濟(jì)寧市采煤塌陷地土地復(fù)墾工程水資源配置研究

趙躍倫，趙建，高文凱

(濟(jì)寧市國(guó)土資源局,山東 濟(jì)寧 272000)

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濟(jì)寧市采煤塌陷地土地復(fù)墾工程水資源配置研究

趙躍倫，趙建，高文凱

(濟(jì)寧市國(guó)土資源局,山東 濟(jì)寧 272000)

由于采煤塌陷造成大面積耕地?fù)p毀，為恢復(fù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和改善生態(tài)環(huán)境，應(yīng)實(shí)施采煤塌陷地土地復(fù)墾工程，而水資源配置是順利實(shí)施復(fù)墾工程的重要前提。該文以濟(jì)寧市采煤塌陷地土地復(fù)墾工程項(xiàng)目為例，分析了工程實(shí)施前后取水水源、用水量變化、水源配置和供需平衡，提出了“因地制宜、分質(zhì)供水”的原則，為在其他采煤塌陷土地復(fù)墾區(qū)做好水資源保障提供了借鑒。

塌陷區(qū)；土地復(fù)墾；水資源配置；濟(jì)寧市

0 引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵階段，環(huán)境保護(hù)和能源需求之間的矛盾日益加劇，煤炭過(guò)量開(kāi)采帶來(lái)的環(huán)境破壞后果開(kāi)始顯現(xiàn)。煤炭開(kāi)采破壞了地下水資源、增加了有毒有害氣體的排放，導(dǎo)致了大面積塌陷，土地資源被破壞，對(duì)耕地保護(hù)帶來(lái)很大壓力，嚴(yán)重影響和制約了區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，造成了一定程度上的生態(tài)環(huán)境惡化。因此，采煤塌陷區(qū)土地的復(fù)墾和利用已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。而采煤塌陷地土地復(fù)墾的重要工作是對(duì)水資源狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)和配置，其結(jié)果的準(zhǔn)確與否決定了土地復(fù)墾方案是否具有針對(duì)性。同時(shí)，采煤塌陷區(qū)具有塌陷面積大、塌陷原因復(fù)雜、涉及行政區(qū)域多、土地類(lèi)型多、作物復(fù)種種類(lèi)多、水源種類(lèi)多等特點(diǎn)，因此采煤塌陷區(qū)土地復(fù)墾水資源配置較為復(fù)雜，在評(píng)價(jià)原則、評(píng)價(jià)思路、技術(shù)措施等方面的研究較少[1-6]。

濟(jì)寧市是國(guó)家重要的能源基地，行政轄區(qū)內(nèi)煤炭資源豐富，含煤面積3920km2，占全市土地面積的1/3以上；已探明煤炭?jī)?chǔ)量270億t，占山東省煤炭?jī)?chǔ)量的53%。多年來(lái)采煤塌陷造成了大面積耕地?fù)p毀，截至2013年，全市因采煤造成已塌陷土地4.2萬(wàn)hm2(63萬(wàn)畝)。經(jīng)國(guó)土資源部和山東省國(guó)土資源廳調(diào)研，確定實(shí)施“濟(jì)寧市采煤塌陷地土地復(fù)墾”。該研究旨在優(yōu)化配置復(fù)墾工程用水，在當(dāng)?shù)赜盟刂浦笜?biāo)的前提下，最大程度提供水資源保障[7-9]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)涉及濟(jì)寧市高新區(qū)、任城區(qū)、兗州區(qū)、鄒城市、曲阜市、微山縣和魚(yú)臺(tái)縣共7個(gè)縣(市、區(qū))的18個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))365個(gè)行政村，土地總面積39298.72hm2，濟(jì)寧市采煤塌陷地土地復(fù)墾工程規(guī)模為30611.61hm2。由于復(fù)墾工程涉及多個(gè)行政區(qū)，各區(qū)水文地質(zhì)條件，作物種植種類(lèi)不一，故將該工程劃分為兩個(gè)大片區(qū)，即中部綜合治理區(qū)和南部濱湖洼地綜合治理區(qū)(表1)。

通過(guò)復(fù)墾工程的實(shí)施，配套完善了灌溉與排水工程、田間道路工程，田間基礎(chǔ)設(shè)施，輔以土壤增肥改良措施，使復(fù)墾后的耕地等級(jí)提高1～2等，平均達(dá)到6～7等。改善灌溉面積14528.40hm2，新增灌溉面積1396.95hm2，新增排澇面積15633.44hm2，新增糧食15281.45萬(wàn)kg。

表1 濟(jì)寧市采煤塌陷地土地復(fù)墾工程各片區(qū)基本情況(單位：hm2)

2 水資源配置研究

2.1 水源配置分析

項(xiàng)目所在區(qū)域的取水水源有淺層地下水、地表水及煤礦礦井排水，項(xiàng)目區(qū)用水主要是農(nóng)田灌溉、果園、魚(yú)塘等農(nóng)業(yè)用水及生態(tài)工程用水。根據(jù)用水項(xiàng)目對(duì)水質(zhì)的要求，按照分質(zhì)供水的原則進(jìn)行水資源配置。項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田灌溉、果園、魚(yú)塘等農(nóng)業(yè)用水水源因地制宜采用淺層地下水和地表水，生態(tài)工程用水采用煤礦礦井排水，各片區(qū)用水配置如下：

(1)微山縣1片區(qū)、5片區(qū)、6片區(qū)及魚(yú)臺(tái)縣的2個(gè)片區(qū)為水稻種植區(qū)，該區(qū)靠近南四湖，為濱湖地區(qū)，地表水較為豐富。根據(jù)水稻生長(zhǎng)特點(diǎn)，抽取的地下水水溫度較低，冷水灌溉會(huì)影響水稻生長(zhǎng)，因此濱湖地區(qū)水稻種植區(qū)采用地表水灌溉，由南四湖調(diào)節(jié)供水。

(2)中部的高新區(qū)片區(qū)、任城區(qū)片區(qū)、兗州區(qū)片區(qū)、曲阜市(2個(gè))片區(qū)、鄒城市(2個(gè))片區(qū)共7個(gè)片區(qū)，區(qū)域內(nèi)河道均為山溪性、季節(jié)性河流，徑流主要集中在汛期，枯水季節(jié)及枯水年份徑流量大幅減少，地表水開(kāi)發(fā)利用條件較差，而地下水水源相對(duì)穩(wěn)定，管理調(diào)度靈活，這些片區(qū)以往農(nóng)灌用水主要采用井灌方式，各片區(qū)均在地下水超采區(qū)范圍以外，地下水開(kāi)采尚有一定潛力。南部濱湖洼地的微山縣2、3、4片區(qū)，靠近濱湖地帶，地下水位埋藏很淺，開(kāi)采當(dāng)?shù)販\層地下水有利于降低過(guò)高的地下水位，可防止耕地鹽堿化的發(fā)生。因此，對(duì)于以上屬于農(nóng)業(yè)旱作物種植區(qū)的10個(gè)片區(qū)，根據(jù)區(qū)域水源條件擬采用第四系淺層孔隙地下水。

(3)項(xiàng)目區(qū)生態(tài)工程用水對(duì)水質(zhì)要求不高，采用附近煤礦的礦井排水。

2.2 工程用水量分析

2.2.1 工程實(shí)施后可耕種面積等變化情況

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)工程規(guī)劃，項(xiàng)目實(shí)施后可耕種耕地面積增加51.8%，果園面積減少12.5%，魚(yú)塘面積增加34%，生態(tài)景觀水面、生態(tài)綠地由無(wú)到有。具體指標(biāo)詳見(jiàn)表2。

表2 工程實(shí)施前后可耕種面積等變化情況(單位：hm2)

2.2.2 項(xiàng)目區(qū)用水指標(biāo)的確定

項(xiàng)目區(qū)農(nóng)作物以小麥、玉米、水稻為主，其他作物有棉花、花生、大豆、油菜等，作物復(fù)種指數(shù)1.75。

(1)灌溉定額。根據(jù)《濟(jì)寧市水資源綜合規(guī)劃》和《山東省重點(diǎn)農(nóng)作物灌溉定額》有關(guān)成果標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)種植灌溉經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，確定了項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉、魚(yú)塘補(bǔ)水、生態(tài)工程等用水定額(表3)[10-11]。

表3 農(nóng)溉及魚(yú)塘、生態(tài)等用水定額(m3/hm2)

(2)灌溉水綜合利用系數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)典型調(diào)查，項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀灌溉水綜合利用系數(shù)渠灌區(qū)為0.60，井灌區(qū)為0.70。工程后采取節(jié)水措施，各片區(qū)灌溉水綜合利用系數(shù)渠灌區(qū)為0.70，井灌區(qū)為0.85。

(3)用水保證率。按照有關(guān)規(guī)范，確定水稻、果園、魚(yú)塘及生態(tài)工程用水保證率為75%，旱作物用水保證率為50%。

2.2.3 工程實(shí)施前后的用水量變化

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)及用水定額指標(biāo)，分析計(jì)算項(xiàng)目區(qū)工程前后的用水量，確定復(fù)墾工程實(shí)施后需要增加的用水量。復(fù)墾工程實(shí)施后，由于增加了灌溉面積、果園、魚(yú)塘及生態(tài)工程面積，其用水量相應(yīng)的增加。經(jīng)計(jì)算項(xiàng)目區(qū)農(nóng)灌、魚(yú)塘及生態(tài)工程總用水量8977.8萬(wàn)m3/a，項(xiàng)目區(qū)用水量較整治前增加3010.8萬(wàn)m3/a，其中水稻種植區(qū)農(nóng)業(yè)用水增加697.9萬(wàn)m3，由附近地表水供給；其他一般種植區(qū)農(nóng)業(yè)用水增加1289.7萬(wàn)m3，由當(dāng)?shù)販\層地下水供給；項(xiàng)目區(qū)生態(tài)工程用水增加1023.2萬(wàn)m3，由附近煤礦礦井排水供給(表4)。

表4 工程實(shí)施前后用水量情況(單位：萬(wàn)m3)

2.3 水資源配置方案

根據(jù)水資源目標(biāo)管理的要求，在濟(jì)寧市用水總量控制的范圍內(nèi)，根據(jù)各片區(qū)的水源情況，通過(guò)供需平衡分析，確定各片區(qū)供水水源和供水量。

2.3.1 水稻種植區(qū)農(nóng)業(yè)用水

根據(jù)南四湖上級(jí)湖的來(lái)水、用水和控制條件，采用“計(jì)入水量損失的時(shí)歷列表法”進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。經(jīng)分析現(xiàn)狀年在考慮南水北調(diào)水4500萬(wàn)m3的條件下，在保證上級(jí)湖農(nóng)業(yè)灌溉面積10.97萬(wàn)hm2(164.6萬(wàn)畝)及現(xiàn)狀工業(yè)用水量8977萬(wàn)m3的情況下，上級(jí)湖剩余最大可供水量能力為8855萬(wàn)m3，可滿(mǎn)足微山縣、魚(yú)臺(tái)縣5個(gè)水稻種植片區(qū)增加的農(nóng)業(yè)用水量697.9萬(wàn)m3/a的需要。

2.3.2 一般種植區(qū)農(nóng)業(yè)用水

根據(jù)水均衡原理，對(duì)各片區(qū)地下水進(jìn)行水均衡分析，計(jì)算各片區(qū)淺層地下水量的補(bǔ)給量和排泄量，其中補(bǔ)給項(xiàng)主要有降水入滲補(bǔ)給量、河道滲漏補(bǔ)給量、灌溉回歸補(bǔ)給量和地下徑流側(cè)向補(bǔ)給量。用開(kāi)采系數(shù)法計(jì)算各片區(qū)地下水可開(kāi)采量，經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目第四系淺層孔隙地下水多年平均可開(kāi)采量為10433.9萬(wàn)m3/a，扣除已開(kāi)采的地下水量，剩余可開(kāi)采量為4209.3萬(wàn)m3/a，可滿(mǎn)足本項(xiàng)目增加的地下水用水量1289.7萬(wàn)m3/a的需要。各片區(qū)地下水剩余開(kāi)采量成果見(jiàn)表5。

2.3.3 生態(tài)工程用水

據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，各片區(qū)附近煤礦礦井總外排水量(扣除該礦回用及外供水量)2011—2013年平均為3361.4萬(wàn)m3，各片區(qū)生態(tài)工程總用水量2046.4萬(wàn)m3。煤礦礦井外排水量均可滿(mǎn)足項(xiàng)目區(qū)內(nèi)生態(tài)工程用水量的需要(表6)。

表5 各片區(qū)淺層地下水水資源配置(單位：萬(wàn)m3/a)

表6 土地復(fù)墾項(xiàng)目生態(tài)用水水資源配置(單位：萬(wàn)m3/a)

2.4 研究結(jié)論

該工程供水水源以所在區(qū)域的淺層地下水、地表水及煤礦礦井排水作為取水水源。水資源配置方案符合濟(jì)寧市水資源目標(biāo)管理和總量控制的政策要求。項(xiàng)目新增的地表水取水量占南四湖上級(jí)湖現(xiàn)狀年均來(lái)水量的0.3%，在南四湖可供水量之內(nèi)，不影響其他用水戶(hù)正常用水。項(xiàng)目新增地下水取用量均不超過(guò)其所在片區(qū)剩余地下水可開(kāi)采量和區(qū)域地下水總量控制目標(biāo)，各片區(qū)地下水仍處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。生態(tài)工程用水采用非常規(guī)水源，符合分質(zhì)供水的水資源配置原則。對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)厮Y源的可持續(xù)利用起到積極作用。

由于恢復(fù)耕地面積的增加，將增加農(nóng)藥、化肥等的使用量，農(nóng)藥和化肥的殘留物等隨雨水淋溶、灌溉回水和地表徑流進(jìn)入水體，造成水體的污染負(fù)荷增加及富營(yíng)養(yǎng)化。應(yīng)科學(xué)合理規(guī)劃農(nóng)田灌排體系，推廣測(cè)土施肥和生物防治技術(shù)、使用有機(jī)肥和高效低毒無(wú)殘留農(nóng)藥等措施，發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)，以降低項(xiàng)目對(duì)區(qū)域水環(huán)境的影響[12]。

3 結(jié)語(yǔ)

采煤造成的地表塌陷不僅影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還給煤炭生產(chǎn)帶來(lái)很大影響，國(guó)家高度重視煤礦塌陷區(qū)的土地復(fù)墾工作，因此作為實(shí)施復(fù)墾工程重要前提的水資源配置研究尤為重要。該研究創(chuàng)新性地按照“因地制宜、分質(zhì)供水”的原則，進(jìn)行了水源配置和供需平衡分析，可為其他采煤塌陷土地復(fù)墾地區(qū)做好水資源保障提供借鑒。

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[2] 李樹(shù)志.我國(guó)采煤沉陷土地?fù)p毀及其復(fù)墾技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2014,42(1):93-97.

[3] 李健.采煤塌陷區(qū)土地復(fù)墾法律制度的研究[J].法制博覽,2015，(32)：227-228.

[4] 馬支訓(xùn),曾凡盛,趙迎春,等.合理確定采煤塌陷地復(fù)墾邊界[J].煤礦現(xiàn)代化,2015，(4):122-124.

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[7] 山東省人民政府.山東省水利廳關(guān)于印發(fā)《山東省建設(shè)項(xiàng)目水資源論證實(shí)施細(xì)則》的通知(魯水政字[2011]7號(hào))[EB/OL].[2011-03-22].http://govinfo.nlc.gov.cn/sdsfz/zfgb/913194a/201209/t20120904_2547759.html?classid=383.

[8] 中華人民共和國(guó)水利部.建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則(試行)(SL/Z322-2005)[S].

[9] SL/T238-1999.水資源評(píng)價(jià)導(dǎo)則[S].

[10] DB37/T1640-2010.山東省主要農(nóng)作物灌溉定額[S].

[11] GB5048-2005.農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[12] 李陽(yáng),鄭劉根,程樺,等.采煤沉陷區(qū)表層土壤氮、磷和有機(jī)質(zhì)分布特征及相關(guān)性分析[J].環(huán)境污染與防治,2015,37(10):52-57.

Study on Water Resources Allocation in Coal-mining Subsided Reclamation Regions in Jining City

ZHAO Yuelun, ZHAO Jian, GAO Wenkai

(Jining Bureau of Land and Resources，Shandong Jining 272000,China)

A lot of farming land has been destroyed by the mining subsidence in recent years. In order to restore agricultural production, the project of coal-mining subsided reclamation has been carried out. Water resources allocation is an important part in this project. Setting coal-mining subsided reclamation project in Jining city as an example, water sources, the variance of water quantity, reasonable allocation of water resource and the balance between water supply and demand have been analyzed. The principle of "provide water resource according to local conditions and water quality " has been put forward. It will provide some

for guranteeing reliable water resources in other coal-mining subsided reclamation regions.

Subsidence; land reclamation, allocation of water resources; Jining city

2016-03-02；

2016-05-12；編輯：曹麗麗

趙躍倫(1971—)，男，山東魚(yú)臺(tái)人，主要從事國(guó)土資源管理工作；E-mail:zhaoyaolun@sina.com

F323.24

B

趙躍倫，趙建，高文凱.濟(jì)寧市采煤塌陷地土地復(fù)墾工程水資源配置研究[J].山東國(guó)土資源，2016,32(10)：35-38.ZHAO Yuelun, ZHAO Jian, GAO Wenkai. Study on Water Resources Allocation in Coal-mining Subsided Reclamation Regions in Jining City[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(10)：35-38.