庆安县地下水压采实践与探讨

李 莹，王立权，单 博，孙芳欣

(1.黑龙江大学 水利电力学院，哈尔滨 150080； 2.黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨 150080)

1 概 述

1.1 研究背景

近年来，随着社会的发展，对地下水的用水需求不断增加，导致地下水位大面积持续下降，部分含水层已被疏干或枯竭，地下水源遭到很大程度的破坏[1-4]。 因此，需对地下水超载的县市进行地下水压采，减少地下水的开发利用量。唐世南[5]等从增强地下水涵养保护能力、合理利用能力、战略储备能力和监控管理能力等方面，提出地下水管理与保护对策建议。于丽丽[6]等提出“把水资源作为最大的刚性约束”，落实“一减、一增”综合治理思路，因地制宜治理地下水超采问题，以及强化地下水监管，建立地下水超采治理长效机制的建议。

1.2 区域概况

庆安县位于黑龙江省中部，小兴安岭山脉西南麓，松嫩平原和小兴安岭余脉的交汇地带，是绥化市管辖的最东边县份。庆安县中部为呼兰河冲积平原，它与南部山区相接的过渡带为沟壑纵横的丘陵区。与北部山区相连的过渡带为漫川漫岗地带。农区平均海拔高程在 200 m左右。由南北向中间逐渐降低形成高低相间侵蚀山地、侵蚀堆积台地、堆积河谷平原3种地貌类型。庆安县的气候特征为春季少雨多风，夏季高温多雨，秋季易早霜，冬季寒冷。庆安县地下水补给主要是大气降水为主。河谷平原区的补给除大气降水外，还接受台地地下水径流补给、河滩地地下水补给；除上述补给外，在丰水期也接受地表水补给。

1.3 数据来源

研究涉及到的数据主要来源于对庆安县实地考察、现场调研收集的资料、2015-2020年《绥化市水资源公报》、《黑龙江省水资源综合规划地下水资源评价报告》以及2015-2020年《绥化市统计年鉴》等资料。

2 水资源开发利用

2.1 地下水动态特征

影响地下水动态因素有气象因素、人为因素和水文因素等。由于影响因素是多方面的，所以地下水动态特征也是复杂的。庆安县地下水动态主要是以大气降水为补给源，以蒸发、开采为主要的排泄途径；其次是区外的侧向补给、灌溉入渗补给及地表水的侧向补给。根据庆安县的实际情况，选取庆安县发展乡远大村十道岗屯作为代表井，观测其近15年的地下水动态，绘制地下水年末埋深动态过程线，见图1。

图1 庆安县发展乡远大村十道岗屯地下水年末埋深动态过程线

通过图1可以看出，2005-2019年地下水埋深的发展趋势是先下降、后上升、再下降、再上升。地下水资源具有明显的丰枯变化规律。每年 3-5 月份为枯水期，降水量会减少；8-10月份为丰水期，降水量会增加。降水量的多少直接影响地下水资源量。

2.2 庆安县地下水资源量

2.2.1 平原区地下水补给量

平原区地下水总补给量是由4部分组成，分别为地表水体渗入、大气降水、山前侧向径流及越流补给等流入含水层的水量。见表1。

表1 平原区多年平均地下水补给量表

经计算，庆安县平原区地下水资源量为24 599.81×104m3。

2.2.2 地下水可开采量

地下水可开采量的计算采用可开采系数法，计算公式为：

Q可开=ρ·Q总补

式中：Q可开为地下水可开采量，104m3；ρ为可开采系数，本文取值为0.827；Q总补为地下水总补给量，104m3。

经计算，庆安县平原区多年平均地下水可开采量21 877.56×104m3，占多年平均地下水总补给量26 440.34×104m3的82.7%。见表2。

表2 平原区多年平均地下水可开采量表

2.2.3 山丘区地下水资源量

庆安县山丘区地下水主要是由山丘区基岩裂隙水资源、山前侧向流出量、开采消耗量和潜水蒸发量河川基流量等4项组成。庆安县山丘区地下水资源量见表3。

表3 庆安县山丘区多年平均地下水资源量表

2.2.4 地下水资源总量

Q资=Pr山+Q平资-Q侧补-Q基补

式中：Q资为多年平均地下水资源总量；Pr山为山丘区多年平均降水入渗补给量；Q平资为平原区多年平均地下水资源量；Q侧补为平原区多年平均山前侧向补给量。

见表4。

表4 地下水资源总量表

通过对庆安县地下水资源总量的计算与分析，庆安县地下水总量为5.97×108m3，但实际可开采量是2.19×108m3。随着全球变暖，地下水可开采量也会受到诸多影响。所以，若想实现庆安县的水资源可持续利用与发展，需对地下水用水结构及用量进行分析，从而对地下水进行压采。

2.3 地下水开采量及用水结构

近4年(2016-2019年)，庆安县区域内地下水年平均实际开采量29 795.81×104m3，全部为浅层地下水。近5年平均用水量中，农田灌溉占总用水量的92.21%，林牧渔畜占3.32%，工业占0.43%，城镇公共占0.35%，居民生活占3.61%，生态环境占0.08%。开采量及用水结构见表5。

表5 地下水开采量及用水结构表

通过表5庆安县地下水用量及用水结构分析，庆安县农业灌溉用水量最多，生态环境用水最少。根据水利部下发的通知，庆安县用水总量控制指标为2020年用水总量5.8×108m3，其中地下水用水量2×108m3；2030 年用水总量5.98×108m3，其中地下水用水量2.12×108m3；2025年用水总量控制目标依据2030年用水总量控制目标。由于2025年要达到2030年的地下水开发利用控制指标，所以2025年地下水开发利用控制指标是依据2030年地下水开发利用控制指标制定的。按照现有的用水结构与用水量,对规划水平年2025年的需水量进行预测。见表6。

表6 规划水平年2025年需水预测 /104 m3

根据可开采量、地下水控制指标和需水预测成果进行供需平衡。见表7。

表7 规划水平年供需平衡分析表 /104 m3

通过对现有资料数据的分析以及现场实地调研考察，庆安县目前存在以下问题：

1) 庆安县地下水开发利用程度超过地下水资源的承载能力。

2) 地下水动态监测覆盖面小、布局不合理。随着农业的发展，特别是水田面积大幅度增加，地下水开采量逐年增加。

3) 庆安县现有地表水灌溉面积较少、灌溉水利用系数低、灌溉设备不先进、已有的灌区工程年久失修老化等问题使灌溉损耗率较高。

针对上述问题，需对庆安县的地下水进行压采，合理调整产业用水结构，实现水资源可持续发展利用。

3 地下水压采

3.1 工业节水

庆安县现状年工业用水重复利用率为40%。庆安县工业用水重复利用率偏低，所以工业节水的侧重点为提高工业用水重复利用率，具有一定的挖掘潜力。

考虑到庆安县工业产业性质和现状用水水平，规划水平年工业用水重复率确定为80%。单位工业增加值用水量将从6.12 m3/万元降至1.71 m3/万元。计算公式为：

Wg=Z0×Q1×(1-ηt)×(ηt-η0)+W0×(L0-Lt)

工业节水潜力的计算考虑采取工业节水措施条件下的节水，见表 8。

表8 工业节水潜力指标分析

经计算，如果庆安县工业用水重复利用率提高至80%，规划水平年供水管网综合漏失率降至10%，则可以节省96.79×104m3水量。

3.2 城镇居民综合生活节水

随着社会经济不断发展，水资源供需矛盾突出，所以在不影响居民正常生活的前提下，城镇生活用水的节水关键是节水器具使用和输水管网漏损率。计算公式为：

Wg=W0-W0×(1-L0)/(1-Lt)+R×JZ×365/1 000×(Pt-P0)

城镇生活节水潜力指标分析见表 9。

表9 城镇生活节水潜力指标分析

随着城镇节水器具普及率的提高，同时加强对输水管网的管理，可节约水量 224.38×104m3。

综合工业、城镇生活节水总量，庆安县至 2025 年的节水潜力为321.18×104m3。

3.3 农业节水

3.3.1 发展节水灌溉

提高灌溉用水水平。通过加大推广节水灌溉技术及田间配套建设的力度，提高灌溉水有效利用率，降低亩均灌溉用水量[4]，从而减少地下水开采量，到 2025 年全部采用水田控制灌溉技术。

3.3.2 减少农业灌溉配水面积

庆安县地下水用水以水田灌溉为主，约占总用水量的95.6%，其中地下水21 830.8×104m3，占水田灌溉的 91.21%。长期以往，将会引发一系生态环境问题。因此，地下水压采农业方面主要以水田灌溉为主。

3.4 减少污水排放

庆安县地下水化学类型以重碳酸-钙钠型水为主，多数属弱酸性水。地下水铁锰含量普遍偏高。地下水水温偏低，如果直接对农作物进行灌溉，会对农作物生长产生不利影响；铁含量过高对水稻的生产也会产生一定的危害，所以灌溉前要对地下水进行明渠晾晒和对水进行曝气处理[3]。这个过程中会伴随着水资源的蒸发，损耗较大。所以应减少污水的排放，从工业、居民生活、农业等方面采取措施。建设污水处理厂，引进先进设备对污水进行处理。

4 结论与展望

选取庆安县发展乡远大村十道岗屯作为代表井绘制地下水年末埋深动态过程线，地下水埋深的发展趋势是先下降、后上升、再下降、再上升。地下水资源具有明显的丰枯变化。降雨量的多少直接影响地下水资源。统计资料显示，庆安县地下水的开采量超过国家对地方县的标准，需对其进行地下水压采。根据开采量、地下水控制指标和需水预测成果进行供需平衡，从而制定未来几年的节水指标，主要从工业、农业、城镇生活、污水排放等方面进行节水潜力计算。针对不同行业采取措施的节水措施也不同。工业方面主要是提高工业用水重复利用率，降低供水管网漏失率，使万元工业增加值取用水量逐年减少，从而减少地下水的开发利用；城镇生活方面主要是从节水器具使用以及减少输水管网漏损率等减少地下水的开发利用；农业方面主要是从发展节水灌溉、调整农业种植结构等减少地下水的开发利用；减少污水排放方面主要是采取引进先进污水处理设备、建设污水处理厂等，并通过对庆安县用水结构进行调整、用水方式进行改进等方式，减少地下水开发利用量，实现采补平衡。在不影响经济发展的条件下，增加地下水资源的储备量。

随着经济的发展，产业结构也不断更新与发展，节水的侧重点会有所不同，所采取的措施也会有所不同。因此，今后可以根据时代的发展，采取合理的措施，实现水资源的可持续发展。