話說地下水庫

□ 張桂芳 姚章村

地下水庫是指由地下砂礫石孔隙、巖石裂隙或溶洞所形成的，或建筑地下截水墻，截蓄地下水或潛流而形成的有確定范圍的貯水空間。無論在什么時候,地球上的淡水大約都有三分之二是蓄存于地下水庫中。地下水庫與地上水庫一樣具有供水、蓄水、輸水和水質摻和等各種用途，對水資源的調節(jié)有著巨大作用，但人們往往對其缺乏認知,很少有人（包括從事計劃分配水源的人員）能認識到地下水庫可以解決日益困擾世界的缺水問題。黑龍江省三大江流域有由沖積、洪積而成的巨大地下水庫——松嫩平原、三江平原地下水庫，若能得到合理開發(fā)利用，將對我省經(jīng)濟社會發(fā)展起到巨大的推動作用。

地球水圈中的水并不是靜止不變的，而是處于不斷的運動之中，存在著明顯的水文循環(huán)現(xiàn)象。各種水庫更新周期存在著較大的差異，大氣水庫約10天更新一次，深海水庫卻需要千年之久。陸地水庫更新周期可從幾周到數(shù)千年，這主要取決于水庫的形式（河道、湖泊、沼澤、冰川、地冰和地下水）?？λ固氐叵滤畮旒s為幾天或數(shù)周，卵石河床需幾周或幾個月，沖積層地下水庫需數(shù)月或數(shù)年，非承壓含水層約需幾年或數(shù)十年，承壓含水層約需數(shù)十年、數(shù)百年、數(shù)千年。我省便于開采的地下水庫多為卵石河床、沖積、洪積與弱承壓含水層地下水庫,水循環(huán)周期較短, 多為幾周至數(shù)十年、數(shù)百年，流動較快,補給較快。

人類有希望開采利用的最大水資源量約為14000立方千米，而地下水容蓄11900立方千米，占85%；人工水庫容蓄1840立方千米，占13%;湖泊容蓄260立方千米，占2%。而人類每年用水約3100 立方千米，僅占可利用地下水庫貯量26%,似乎可以全部寄托于地下水庫。我省三江平原平原區(qū)約5×104平方公里，按利用30米含水層計(最厚達300多米),有水2250×108立方米(給水度取0.15)，即使一點補給也沒有，亦可供5000萬畝水田用15年(年畝用水量取保守數(shù)300立方米計)，這足以說明地下水庫潛力巨大。僅三江平原計算30米地下水庫容就比埃及尼羅河上世界最大的阿斯旺水庫(1800×108立方米)還大，相當于20多座尼爾基水庫(80×108立方米)，說明在三江平原建設我國最大粳稻基地的水資源問題, 完全可以通過三江平原地下水庫得到解決。目前，人類控制水循環(huán)的地面人工水庫在每年蓄水調節(jié)或從地面水庫調節(jié)引用1 立方千米的水,其費用高達一億美元,而從地下水庫提取1 立方千米的水，僅需2000萬美元，僅為前者的五分之一。況且地面水庫(包括地上徑流)保證率低，蓄存很少超過一年。

長期以來，由于人們對地下水庫缺乏了解與認同，忽視了地下水庫的巨大潛力與優(yōu)勢，使地下水庫得不到有效的開發(fā)利用，即使開采，也是堅持只能開采當年的天然補給量，不能降低地下水位，地下水庫一直處于蓄滿狀態(tài)，沒有余地有計劃地進行補給和長期蓄水，使地表降水及徑流白白地流失或蒸發(fā)，這不僅造成水資源的嚴重浪費，而且可能造成土地鹽堿化、潛育化。我省松嫩低平原地區(qū)百湖棋布，再加上引嫩工程，淺層地下水得不到有效開采,地下水位居高不下,且由于地下水庫水位高，產(chǎn)生大量蒸發(fā),不僅造成水資源浪費，而且使土地鹽堿化加劇。而三江平原由于打井開采地下水種稻,使地下水位下降,土地鹽堿化現(xiàn)象近年來似乎奇跡般自消自滅。

地下水庫能長期蓄水的首要條件是超量開采地下水，降低地下水位，使水庫的水位低于天然排水口以下后才能蓄水。簡單地說,這就是采取超量開采地下水的方針。這種方針即意味著要更多地注意水庫的補給問題。而地下水庫的補給可靠天然或人工來完成。

天然補給一般可由河流和降水下滲來實現(xiàn)補給。歷史經(jīng)驗證明，只要每15年內(nèi)有一次罕見豐水年,就能使地下水位回補10～20米。例如，摩洛哥的一個淺含水層從1946年～1957年打井灌溉使柑桔豐收,而地下水以每年1米的速度下降,使人堪憂, 但1957年的降水超過一般年份,使該地含水層的水位上升10米,差不多恢復到原來位置。

人工補給起始于19世紀初,其實質是借助某些工程措施，人為地將地表水注入地下含水層中，以增加地下水補給量，調節(jié)和控制地下水位。人工補給常采用以下方法：修建補給井、滲漏田，河道建閘壩，坑塘、河渠攔蓄地上水等補充地下水，地面淹灌，利用大口井、機井進行回灌，大規(guī)模植樹造林攔蓄增補，這些都是較為有效的措施。例如，北京在河道上設有40多個橡膠壩，年蓄4000×104立方米，年補地下水2億立方米。在巴基斯坦有60000公里渠道網(wǎng), 分布在面積達1600x 104公頃、深達350米的巨大地下水庫上面, 每年以17立方千米的補給量, 是每年天然補給量8立方千米的二倍多。

由此可見，近十幾年來三江平原由于打井開采地下水種植水稻，而使地下水位有所下降（1～8米），乃是我們求之不得的大好事。我們不應該把地下水位有所下降作為限制地下水開采的借口。我省松嫩平原地區(qū)淺層地下水開采難度較大,堿地種稻難高產(chǎn)，也應克服困難打井種稻，使地下水位普遍降至8～10米。

當?shù)叵滤虼罅块_采而造成地下水位大幅下降時，就可能形成新的補給來源——“激發(fā)”補給。我國陜西省興平市地下水多年平均可開采量為1.3億立方米，實際年開采量是1.1億立方米,占可開采量的85%,潛力不多。但在渭河沿岸采取人工措施,即利用河漫灘及一級階地含水層顆粒粗,在岸邊建“排井”,高強度開采地下水,降低河漫灘及一級階地一帶地下水位, “激發(fā)”渭河對地下水的補給,其量可達每年每千米長河段向地下補水600萬立方米。渭河在興平市有20千米長,因而,可獲得總激發(fā)補給量達1.2億立方米 ,從而使地下水可開采量達2.3億立方米, 是原實際開采量的2倍多，意義重大。這種地下水庫控制水循環(huán)的規(guī)律,已在三江平原建三江地區(qū)得到驗證，對于三江平原及沿三大江水系其他兩岸平原合理開發(fā)利用水資源而言，意義更加重大。建三江地區(qū)早在十幾年前地下水下降速度曾達每年1.5米，被斷定嚴重超采，而實際由于在地下水下降過程加劇地下水循環(huán)，加大了三大江等水體的大量“激發(fā)”補給，從而支撐了井灌稻從1997年的308萬畝發(fā)展至2010年的860萬畝，地下水下降速率也逐年由大變小，至2009年局部地區(qū)已形成新的采補平衡。黑龍江省創(chuàng)業(yè)農(nóng)場即已出現(xiàn)這種采補平衡現(xiàn)象。

我省年降水資源在400～600毫米，適合不同地區(qū)不同水旱比作物生長需水量，具有得天獨厚的建設地下水庫的自然社會條件，非常有利于以地下水庫為主去控制水循環(huán)，實現(xiàn)我省水資源的供需平衡，實現(xiàn)降水循環(huán)利用（包括我省北安、九三等高平原地區(qū)）。所以，我們提倡我省沿江河兩岸有條件的地方一定要發(fā)展井灌，并盡可能地把渠灌區(qū)改為井灌區(qū),提高我省地下水庫控制水循環(huán)的能力，實現(xiàn)雨洪資源化，緩解上下游、左右岸引提水矛盾,有利于河流健康,有利于循環(huán)水利和虛擬水經(jīng)濟的發(fā)展，可實現(xiàn)黑龍江“雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)”，實現(xiàn)最合理最節(jié)水最節(jié)能的水資源開發(fā)利用，建成集抗災水利、資源水利、環(huán)境水利于一體的生態(tài)水利，也就是實現(xiàn)筆者認定且推崇的具有黑龍江特色的以“灌降排蓄”為主的 “排降蓄灌” 生態(tài)水利。