咸淡水混澆技術(shù)在武邑縣地下水壓采中的應(yīng)用

□王莉娜

河北省地下水超采綜合治理的最終目標(biāo)是實現(xiàn)地下水的采補平衡，在有咸水區(qū)大量壓減和限制深層地下水的開采，使深層地下水逐步減少開采，直至不再作為農(nóng)業(yè)灌溉水資源。壓采措施之一是加大該區(qū)引黃地表水量，但地表水難以滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水要求，農(nóng)業(yè)用水量缺口仍較大。采用咸淡混澆方式替代深層地下水灌溉，不僅充分發(fā)揮了地表水在地下水壓采中的作用，還可以防止地表水灌溉帶來的土壤鹽漬化的潛在威脅，現(xiàn)就武邑縣咸淡水混澆情況進行介紹，為壓采區(qū)地下水灌溉開源節(jié)流提供借鑒。

1.基本情況

武邑縣水資源比較匱乏，根據(jù)《衡水市水資源評價報告》，武邑縣多年平均水資源總量為4637.2萬m3，其中地表水資源總量為1252.2萬m3，地下水資源量總為3705萬m3。武邑縣多年平均水資源人均占有量（按2013年人口計算）為155m3，人均占有水資源量低于500m3的“極度缺水地區(qū)”標(biāo)準(zhǔn)，為資源性嚴(yán)重缺水地區(qū)之一。自上世紀(jì)70年代，不得不依靠大量超采深層地下水來維系經(jīng)濟社會的發(fā)展，地下水過度開采，不斷加劇地下水位降落漏斗、地面沉降等水環(huán)境問題。農(nóng)業(yè)灌溉占用比例較大，由于連年超采，造成地下水位持續(xù)下降，灌溉成本逐年提高。加快地下水超采綜合治理，有效遏制超采，修復(fù)地下水環(huán)境迫在眉睫。

本項目根據(jù)其引用地表淡水（引黃水）較為方便，且當(dāng)?shù)貎Σ赜形⑾趟奶攸c，采用咸淡混澆方式替代深層地下水灌溉，不僅充分發(fā)揮了地表水在地下水壓采中的作用，還可以防止地表水灌溉帶來的土壤鹽漬化的潛在威脅，具有一定示范作用，盡快實施地下水超采綜合治理是非常必要的。

2.水源工程

2.1 淡水水源

項目區(qū)地表水水源為引黃水。2014年項目區(qū)外調(diào)水水源為位山引黃，武邑縣引黃水量為4024萬m3。2015年度在2014年地表水壓采項目區(qū)抽微咸水120萬m3，相應(yīng)可置換引黃水120萬m3，該部分水量為利用2014年水指標(biāo)，不新增水量，因此可保證發(fā)展大紫塔坑塘和姚左聯(lián)合坑塘的農(nóng)田灌溉的灌溉面積。

2.2 咸水水源

武邑縣地處華北平原東南部，地層上部的洪沖積和沖積散沉積物為主，境內(nèi)淺層淡水、咸水，深層淡水和咸水皆有分布，上層有大量的咸水體，淺層淡水很不發(fā)育。全縣總面積830km2，淺層淡水面積為405km2，主要以帶狀片狀和島狀形分布，其余皆為淺層咸水。微咸水可利用量為4007萬m3（礦化度2～3g/L）。

項目區(qū)內(nèi)咸水底界埋深在85m左右。淺層咸水含水層巖性以粉砂、細(xì)砂為主，目前區(qū)內(nèi)咸水開發(fā)利用井主要集中在40m左右，出水量15～20m3/h左右，水位埋深14.9m，采用豎井方式取水。

3.利用方式

淡咸水混合灌溉工程為2014年地表水壓采區(qū)通過新打機井抽取淺層地下咸水，淡水依托引水管道從水源取水，然后經(jīng)坑塘揚水點與機井抽取的淺層地下咸水按照設(shè)計配比由管道進入混合設(shè)備混合，混合后經(jīng)混合設(shè)備進入田間管網(wǎng)系統(tǒng)，從而對作物進行灌溉，達(dá)到壓采的目的。混合灌溉時間為小麥冬灌，小麥和玉米抽穗開花期共3次灌溉，小麥拔節(jié)水需要用純淡水灌溉。

4.方案選擇

根據(jù)工程需要對咸淡水進行混合，混合方式分別為首部混合、井位處混合兩種，其中井位處混合又分為混合池、混合水塔和混合罐。下面分別對幾種混合方式進行比較。

4.1 首部混合

首部混合為在揚水點水源坑塘或渠道處，修建混合蓄水池進行混合，該方式需要將淺層咸水井咸水通過管道輸送至揚水點，再由揚水點把混合后水通過水泵提水后輸送至田間，此種方式的優(yōu)點是在淡水水源處混合能夠保證淡水的水量，使咸淡水混合比例不超過設(shè)計要求，且占地面積最小。缺點是耗能較高，不僅需要二次鋪設(shè)輸水管道，還要浪費能源。

4.2 混合池和混合水塔

混合池和混合水塔方式為在淺層咸水井井位處修建混合水池和混合水塔，揚水點淡水輸送淺層咸水井位處的水池或水塔，咸水由水泵揚水至水池或水塔，咸淡水在水池或水塔能充分混合后，再輸送至田間管道。此方案優(yōu)點是在水池或水塔內(nèi)水能夠通過工程措施使其充分混合，且不出現(xiàn)

4.3 混合罐

混合罐方案為在淺層咸水井井位處配置壓力混合罐，地表淡水和淺層咸水通過管道輸送至混合罐，在混合罐內(nèi)充分混合后再輸送至田間管道?；旌瞎尥瑯有枰诘M口和混合后出口設(shè)置流量控制裝置，其自動化要求較高。其優(yōu)點是占地較少，且壓力混合罐投資較低，項目區(qū)內(nèi)已有成功的深淺井的混合罐經(jīng)驗，農(nóng)民接受程度較高，比較節(jié)能。

通過以上3種方式的比較，混合罐投資最省，結(jié)合業(yè)主意愿本次選擇壓力混合罐方案。由于地表水和淺層咸水混合在國內(nèi)屬于首次大范圍實施，還沒有成功的經(jīng)驗，建議本工程的建設(shè)實施在試驗示范區(qū)運行一段時間后判斷其推廣的可行性，再對本區(qū)進行建設(shè)。

混合罐采用鋼制罐體，涂防腐料；直徑1m，高1.5m，設(shè)混凝土基礎(chǔ)及角鋼支撐；罐體容積設(shè)計確定為1.2m3，咸淡水在罐內(nèi)混合后依靠水泵壓力將混合水壓入管網(wǎng)系統(tǒng)灌溉。罐頂設(shè)排氣裝置和壓力預(yù)警裝置，在罐體內(nèi)壓力達(dá)到臨界值時報警，并停止水泵工作，罐底設(shè)沖沙口。

5.運行方式

為滿足項目區(qū)咸淡水混合灌溉的要求，揚水點水泵與機井水泵需同時啟動。淡水通過管道輸送至罐體，在進口處設(shè)電磁流量計控制入罐流量；淺層地下咸水通過深井泵提水至罐體，按照水質(zhì)礦化度小于2g/L的要求進行咸淡水混合，深井泵采用變頻控制（依據(jù)咸水流量進行變頻）。咸、淡水在罐體內(nèi)混合后輸送至田間管網(wǎng)進行農(nóng)業(yè)灌溉。在水務(wù)局設(shè)咸淡水灌溉智能監(jiān)控中心，將智能控制器采的水量、電量和水礦化度指標(biāo)通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸至縣水務(wù)局測控中心。

6.結(jié)語

該項目實施后，由微咸水代替現(xiàn)狀深層地下水灌溉，可緩解項目區(qū)深層地下水位下降速度，改善深層地下水超采現(xiàn)象，遏制地質(zhì)環(huán)境惡化，同時對于周邊居民生活條件的改善、經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展起到了積極的作用。并為咸淡水混澆技術(shù)在衡水地區(qū)的推廣有極大的示范性作用，為后期實施該項目提供技術(shù)性支持。