咸淡水混浇技术在武邑县地下水压采中的应用

2020-01-12王莉娜

河北水利 2020年7期

□王莉娜

河北省地下水超采综合治理的最终目标是实现地下水的采补平衡，在有咸水区大量压减和限制深层地下水的开采，使深层地下水逐步减少开采，直至不再作为农业灌溉水资源。压采措施之一是加大该区引黄地表水量，但地表水难以满足农业灌溉用水要求，农业用水量缺口仍较大。采用咸淡混浇方式替代深层地下水灌溉，不仅充分发挥了地表水在地下水压采中的作用，还可以防止地表水灌溉带来的土壤盐渍化的潜在威胁，现就武邑县咸淡水混浇情况进行介绍，为压采区地下水灌溉开源节流提供借鉴。

1.基本情况

武邑县水资源比较匮乏，根据《衡水市水资源评价报告》，武邑县多年平均水资源总量为4637.2万m3，其中地表水资源总量为1252.2万m3，地下水资源量总为3705万m3。武邑县多年平均水资源人均占有量（按2013年人口计算）为155m3，人均占有水资源量低于500m3的“极度缺水地区”标准，为资源性严重缺水地区之一。自上世纪70年代，不得不依靠大量超采深层地下水来维系经济社会的发展，地下水过度开采，不断加剧地下水位降落漏斗、地面沉降等水环境问题。农业灌溉占用比例较大，由于连年超采，造成地下水位持续下降，灌溉成本逐年提高。加快地下水超采综合治理，有效遏制超采，修复地下水环境迫在眉睫。

本项目根据其引用地表淡水（引黄水）较为方便，且当地储藏有微咸水的特点，采用咸淡混浇方式替代深层地下水灌溉，不仅充分发挥了地表水在地下水压采中的作用，还可以防止地表水灌溉带来的土壤盐渍化的潜在威胁，具有一定示范作用，尽快实施地下水超采综合治理是非常必要的。

2.水源工程

2.1 淡水水源

项目区地表水水源为引黄水。2014年项目区外调水水源为位山引黄，武邑县引黄水量为4024万m3。2015年度在2014年地表水压采项目区抽微咸水120万m3，相应可置换引黄水120万m3，该部分水量为利用2014年水指标，不新增水量，因此可保证发展大紫塔坑塘和姚左联合坑塘的农田灌溉的灌溉面积。

2.2 咸水水源

武邑县地处华北平原东南部，地层上部的洪冲积和冲积散沉积物为主，境内浅层淡水、咸水，深层淡水和咸水皆有分布，上层有大量的咸水体，浅层淡水很不发育。全县总面积830km2，浅层淡水面积为405km2，主要以带状片状和岛状形分布，其余皆为浅层咸水。微咸水可利用量为4007万m3（矿化度2～3g/L）。

项目区内咸水底界埋深在85m左右。浅层咸水含水层岩性以粉砂、细砂为主，目前区内咸水开发利用井主要集中在40m左右，出水量15～20m3/h左右，水位埋深14.9m，采用竖井方式取水。

3.利用方式

淡咸水混合灌溉工程为2014年地表水压采区通过新打机井抽取浅层地下咸水，淡水依托引水管道从水源取水，然后经坑塘扬水点与机井抽取的浅层地下咸水按照设计配比由管道进入混合设备混合，混合后经混合设备进入田间管网系统，从而对作物进行灌溉，达到压采的目的。混合灌溉时间为小麦冬灌，小麦和玉米抽穗开花期共3次灌溉，小麦拔节水需要用纯淡水灌溉。

4.方案选择

根据工程需要对咸淡水进行混合，混合方式分别为首部混合、井位处混合两种，其中井位处混合又分为混合池、混合水塔和混合罐。下面分别对几种混合方式进行比较。

4.1 首部混合

首部混合为在扬水点水源坑塘或渠道处，修建混合蓄水池进行混合，该方式需要将浅层咸水井咸水通过管道输送至扬水点，再由扬水点把混合后水通过水泵提水后输送至田间，此种方式的优点是在淡水水源处混合能够保证淡水的水量，使咸淡水混合比例不超过设计要求，且占地面积最小。缺点是耗能较高，不仅需要二次铺设输水管道，还要浪费能源。

4.2 混合池和混合水塔

混合池和混合水塔方式为在浅层咸水井井位处修建混合水池和混合水塔，扬水点淡水输送浅层咸水井位处的水池或水塔，咸水由水泵扬水至水池或水塔，咸淡水在水池或水塔能充分混合后，再输送至田间管道。此方案优点是在水池或水塔内水能够通过工程措施使其充分混合，且不出现

4.3 混合罐

混合罐方案为在浅层咸水井井位处配置压力混合罐，地表淡水和浅层咸水通过管道输送至混合罐，在混合罐内充分混合后再输送至田间管道。混合罐同样需要在淡水进口和混合后出口设置流量控制装置，其自动化要求较高。其优点是占地较少，且压力混合罐投资较低，项目区内已有成功的深浅井的混合罐经验，农民接受程度较高，比较节能。

通过以上3种方式的比较，混合罐投资最省，结合业主意愿本次选择压力混合罐方案。由于地表水和浅层咸水混合在国内属于首次大范围实施，还没有成功的经验，建议本工程的建设实施在试验示范区运行一段时间后判断其推广的可行性，再对本区进行建设。

混合罐采用钢制罐体，涂防腐料；直径1m，高1.5m，设混凝土基础及角钢支撑；罐体容积设计确定为1.2m3，咸淡水在罐内混合后依靠水泵压力将混合水压入管网系统灌溉。罐顶设排气装置和压力预警装置，在罐体内压力达到临界值时报警，并停止水泵工作，罐底设冲沙口。

5.运行方式

为满足项目区咸淡水混合灌溉的要求，扬水点水泵与机井水泵需同时启动。淡水通过管道输送至罐体，在进口处设电磁流量计控制入罐流量；浅层地下咸水通过深井泵提水至罐体，按照水质矿化度小于2g/L的要求进行咸淡水混合，深井泵采用变频控制（依据咸水流量进行变频）。咸、淡水在罐体内混合后输送至田间管网进行农业灌溉。在水务局设咸淡水灌溉智能监控中心，将智能控制器采的水量、电量和水矿化度指标通过GPRS模块将数据远程传输至县水务局测控中心。