地下水嚴(yán)重超采區(qū)高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目實(shí)施初探

尚晉輝，尚紅旗

（1.浙江水利水電學(xué)院 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，杭州 310018；2.南皮縣水務(wù)局，河北南皮 061500）

地下水嚴(yán)重超采區(qū)高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目實(shí)施初探

尚晉輝1，尚紅旗2

（1.浙江水利水電學(xué)院 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，杭州 310018；2.南皮縣水務(wù)局，河北南皮 061500）

河北省南皮縣是典型的資源型缺水區(qū)，通過實(shí)施地下水超采區(qū)節(jié)水灌溉項(xiàng)目，有效地減少了取水量，提高了水資源利用率，使有限的地下水資源得到高效利用，從而達(dá)到壓縮深層地下水的開采量、升高地下水位、緩解水環(huán)境惡化和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的。

地下水；超采區(qū)；高效節(jié)水；噴灌

1 項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 氣象及水利情況［1］

南皮縣屬黃河、海河沖擊平原，地勢低平，土壤大多為壤土，適宜種小麥、玉米和其他糧食作物。該地區(qū)屬半干旱大陸性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫12.3℃，極端最高氣溫41.4℃，極端最低氣溫-23.2℃，多年平均降雨量587.6mm，年內(nèi)年際間變化較大，降雨量多集中于汛期，多年平均汛期降雨量431.5mm，占全年降雨量的73%。全縣年最大降雨量1198.1mm，年最小降雨量259.7mm。最小降雨量僅為最大降雨量的22%，而多年平均蒸發(fā)量2185.9mm，為多年平均降雨量的3.8倍。南皮縣境內(nèi)有兩條行洪河道，分別是南運(yùn)河和漳衛(wèi)新河。

1.2 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.2.1 水資源總量［1］

根據(jù) 《南皮縣水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀分析報告》，全縣多年平均降雨量587.6mm，多年平均地表水資源（徑流量）3329萬m3。根據(jù)有關(guān)計(jì)算資料，南皮縣全縣淺層地下水資源量5716萬m3。全縣多年平均水資源總量僅9045萬m3（不含深層地下水）。人均水資源占有量235.0m3，每公頃均占有量1704m3。

1.2.2 水資源可利用量

南皮縣汛期利用地上水利工程，在確保安全度汛和防漬防澇的前提下，7月份降雨一般作為洪水放掉，8～9月份開始閉閘蓄水。由實(shí)際產(chǎn)流、攔蓄及蒸發(fā)滲漏損失情況計(jì)算，南皮縣多年平均自產(chǎn)地表水可利用量為998.7萬m3。南皮縣全縣淺層地下水資源可利用量4252萬m3。

表1 水資源狀況 單位：萬m3

1.2.3 全縣水資源開發(fā)利用情況

南皮縣2012年用水總量1.0173億m3，其中深層地下水6173萬m3，淺層地下水3036萬m3，地表水1000萬m3。生活用水量795萬m3，占總用水量的8%，工業(yè)用水量142萬m3，占總用水量的1%，農(nóng)業(yè)用水量9236萬m3，占總用水量的91%，是全縣的用水大戶。2012年地表水用水量1000萬m3，淺層地下水用水量3036萬m3，深層地下水用水量6137萬m3。

1.2.4 農(nóng)業(yè)灌溉用水水平

南皮縣現(xiàn)狀灌溉用水量9236萬m3，其中地下水用水量為8384萬m3。目前灌溉多采用漫灌，經(jīng)統(tǒng)計(jì)地下水灌溉系數(shù)不到0.65，節(jié)水效果較低。

1.2.5 地下水超采區(qū)域分布情況

隨著城市人民生活水平的提高，對淡水的需求量日益增加，南皮縣地下水嚴(yán)重超采，淺層地下水未得到充分利用，深層地下水得不到及時充足的補(bǔ)充，采補(bǔ)失衡，已經(jīng)在全縣形成了地下漏斗區(qū)。

2 項(xiàng)目建設(shè)的必要性及緊迫性

2.1 農(nóng)田水利設(shè)施是促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的基礎(chǔ)

南皮縣地下水開采加快，致使地下水位逐年下降，水資源匱乏。農(nóng)田灌溉設(shè)施不足且損毀嚴(yán)重，傳統(tǒng)的灌溉模式、有限的水資源利用率低、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)保證率不高、產(chǎn)量不穩(wěn)等使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。因此，加快生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)展高效節(jié)水灌溉工程，提高灌溉水平、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件是十分重要的。

2.2 改善農(nóng)村水利設(shè)施是提高農(nóng)民收入的重要手段

當(dāng)前我國社會正經(jīng)歷轉(zhuǎn)型期，尤其是城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展，客觀上需要更多的農(nóng)村勞動力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，造成農(nóng)村勞動力減少。隨著縣內(nèi)工業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、個體企業(yè)的發(fā)展，對農(nóng)村勞動力的需求尤為迫切，改善農(nóng)村水利設(shè)施，可以提高農(nóng)業(yè)灌溉的工作效率，大幅降低農(nóng)村生產(chǎn)勞動強(qiáng)度，為勞動力的轉(zhuǎn)移創(chuàng)造條件，間接提高農(nóng)民收入。

2.3 農(nóng)村生態(tài)環(huán)境改善對農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)需求迫切

該區(qū)域地表水嚴(yán)重不足，地表已幾無徑流。多年來干旱少雨，地下水采多補(bǔ)少問題十分突出。水資源的短缺，地下水位的持續(xù)下降，造成當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化。近年來，為了提升環(huán)境質(zhì)量要求，封閉部分自備井，減少地下水開采，促進(jìn)當(dāng)?shù)厮Y源供需平衡。由于多年來形成的大水大肥的灌溉模式，不僅增加了成本，更為嚴(yán)重的是由于水肥流失，對當(dāng)?shù)赝寥篮偷叵滤h(huán)境造成了一定污染，土壤板結(jié)和淺層地下水水質(zhì)惡化加劇。因此大力發(fā)展小型農(nóng)田水利工程，是改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的有效措施之一。

3 高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目方案及實(shí)施效益

3.1 高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目方案

項(xiàng)目區(qū)涉及南皮縣2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的2個村，現(xiàn)狀有效灌溉面積66.67hm2，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)主要以小麥、玉米、棉花等。區(qū)內(nèi)共有3眼深機(jī)井，出水量保證率高，單井出水量50m3/s。項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀灌溉方式為畦灌，實(shí)施高效節(jié)水后，灌溉方式改為固定式噴灌，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水泵均無法達(dá)到揚(yáng)程需求，故需增設(shè)加壓設(shè)備進(jìn)行二次加壓。

3.2 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容

發(fā)展噴灌節(jié)水工程66.67hm2，均為深井固定式噴灌機(jī)組［2］；配套深井加壓泵3套，配套操作間3間；智能一體化井房3套，灌溉自動預(yù)報系統(tǒng)1套；

3.3 項(xiàng)目實(shí)施效益

3.3.1 節(jié)水壓采效益和經(jīng)濟(jì)效益［3］

3.3.1.1 節(jié)水壓采效益

項(xiàng)目實(shí)施后由原來的畦灌建成高效噴灌，在所種農(nóng)作物不變的情況下，對50%的平水年則可有效節(jié)水5.12萬m3，對遇到75%的枯水年，則可節(jié)水7.8萬m3。

3.3.1.2 增產(chǎn)效益

項(xiàng)目投入運(yùn)行后，可大大縮短農(nóng)作物灌溉時間及周期，可根據(jù)天氣狀況及時灌溉，使作物增產(chǎn)明顯，按每公頃夏、秋兩季共增產(chǎn)2250kg計(jì)算，每年增收15萬kg。按2.0元/kg，計(jì)入水利分?jǐn)傁禂?shù)0.5，則可增產(chǎn)值15萬元。經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.3.2 節(jié)能、節(jié)地及省工效益［4］

項(xiàng)目實(shí)施后，可有效降低灌溉對動力消耗，一般每公頃每次灌溉可省電6°，每年灌溉4次并按當(dāng)前電價計(jì)，則項(xiàng)目區(qū)每年僅節(jié)能效益8300元。

由于噴灌不需要建設(shè)各級渠道，可大大節(jié)約用地，提高土地利用率。按一般渠節(jié)地率2%計(jì)算，可節(jié)約土地1.33hm2，按兩季每公頃產(chǎn)7500kg計(jì)，則每年增產(chǎn)1.0萬kg，增收4萬元。另外實(shí)施高效節(jié)水灌溉后，可大量節(jié)省勞動力。

4 結(jié)語

項(xiàng)目完成后，對水資源進(jìn)行高效優(yōu)化配置，可改善灌區(qū)的生產(chǎn)和生活條件，減輕農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，減少用水矛盾和糾紛。同時為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和灌區(qū)人民脫貧致富提供了有利條件，社會效益顯著可觀。灌區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益得到提高，使農(nóng)民生活、生產(chǎn)水平上一個新臺階。

［1］滄州水利勘測設(shè)計(jì)院.南皮縣2014年地下水超采綜合治理井灌區(qū)高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目實(shí)施報告［R］.滄州.

［2］GB/T 5800—2007，噴灌工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］王曉軍，譚哲強(qiáng)，婁曉鳳.噴灌工程經(jīng)濟(jì)效益分析一例［J］.水利天地，2000（4）.

［4］史群，王云濤.噴灌工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的研究［J］.節(jié)水灌溉，1985（4）.

The application of high efficient water-saving irrigation project in the area of groundwater serious exploitation

SHANG Jin-hui1，SHANG Hong-qi2
（1.School of Mechanical and Automotive Engineering,Zhejiang University of Water Resources and Electric Power,Hangzhou 310018,China;2.Nanpi Water Authority of Hebei Province,Nanpi 061500,China）

Nanpi county of Hebei Province is typical of resources-based shortage area,the application of water-saving irrigation project of groundwater area effectively reduced the quantity of water intake and improved the utilization of water resources,so as to achieve the goal of restriction of using deep groundwater,increasing the level of underground water and deterioration of water environment to be in remission and the sustainable development of modern agriculture.

groundwater； overdraft area； efficient water saving； sprinkler irrigation

TV93

B

1672-9900（2015）02-0022-03

2015-03-19

尚晉輝（1994-），男（漢族），河北南皮人，學(xué)士，主要從事小型水利工程教學(xué)及管理工作，（Tel）13819489906。