潍北平原咸水入侵治理方案及地下水双控指标研究

2020-06-12毕钦祥马安堂唐克旺潘世兵

中国水利 2020年11期

毕钦祥，马安堂，唐克旺，潘世兵

（1.山东省潍坊市水文局，261000，潍坊；2.山东省调水工程运行维护中心潍坊分中心，261061，潍坊；3.中国水利水电科学研究院，100038，北京）

一、研究区概况

研究区位于山东省潍坊市北部，包括寿光市、潍城区、昌邑市和青州市南部区域，总面积5115 km2。自20 世纪80 年代以来，由于当地工农业需水量增加，大量开采利用地下水，导致区域地下水水位持续下降，并形成多个地下水降落漏斗，破坏了咸淡水的平衡，最终引发咸水入侵。从成因看，既有水平方向的径流入侵，也存在垂直方向的越流（或天窗）入侵。

1.区域地下水水位变化趋势

潍北平原地下水水位呈区域性下降趋势，水位标高负值区面积整体上呈现逐年扩大趋势，2011 年，寿光、寒亭和昌邑三个漏斗区连成了一片。2017 年低水位期水位标高负值区面积达到1694 km2，比2010 年同期增加了354 km2，平均每年增加50 km2。

2.咸水入侵趋势

1977—2003 年，潍坊市咸水入侵面积已达449 km2，年均入侵面积为17.3 km2。

2004—2010 年，寒亭和昌邑的咸淡水界面不断向南推移，寒亭区以南孙乡附近咸水入侵距离最大，达到5.0 km，平均0.42 km/a。昌邑市最大入侵距离达16.2 km，位于围子镇附近，平均1.35 km/a。 2011—2016 年，寿光西部台头镇、寒亭的高里镇、双杨店镇一带的入侵趋势较为明显，垂直入侵距离达9.1 km，平均1.5 km/a。到2017 年，研究区咸水入侵区面积已达1052.64 km2。

二、咸水入侵治理方案

为了控制咸水入侵，潍坊市制定了治理方案，治理范围包括潍坊城区、青州北部、寒亭区、昌邑市北大部分地区，以及寿光市整个平原区。开发了潍北平原区地下水数值模拟模型，借此模拟分析不同治理方案的效果。

按照“总量控制、节水优先、统筹调配、系统治理”的原则，方案提出了节水和水源替换压采、人工补源等综合治理措施。具体措施如下。

1.节水压采

按照潍坊市农业节水灌溉规划，加快推进管道输水、喷灌、微喷、滴灌等高效节水灌溉技术和渠道防渗技术，全面提高农田灌溉水利用效率，到2025 年底，全市农田灌溉水有效利用系数达到0.69 以上，基本实现农业灌溉节水化，超采区新建节水灌溉工程面积51.11 万亩（1 亩=1/15 hm2）。到2025 年和2035 年，通过节水压减地下水开采量分别为0.78 亿m3/a 和1.03 亿m3/a。

2.水源置换

已建设完成引黄入峡、引黄入白应急调水工程，南水北调寿光供水单元工程、滨海供水单元工程、昌邑供水单元工程。充分发挥调水工程的效用，积极利用引黄水和南水北调水，置换超采区地下水资源。 2025—2035 年，引客水水量有望达到5 亿m3，可置换地下水开采量4500 万～5000 万m3。

3.地下水人工补源

实施水库增容，新建水库、河道闸坝拦蓄及河湖水系连通等雨洪资源利用工程。2025 年拦蓄雨洪资源，回补地下水达到5000 万m3。 2025 年和2035 年地下水都达到正均衡，均衡差分别为0.39 亿m3和0.79 亿m3。

运用潍北平原区地下水数值模型，模拟上述综合治理方案条件下，区域地下水流场，包括漏斗区、水源地、咸淡水界面等地下水水位，作为地下水控制水位确定的依据。考虑地下水压采和地下水人工补源综合措施，三个漏斗区基本恢复，只有寿光存在局部范围的漏斗，水位在-10 m 左右。由于北部有条带状的集中卤水开采区，形成了水位-10～-40 m 的漏斗区，有利于南部淡水区地下水向北部运移，改善咸水入侵区地下水水质。

三、基于方案的地下水双控指标构建

实行地下水取用水总量控制是防治地下水超采及其诱发问题的重要抓手。实行地下水水位控制，其核心任务是确定合理的水位管理目标，并开展监督性和预警性水位监测。实行地下水双重控制管理，实质是通过人为控制地下水取用水总量，维持合理的区域地下水水位，即总量控制是管理手段，水位控制是管理目标。潍北平原咸水入侵区内分区的长期水量、水位双控指标见表1。

表1 潍北平原分区地下水水量水位双控指标

2025 年平原区地下水开采量控制在4.42 亿m3，市辖区、青州、寿光和昌邑分别控制在1.51 亿m3、1.415 亿m3、1 亿m3和0.5 亿m3。 2035 年，平原区地下水开采量控制在4.29 亿m3，市辖区、青州、寿光和昌邑分别控制在1.49亿m3、1.39 亿m3、0.96 亿m3和0.45 亿m3。