)水肥同步管理和高效利用的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)。與傳統(tǒng)灌溉施肥方式相比，水肥一體化技術(shù)可實現(xiàn)水分利用效率提高20% ～50%，節(jié)肥20% ～30%。