论“排蓄灌”与“排降蓄灌”
2012-11-19姚章村宋雅珊
□ 姚章村 宋雅珊
崇尚“排蓄灌” 水利,在黑龙江省已成传统。所谓“排蓄灌”,系指进行防洪除涝治渍排水时,不应该把这些有害水统统“排”掉,而应使其“蓄”起来资源化,用于灌溉等,变害为利。这种理念在我省具有特殊意义。因为我省年平均降水400~600毫米,对于仅能种植一季作物而言,属于水资源平衡或余富区,还容许发展一定比例耗水大的水稻等生产。从表面上看,提出“排蓄灌”水利,似乎既解决了抗旱除涝问题,又解决了水资源兴利问题,两全其美。但笔者认为,应把“排蓄灌”变为“排降蓄灌”,才能真正满足抗灾水利、资源水利、环境水利要求。因为缺少“降”(系指降低地下水位)的元素还有许多问题难以解决。
因为没有“降”,地表残积水难消失,涝灾犹存,地下水位(包括上层滞水)过高,渍害严重,不仅影响作物生长(包括水田冷浆水稻低产),更主要的是会造成土壤长期过湿,降低土壤承载力,严重影响大机械化生产。这也是我省治涝几十年而涝渍总没有退出历史舞台的根本原因。没有“降”,还是大雨大涝,长雨更涝,涝渍难除。
上世纪70年代,中科院长春地理研究所在我省建三江地区开展“井排井灌” 研究,由于当时地下水位没有“降”,平均地下水位埋深约为3米,加上有7~20米粘性土覆盖层,影响了井排水。当时排涝仅是地表迳流排水,由于残积水严重,上层滞水过高,经井排后的耕地涝渍仍严重,机械作业困难,农作物低产。当时没有种稻灌溉,最多仅是部分旱作补偿灌溉,有限的井灌规模不能降低地下水位。由于井淤老化和井排污染等问题难于解决,井灌未能在实践中应用和推广。
地下水脆弱性评价的地下水埋深评分标准表
没有“降”,土壤与地下水库缺少库容(地下水埋深0.5米,地下调节库容等于0),从而不能蓄水或蓄不住水。只有降低地下水位,才能提高降水等水资源利用率。相关研究资料证明,地下水位降至3米以下,地下调节量可达200~300毫米以上;能使地下水无效蒸发等于0;使作物根系可达2米以下,提高抗旱能力;地下水位降至5米,可使5年一遇日降水不产流。以一般土壤通气孔隙率5~10%计,可接纳一次约300毫米以上降雨。
没有“降”,地下水位居高不下,在半干旱地区这是产生盐碱化的根本原因。地下水埋深<2米是重度盐渍化,>3—3.5米才能免于盐渍,由于高寒地区受冻土水分运动规律影响,对地下水埋深要求还应更高。由于引水灌溉会产生大量渗漏,能很快抬高地下水位,没有“降”是地表水灌溉最大的后顾之忧。据有关资料显示,全世界每年由于不合理灌溉使150×104公顷耕地丧失生产能力,这相当于我省大半个垦区的耕地面积。
没有“降”,地下水水位过高,土壤过湿,影响土壤温度,结构破坏;通透性不良,影响土壤自然固氮和土壤潜在肥力释放,水田冷浆低产,旱田更低产。而降低地下水位,使地下水埋深达1.5米,可比埋深0.4米提高固氮能力2.5倍,相当于增加人工施氮肥100公斤/ 公顷,可增产40%。地下水位降至地面以下15~20米,可使污染物在土壤中过滤吸附,且滞留时间长,经充分物理化学作用,减少对地下水污染的危险(见下表)。降低地下水,不仅可增加降水入渗贮蓄,而且能改善土壤通透性,提高地下水氧化和与地上水掺和作用,可降低三江平原地下水铁锰含量,减少松嫩浅地下水盐碱含量,降低矿化度,改善地下水质。
高平原和坡岗地也一样,也应降低上层滞水和潜水(地下水),尽量腾出地下土壤空间,使明水暗排,涝水深藏,这不仅可防治洪涝渍害,而且有利水土保持,发展雨养农业,尤其对我省黑土带的保护意义重大(“沟管洞缝”在黑土保护国家重大专项工程中的应用是我省的创新)。
降低湿地地下水位,同样可以改善湿地生态。世界上并非所有的湿地都具有同样的生态价值。湿地一般可分盐渍湿地、潜育湿地和江河湖海滩涂湿地。其中仅滩涂湿地生态价值高,生物多样性,生物量多。而盐碱和潜育湿地就是由于地下水位过高,以致影响其生态价值。松嫩低平原的盐渍湿地和三江平原潜育湿地若实现“降”,同样可以防治湿地盐渍和潜育危害,从而使之能象滩涂湿地那样增加生物多样性,增加生物量,提高经济性,提高生态价值,从而实现不良湿地优化重建。近年来黑龙江垦区打井种稻的稻田就等于是人造湿地,这是对以前因开荒而减少的湿地面积的一个很大的补尝。若我省三江平原水田规模达4 000万亩以上,三江平原的湿地就将达到开荒前的总和。近年来建三江沼泽性河产流量有增无减,说明相当于抽地下水对湿地补水,其补水量比由于降低地下水位增加地表水渗透量多得多。降低湿地地下水位,可以增加土壤通透性,减少湿地(包括水田)有害气体排放。所以,从某种意义上讲,在三江平原打井种稻和在松嫩低平原打井灌溉,降低区域地下水位,是我省不良湿地优化重建的良策。
在三江平原和松嫩平原降低地下水位,还有一些特殊的资源与环境水利作用。在三江平原打井种稻,对建三江弱承压地下水地区能较大程度地降低地下水位,将地下水位(过去该地区地下水位高于江河水位)降至江河水位之下,改变补给关系,产生新的激发补给,形成从大江大河地下调水,保障建三江水稻迅猛发展,使早就被认为已超采的地下水资源至今仍可持续安全开采。在松嫩低平原区打井灌溉,可降低浅地下水位,若能将水位普遍控制在5~10米以下,就能根治盐碱,且有利于当地对降水与地上水地下水的高效利用,减少对深层地下水的开采,使已形成的深层地下水漏斗自我修复,防止地质灾害发生。另外,还可以减轻区外引水负担。
综上所述,在“排蓄灌”水利中,没有“降”,排水达不到目的;没有“降”,地下难蓄水,即使蓄了水,也可能是兴利成害;没有“降”,灌溉有后顾之忧;没有“降”,不能充分利用当地的水资源(尤其是降水);没有“降”,不能改善生态环境条件和生产条件。所以,只有“排蓄灌”不能实现生态水利,不能满足抗灾水利、资源水利、环境水利的各种要求。只有增加“降”的元素才能使“排蓄灌”水利得到提升和质变,而成“排降蓄灌”生态水利。“降”应成为“排蓄灌”的前提与条件,“降”是“排降蓄灌”生态水利的重要组成部分而不可或缺,在生态水利中起主导控制的地位和作用。当然“降”也应当有个度。否则,“降”的过多,也会产生环境恶化等很多问题。一般把 “降”地下水位控制于埋深10~25米为宜。不论是三江平原还是松嫩平原,一方面是“降”的任务任重道远,另一方面是地下水资源开发还有巨大潜力。
我们应当勇敢地打破旧观念,创新思维,在“排蓄灌”水利中增加一个“降”字,树立“排降蓄灌”水利新理念,建设“排降蓄灌”生态水利,实现我省生态水利建设的创新和突破。笔者认为,只有“排降蓄灌”才能集抗灾水利、资源水利和环境水利之大成,创建具有我省特色的生态水利,从而才能更好地支持我省现代化农业的发展。