地下水超采对农业灌溉环境影响及对策

张玉春

摘要：地下水超采对灌区农业环境造成不良影响，必须采取有效措施加以控制和改善。介绍判别地下水超采的常用方法，阐述地下水超采对灌区环境的影响，并提出相应的对策，以强化地下水管理与保护，指导水资源的合理开发利用。

关键词：水资源；地下水；超采；影响；对策

中图分类号：P641.8 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）03-0049-03

地下水过量开采，导致水位持续下降等一系列生态环境问题出现。在排水缺乏条件下，灌区内部长期使用含盐的地下水进行灌溉，使得地下水矿化度增加，土壤盐渍化加剧，灌区边缘天然植被退化，沙丘向灌区推进。因此，必须采取有效措施，严格控制地下水超采，保护生态环境。

1 灌区地下水超采判别方法

判别流域或地区地下水是否超采常用的办法有：1） 根据流域或地区地下水动态观测资料，判断地下水是否超采和地下水的超采量；2） 根据地下水可开采量和地下水的开采系数，判别地下水是否超采；3） 根据水资源开发利用率、耗用率和地下水开采量与地表水供水量比，判断地下水是否超采；4） 根据灌区地下水与地表水供水比和地下水可采资源量与地下水补给量的比值，在已知地下水补给量的情况下可以确定地下水可采量。

2 地下水超采对农业灌溉环境的影响

2.1 地下水位下降，形成地下水漏斗和地面沉降

我国北方地区由于地下水的超采，使得地下水位大幅度下降，形成地下水位下降漏斗。新疆天山北坡奇台县的地下水超采严重，超采区面积为1 198 km2；米泉县超采区面积为140 km2。奇台县年平均地下水位埋深已达到20.16 m；阜康县三工河冲洪积扇地区地下水位持续下降，地下水埋深由1978年的26.00 m变化为2000年的38.00 m；五家渠灌区103团平均埋深由1981年的4.98 m变化为1995年的10.42 m。新疆东疆哈密的超采区面积约1 000 km2；吐鲁番超采区面积为600 km2，与20世纪80年代相比地下水位下降了20.00～30.00 m。

2.2 提水费用增加，含水层枯竭

地下水超采导致地下水位下降和地面沉降，对农田灌溉产生了严重影响。由于地下水位持续下降，水井提水扬程加大，出水量减小，使得水井运行费用大幅度增加，提水成本成倍增长。新疆天山北坡一些灌区，20世纪70年代时水井可以自流，由于地下水位下降，80年代井深达到100 m，90年代达到120～130 m，目前已达到200 m。吐鲁番盆地80年代井深只有20～30 m，采用离心泵抽水；现在井深达到120～150 m，甚至200 m，潜水泵要下到80 m才能抽水。

2.3 天然植被衰退，生态环境恶化

地下水位下降，使得土壤含水率降低，造成土地沙化。西北地区气候干旱，降水稀少，蒸发强烈，非耕地的天然植被主要靠地下水的补给存活。地下水超采造成地下水位下降，导致天然植被衰退，生态环境恶化。

2.4 地下水矿化度增加，土壤盐渍化加剧

由于大量开采地下水，水位下降，形成地下水位降落漏斗，周围地下水向灌区补给，这样不仅灌溉用的地表水带来的盐分无法外排，逐步向深层入渗，灌区周围侧向补给的地下水中的盐分也在灌区聚集。在长期大量利用地下水灌溉，又缺乏排水措施的情况下，水分腾发散失后，盐分大部分留在土壤中，使土壤含盐量和地下水的矿化度逐步增加，造成土壤盐渍化的面积增大，致使土壤耕作层盐分积累，导致土壤盐渍化和农作物减产。

3 解决地下水超采问题的对策

3.1 加强地下水、地表水统管

在河流流域范围内，不论是地表水还是地下水，其分布和开采条件都是上游优于下游。河流上游地区耕地面积较少，水量比较充足，具有良好的地下水含水层，水质相对较好；而下游地区含水层颗粒较细，单井出水量小，且水质较差，有的地区地下水矿化度高，不宜用于灌溉。由于上游地区和灌区的上部具有引用地面水的优越条件，且地面水的水价远低于开采地下水，因此往往大量引用地面水，造成上游地表水浪费，而下游地表水资源紧缺、地下水严重超采。我国北方的甘肃河西走廊、新疆天山北坡和东疆各河流域，特别是下游地区，均普遍存在地下水超采、生态环境恶化的情况。造成地下水超采的根本原因在于地表水和地下水缺乏统一规划和统一管理。特别是农用地下水的开采基本处于无管理的状态，虽然打井需要得到水利部门的许可，但开采的水量无任何限制。因此，亟需在各河流域对地表水、地下水资源施行统一规划、统一管理、统一调配，严格控制地下水的超采，从根本上解决我国北方地区的缺水问题。

合理利用水资源，控制地下水超采，需要从全流域着手。因此，必须建立有权威性的流域机构，根据流域水资源承载能力与当前水资源开发利用情况，针对灌区存在的问题，制定流域长远水资源开发利用规划，兼顾社会经济发展和生态环境保护，对上下游、各用水部门、各行业合理分配水权，对地表水地下水资源进行统一规划、统一管理、统一调配。同时，为了实现全流域和全灌区地表水、地下水联合运用、统一管理，必须制定相应的水价政策，实行地表水、地下水统一水价。在流域水资源承载能力的基础上，根据用水已超过水资源承载能力的现实，确定工农业发展规模和上下游灌区的适宜灌溉面积，切实调整优化农业结构，减少农业用水量。

3.2 建立和完善地下水盐动态监测系统

地下水动态监测是正确评价地下水资源的基础资料，也是及时发现和掌握地下水超采情况，采取控制超采措施，避免超采对生产造成损失的基本依据。为此，在灌区建立并完善地下水盐动态监测系统具有重要意义。灌区应在总结以往水资源评价经验的基础上，结合地表水规划，对地下水可采资源重新进行评价，并对地下水开发利用进行规划。

3.3 提高水资源利用效率

采用水利与农艺措施相结合、工程措施与非工程措施相结合的综合节水措施体系，提高水分生产效率，是解决地区水资源紧缺、地下水超采的根本途径。田间非工程节水措施可以显著减少无效蒸发量和提高水的生产效率，具有重要的节水增产作用，可以直接减少农作物对水量的消耗量。田间水管理措施（节水灌溉制度）和农业措施所产生的净节水量是实际节省的水资源量，在渠系水有效利用系数为0.5的情况下，田间节水1 m3，则可自渠首少引水2 m3，因此，田间节水比渠系节水可以发挥更大的作用。旱作地区采取优化灌溉制度，把有限的灌溉水量在作物生育期内进行优化分配，在各生长阶段控制对作物的水分供应，加大土壤的调蓄能力，具有显著的节水效果。旱作地区优化灌溉制度一般可以节水30%～40%。在现有的地面灌水技术条件下，有些灌区田间工程不配套，土地不平整，畦田的面积较大，灌水不均匀，一次灌水定额为80～100 m3/667 m2；若采取土地平整，沟畦灌溉，可将灌水定额降低至50～60 m3/667 m2，节水效果非常显著。

3.4 保持灌区盐分平衡

灌溉水中都含有一定盐分，且地下水的矿化度一般高于地表水，采用井渠结合灌溉时，必须要有一定的地下水排出区外，以保持耕层和灌区盐分平衡。特别是长期利用高矿化度的地下水进行灌溉，已造成土壤盐碱化的地下水超采区，必须减少地下水的灌水量，增加地表淡水的灌水量，以淋洗土壤中的盐分，并通过水井或水平排水系统，将多余的盐分随地下水排出区外，防止地下水矿化度继续增加，保证灌区土壤逐步脱盐。

3.5 合理布局开发灌区地下水

北方平原和盆地灌区大量资料表明，地下水的补给主要来自降雨和灌溉水的入渗，垂直补给占总补给量的80%～90%。由于地下水地补给量是比较均匀地分布于整个灌区的，灌区的地下水开采也应采取就地补给、就地开采的布井方式。除了冲洪、积扇潜水溢出带和侧向补给量较大的地区在较小范围内可采用水源地方式集中开采地下水外，一般在灌区内不适于采取集中开采的方式，更不宜在城市集中开采地下水以解决城市全部的工业和生活用水问题。目前在一些灌区水资源开发利用规划中，将灌区内由于灌溉和降雨补给而获得的地下水量与地表水一起分配给工业用水和生活用水，这种做法将会带来严重的后果，因为地下含水层中的地下水与地表水不同，是不能任意从一个地区向另外一个地区转移的。