沧县地下水超采综合治理农业灌溉水源置换项目浅析

□樊 琨

我国是世界上最早开发利用地下水的国家之一，早期主要通过开凿土井的方式获取浅层潜水，因埋藏较浅，可通过雨水深入等形式自然补给。自20世纪70年代以来，在水资源短缺的华北地区机井灌溉模式逐渐成为主流，深层地下水成为农业用水的主要来源，由于长期过量开采且未得到有效补给，地下水位严重下降乃至形成漏斗发生地质沉降。此文以实际项目为例，阐述了典型农业灌溉区域的地下水资源超采情况，并从水利工程角度研究探讨了通过水源置换方案进行地下水超采综合治理的工程措施及社会效益，为今后华北地区地下水开采治理研究提供参考。

1.项目概况

1.1 地理气候

项目位于沧州市沧县，地处河北省东南部，东经116°27′～117°09′、北纬38°05′～38°33′之间，属于典型的华北平原地貌。沧县属暖温带半湿润大陆性季风气候，降雨主要集中在6月—9月，多年平均降雨量为504.6mm，由于降水量在时间上不均匀且总量偏少，使得全县经常出现春旱、秋吊的形势。

1.2 水源现状

沧县位于海河流域漳卫南水系下游，全县多年平均水资源总量仅0.9218 亿m3，人均水资源占有量为133m3，亩均占有量为68.2m3，分别为全国人均、亩均占有量的6.0%、4.7%。随着城市人民生活水平的提高，对淡水的需求量日益增加，造成地下水严重超采，浅层地下水近于枯竭，已形成地下漏斗区。

沧县是华北地区典型的农业大县，现在仍以农产品种植为主，农作物产品夏季作物以冬小麦为主，春季作物以春棉花为主，秋季作物主要以玉米、大豆、薯为主。因地表水缺乏，农业灌溉用水主要是通过机井抽取深层地下水，项目区内仅用于农田灌溉的深井就达61眼，落后的取水灌溉方式使得灌溉用水效率较低。同时项目区内的引蓄水工程、灌溉工程等水利设施因年久失修，无法正常发挥引、排、蓄、灌的功能。如水源现状得不到有效改善，地下水超采斗带来的地质灾害等一系列问题将更加严重，直接影响当地的农业生产和社会经济发展。

2.水源置换

2.1 基本原则

项目区水源主要包括自产地表水、地下水和外调水，但地表自产径流主要集中在降水较多的汛期，无法满足全年的农业灌溉需求。为充分挖掘当地水网工程的潜力，统筹调度地表水、地下水和外调水，此项目最终采取引水工程建设的方式增加外调水资源，提高区域水资源配置能力，增加地表水灌溉面积，改善地下水超采的局面。

2.2 外调水源

项目区外调水源可选择引黄水或引江水。引黄水源工程为李家岸位山（潘庄）引黄连通工程，沧州地区总引黄水量约6800 万m3，目前已外调水约5100 万m3，剩 余 约1700 万m3可 以 利用。至田间斗口考虑利用系数为0.55，项目区则实际引黄水可利用量约935万m3。考虑引黄水源需通过泵站二次扬水到达项目区，为节约工程成本，此项目选取引江水源作为唯一外调水源。

引江水源工程为南水北调东线一期工程北延应急供水工程，调水时间为每年10月至翌年5月。该水源工程的主要建设目的为利用南水北调东线一期工程将长江水引入河北、天津地区，通过置换地下水超采区的农业地下水，治理修复华北地区地下水超采问题。该工程在河北省境内工程采用西线、东线双线输水：东线通过潘庄引江穿漳卫新河倒虹吸，于四女寺闸下至南运河杨圈；西线通过位山引江线路经穿卫倒虹吸入境，经东干渠、新清临渠、清凉江，于杨圈涵洞入南运河；东线、西线自杨圈汇合后沿南运河向下游输水至九宣闸。根据相关政策，沧州地区可用于地下水置换水量约6000 万m3，项目区初步分配水量为2600 万m3，至田间斗口考虑利用系数为0.55，实际引江水可利用量为1430 万m3。

2.3 工程措施

此项目实施的任务为通过工程措施引蓄南水北调水源替代受水区地下水进行灌溉，从而减少本地区地下水的开采量，最终实现地下水开采的动态平衡。引江水自南运河至肖家楼村南入境项目区，经捷地分洪闸流入捷地减河。为充分发挥项目区灌溉功能，项目区将捷地减河作为主要引蓄干渠，以科学合理调配项目区内的水资源为原则，通过治理项目区内主要引水线路及其支渠：对引水条件良好的区片，实现自流灌溉；对水资源分布不均的片区，通过连通工程和河道治理，增设闸站使引江水可以相互补充，提高该片区的灌溉保证率，以满足农业用水要求。

项目区各地片通过主要输水干渠，利用原有及新建控制性建筑物进行节制、引、蓄引江水，主要工程措施包括改建合页坝、改建捷地减河现有穿堤引水闸、在河渠沿线新改建扬水站、增设蓄水闸、清淤引渠等。

3.效益优势

3.1 节水效益

项目实施前，项目区农业灌溉实行井渠双灌：利用地表水灌溉方式为“渠道（坑塘）—民自备扬水泵—软管—土垄沟—畦田”。地下水灌溉方式为“机井—软管—土垄沟—畦田”。经统计，在平水年（50%保证率），项目区农作物综合灌溉定额为150m3/亩，项目区总灌溉用水量358.4 万m3，其中地表水供水量为66.0 万m3（未计入蒸发渗漏损失），深层地下水292.4 万m3。由于受当地引水条件、引水水源、自产能力所限，地表水源严重不足，保证率低，作物需水量往往达不到丰产要求，大多年份不能达到设计保证率，农作物减产常态化。为了满足项目区作物灌溉需水要求，采用机井灌溉作为主要补充水源，地下水超采严重，采补失衡。

水源置换项目实施后项目区主要采用渠灌，利用地表水灌溉方式为“渠道（坑塘）—扬水点—高标准管网—软管—畦田”。经计算，工程实施后，在平水年（50%保证率），项目区总灌溉用水量316.5 万m3（按水泵出口计算）供水水源均为外调引江水。可以实现压采地下水量292.4 万m3。

通过对项目区内坑塘清淤扩容整治、河道渠系整治及水系连通，增设小型引提水源工程建设，可以增加当地地表水利用量，使水资源得到充分利用。同时增加外来水引蓄量，缓解项目区水资源不足的现象，减少地下水开采，使深层地下水源得到涵养，有效缓解由于超采造成的地面下沉现象，促进水资源可持续利用与发展。

3.2 社会效益

项目区的农产品种植是全县的经济支柱产业，主要粮食作物为冬小麦、夏玉米等，经济作物以棉花为主，复种指数为1.5。另外项目区内大豆、绿豆、甘薯等粮食作物，蔬菜、瓜果类经济作物也有零星地块分布。项目实施后，农业生产条件将得到改善，形成相对完善的生态链，种植结构得到调整，种植业总产值实现新增长。农产品的转化增值率得到提高，促进农业综合生产力的提高，有效推动了农业产业化经营的进程，确保农民增收和农经济的健康可持续发展。

实施节水灌溉农业项目，改变相对落后的农业生产方式，提高农业产量和收入，符合国家对农业的各项方针政策，关系当地群众的切身利益。项目的实施，可通过对水资源的优化配置，节约和保护，改善项目区的生产和生活条件，对减轻农民的负担，稳定民心，增强团结，减少用水矛盾和纠纷，有着不可替代的作用，且为农业产业结构调整和项目区人民脱贫致富提供了有利条件，社会效益是显著的。

4.结论

通过近几年实施地下水压采项目，减少了地下水开采量，增加了项目区农业灌溉地表水水量，改善了受水区水利设施条件。使深层地下水超采问题得到有效缓解，降低了地下水位下降速率和地下水位降落漏斗扩张面积，为改善该地区地下水环境做出积极贡献。同时也促进项目区农业产业结构调整、并提高小麦、蔬菜等农产品产量与品质，深受群众欢迎。项目的实施可有效解决因区域性、工程性缺水导致的灌溉水供需不平衡的问题，促进社会经济健康可持续发展，为加快节水型社会建设提供有力的基础保障。