地表水与地下水综合利用初探

2010-04-26何丽娜

陕西水利 2010年3期

何丽娜王伟

（1.彬县水利局陕西彬县 713500；2.西安理工大学陕西西安 710048）

1 区域概况

周苏洼地面积33.5km2，包括两个县的四个乡。周城乡位于乾县西南，洼地则在周城乡南部，周城西部紧邻苏坊乡，周城洼地与苏坊洼地形成一个闭合的四周高中间低的地形，故称周苏洼地。该区属温带季风型、半干旱大陆性气候，冬寒少雨，夏热伏旱，春暖干燥，秋凉湿润，气候温和。该区多年平均降雨量为574.4mm，雨量多集中在7月～10月，几乎占全年降雨量的50%左右，多年平均水面蒸发量为1419.0mm。

1.1 地形地貌及水文地质条件

该区域属新老洪积扇组成的山前洼地，洼地除西南部地形较低，而且微向漆水河方向倾斜外，周围地形较高，洼地中心等高线（535m～545m）稀，间距大，地形平坦而开阔，有利于暴雨期间雨水汇集于洼地补给潜水。因此，洼地在有丰富的地下水补给来源和封闭的地形条件下，使地表水难以径流方式排泄，而入渗后成为地下水，这就是洼地具有的特殊“蓄水构造”。

1.2 水资源概况

该区域的水资源相对来讲还是比较丰富的。地表水水量充足（渠水可提供1800万m3），可以满足大部分作物的灌水要求。地下水位也较浅（在10m以内），井群的设计开采量也远大于其工业生活需水量，并且可以满足部分灌溉要求。

该区域的地表水源主要从宝鸡峡灌区的四支渠和五支渠引水。区内共有耕地面积约40000亩，设施灌溉面积35751亩。本区地下水主要以大气降水、灌溉水入渗和渠边侧渗为补给来源，通过缓慢的地下径流、人工开采和潜水蒸发排泄到区外。潜水水位埋深在0m～40m之间。全区共有57眼井可以使用，其中包括8眼辐射井，20眼配套机井和29眼不完全配套的锅锥井。区内共有抽水站10处。

2 存在问题及原因分析

（1）自1971年宝鸡峡灌区开始灌溉以来，渠道灌溉逐渐替代了井灌，加速了地下水位的上升。据统计，1974年～1983年水位普遍上升了13.54m～14.05m，年上升速率为1.2m，一度出现了明水壕17处，明水面积达4488亩，（周城2808亩，苏坊1680亩），使17眼机井报废，3000多间民房倒塌，全区3000多亩种植地浸泡在一片汪洋之中，使当地群众的生产生活受到严重威胁。这些都说明，研究时段内灌溉水及雨水入渗是地下水上升的主导因素。

丰富的地下水补给来源、封闭的地形条件使地表水很难以地表径流的方式排泄，而是入渗后成为地下水，使地下水的补给量明显增大。由于黄土中地下水的水平径流微弱，主要以蒸发排泄消耗地下水量（尤以上部含水层最为明显），加之洼地地形所具有的特殊“蓄水构造”，使排泄量没有明显变化，从而造成了洼地地下水的补给量大于排泄量，显示出正均衡。

（2）1984年以后地下水位年变幅较小，相对比较稳定，蒸发排泄已经成为一个主要的排泄途径，潜水和土壤已不同程度的发生了盐碱化。在地方政府和宝鸡峡灌区管理局的共同重视和努力下，采取了修建了排水沟，积极发展井灌等措施来排泄地下水，同时适当减少引渠水量，地下水位在其后的几年里得到了有效的控制，明水也逐渐消失。在这期间，还经历了由于大的降水所造成的地下水位的小幅度回升。1988年来水较丰（p=25%），降水量为675.6mm，1989年的地下水位则维持在1.72m～2.67m，比1988年略有所上升，但是比与之降水量相当的1984年（p=20.8%，681.1mm）水位还是要低，这说明地下水位在稳定的基础上逐步有所下降。到1990年时，该区已经基本消除了碱灾与渍灾的隐患。

（3）由于没有进行合理的地表水与地下水综合利用，对地下水的开采量并没有随着地下水位的降低而有所减少，相应的渠灌引水量也没有增加，故而地下水位逐年降低。到了上世纪90年代末，地下水位的下降速度越来越快，并且呈现多年性下降趋势，从1995年的3.80 m～5.13m下降到2002年的8.93 m～10.05m，下降了5 m左右，平均每年下降0.8 m。这已经大大超出了地下水位的临界水深范围3m～6m，且黄土台塬区潜水蒸发极限深度为4.0 m，所以近几年洼地的蒸发量可以忽略。出入境水流也随着地下水位的降低及较深部黄土水平方向的弱透水性而大为减少，那么对地下水的开采就成为地下水排泄的一个主要方式，所以人工开采量就成为影响地下水动态平衡的主导因素。

地下水位变化幅度是平衡该区水量的重要标志。而周苏洼地地下水位从上世纪80年代初开始的一直上升，甚至出现明水，到上世纪90年代后期一直下降，埋深达到9m多，这样的变化说明该地区地下水自宝鸡峡灌区开始灌溉以来一直没有达到一个多年的均衡。由于灌溉水的入渗是地下水的重要补给来源，水位的升降也体现了这些年来渠道灌溉引水量的变化，那么如何控制从地表水所引取的水量对地下水进行调节，进而维持地下水的动态均衡就成为一个最主要的问题。

3 地表水与地下水综合利用

（1）在一些地下水埋藏较深，潜水蒸发可以忽略、地下径流排泄畅通，无特殊“蓄水构造”的区域，采用渠灌不会引起地下水位上升，又不会使土壤发生次生盐碱化，而且渠水成本也低，经济效益高，在这些地区实行渠灌，是一种行之有效的好方法。但对于周苏洼地来说，尽管塬边地下水排泄比较畅通，但洼地所具有的“蓄水构造”使补给水无法顺利排出，由此可见，洼地外围水力坡降大，径流条件好，洼地中心水力坡降小，径流条件差。所以，不能从单一方面来说明是否可用渠灌，要全面考虑各个因素，综合分析，联合利用。

（2）在一些地表水资源短缺，地下水埋藏较浅，地下水主要以潜水蒸发的形式排泄，补给条件好，长期开采又不至于使地下水枯竭的区域，实行井灌是一种行之有效的好方法。但对于周苏洼地来说，渠水灌溉入渗是它的一个重要补给来源。自上世纪80年代末的大力排水和降低渠灌引水量、重视井灌后，渠灌引水量明显减少，地下水的补给量有所减少，并且又经过了上世纪90年代的长期大量开采地下水，地下水埋深已经到达了9m左右（2002年～2003年），远大于临界埋深的下限6m，人为的开采量也已经取代了蒸发成为潜水排泄的主要方式。这说明该地区地下水的补给条件并不是十分丰富，需要在渠灌水量提供一定补给的情况下适量开采，才能长期为我所用，所以单纯的井灌也是行不通的。

（3）在干旱与半干旱地区，由于地面水源在时间上的分配变化很大，为了最优利用地区水资源，综合利用地表水与地下水已经成为重要策略。在此，从两个方面来探讨：第一，从水量平衡角度来看，单一水资源开发已产生许多严重后果。周苏洼地就是从上世纪70年代开始到80年代末长期引渠水灌溉，轻视井灌，造成了大量损失。然而在我国某些地区，由于过量开采地下水，已经形成了地下水下降漏斗，进一步提取地下水，不仅价格昂贵，而且往往产生不可想象的恶果。因此，无论在任何地区，地表水与地下水综合利用，往往都存在一个最适宜的比例。第二，从规划设计或者管理运行的角度来看，地表水与地下水联合利用较之单一水源利用可以产生更大的经济效益。