節(jié)水增糧行動項(xiàng)目地下水取水水源、取水影響論證思路及關(guān)鍵技術(shù)

林 嵐，戰(zhàn)子欣 ，胡春媛

（1.水利部松遼水利委員會流域規(guī)劃與政策研究中心，130021，長春；2.水利部松遼水利委員會，130021，長春）

東北四省區(qū)節(jié)水增糧行動項(xiàng)目依靠地下水灌溉的農(nóng)田面積高達(dá)94.5%，水利部對項(xiàng)目建設(shè)合理開發(fā)地下水提出了明確要求。水資源論證是實(shí)施好節(jié)水增糧行動項(xiàng)目的重要前期工作，對科學(xué)確定發(fā)展規(guī)模，合理利用有限水資源，緩解水資源供需矛盾，提高水資源利用效率，確保節(jié)水增糧增效有重要意義。本文對項(xiàng)目地下水取水水源、取水影響論證思路及關(guān)鍵技術(shù)問題作了具體介紹。

一、項(xiàng)目概況

松遼流域位于我國東北部，泛指東北地區(qū)的松花江、遼河、沿黃渤海諸河及跨界河流（中國側(cè)）流域，含黑龍江、吉林、遼寧三省和內(nèi)蒙古自治區(qū)東部三市一盟及河北省承德市的一部分，總面積124.89萬km2。松遼流域耕地面積42 589萬畝 （1 hm2=15畝，下同），2010年有效灌溉面積12 794萬畝，實(shí)灌面積11 372萬畝，耕地灌溉率26.70%。

2012—2015年，四省區(qū)建設(shè)高效節(jié)水灌溉工程面積3 800萬畝 （黑龍江1 500萬畝，吉林900萬畝，遼寧600萬畝，內(nèi)蒙古800萬畝），其中噴灌面積1 650萬畝，微灌面積1 890萬畝，管道輸水灌溉工程面積260萬畝。在項(xiàng)目區(qū)中，地表水灌區(qū)面積211萬畝，占5.6%；地下水灌區(qū)面積3 589萬畝，占94.5%。大田糧食作物面積3 722萬畝，占98%；大田經(jīng)濟(jì)作物面積78萬畝，占2%。

二、節(jié)水增糧行動水資源論證要求

水利部以辦資源〔2012〕261號文件印發(fā)了《關(guān)于做好東北四省區(qū)“節(jié)水增糧行動”水資源論證工作的通知》，通知要求節(jié)水增糧行動項(xiàng)目應(yīng)優(yōu)先使用地表水，合理開發(fā)地下水，禁止取用深層承壓水，取用水總量不得突破國家下達(dá)的地表水和地下水取用水總量控制指標(biāo)；對已達(dá)到或超過控制指標(biāo)的地區(qū)，不得新增取水；對接近控制指標(biāo)的地區(qū)，限制新增取水。地下水超采區(qū)不得新增取用地下水，生態(tài)脆弱區(qū)限制地下水開采，防止出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境問題；擠占河流生態(tài)環(huán)境用水的河流不得從當(dāng)?shù)厝∮玫乇硭?/p>

三、松遼流域水文地質(zhì)條件

松遼流域地下水的形成與賦存條件復(fù)雜，在氣候、地貌、水文等自然地理和地層、地質(zhì)構(gòu)造等因素的控制下，表現(xiàn)出不同的水文地質(zhì)特征，丘陵山區(qū)和平原區(qū)的水文地質(zhì)條件差異較大。平原區(qū)主要為松嫩平原、三江平原、遼河平原等，是中生代以來持續(xù)下降的地區(qū)，為地下水的匯集中心，巨厚的中新生代碎屑巖及松散堆積層中賦存豐富的多層地下水。

松嫩平原是一個(gè)潛水普遍分布的大型蓄水盆地，東部高平原和西側(cè)的大興安嶺山前傾斜平原，既是山區(qū)基巖裂隙水的排泄區(qū)，又是中部承壓水盆地的主要補(bǔ)給區(qū)。

三江平原是中、新生代以來形成的沉積盆地，自第四紀(jì)以來沉積了厚約300 m的松散沉積物，西、南、東三面環(huán)山，北、東北為黑龍江和烏蘇里江，由于它是三條江匯流的沖積湖積平原，顆粒較粗，透水性強(qiáng)，垂向上沒有很好的隔水層。

遼河平原又分為東遼河、西遼河和下遼河平原。東遼河平原地下水主要賦存于松散巖類的砂、砂礫石孔隙之中，含水層厚度5～40 m。西遼河平原含水層由泥質(zhì)砂礫（卵）石、中粗砂、中細(xì)砂、細(xì)砂、粉細(xì)砂組成，形成了厚度為130～200 m的巨厚的含水體。下遼河平原松散巖類孔隙水主要賦存于第四系含礫粗砂、中細(xì)砂、粉細(xì)砂中，含水層厚度由兩側(cè)山前的20～30 m遞增至中部平原的200～300 m，顆粒由粗變細(xì)，主要含水層之上覆蓋厚度不等的亞砂土和亞黏土。

四、地下水取水水源、取水影響論證主要工作思路

節(jié)水增糧行動項(xiàng)目地下水取水水源、取水影響論證主要包括以下內(nèi)容：

①論證范圍內(nèi)地下水資源評價(jià)，根據(jù)論證范圍內(nèi)的地下水補(bǔ)、徑、排條件，計(jì)算各項(xiàng)補(bǔ)給量和排泄量，并進(jìn)行均衡分析，分析補(bǔ)給量計(jì)算的可靠性。

②計(jì)算論證范圍內(nèi)地下水可開采量，并結(jié)合論證范圍內(nèi)現(xiàn)狀地下水的開采情況計(jì)算剩余可開采量是否滿足項(xiàng)目新增用水需求。

③取水可靠性分析，預(yù)測規(guī)劃水平年論證范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對水資源的需求，并分析論證范圍內(nèi)的地下水可開采量是否能支撐當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展對水資源的需求；根據(jù)特枯年及連續(xù)枯水年組的補(bǔ)給量及地下水儲存量計(jì)算特枯年及連續(xù)枯水年組的地下水可開采量，分析取水可靠性；若項(xiàng)目取水可靠則繼續(xù)，若不可靠則調(diào)整方案。

④布井方案，根據(jù)抽水試驗(yàn)成果及論證范圍內(nèi)現(xiàn)有開采井實(shí)際開采情況確定設(shè)計(jì)單井涌水量，并根據(jù)設(shè)計(jì)單井涌水量及作物最大灌水定額計(jì)算單井控制規(guī)模，提出布井方案，計(jì)算影響半徑，分析抽水是否產(chǎn)生干擾。

⑤分析取水影響，根據(jù)布井方案及論證范圍的地下水補(bǔ)、徑、排條件預(yù)測開采后水位變化，分析項(xiàng)目取水對區(qū)域水資源、其他用水戶及生態(tài)環(huán)境的影響。若項(xiàng)目取水無影響或影響較小則方案可行，否則需調(diào)整方案。見圖1。

五、地下水取水論證關(guān)鍵技術(shù)問題

1.論證范圍確定

圖1 “節(jié)水增糧行動”水資源論證技術(shù)路線圖

依據(jù)《縣級總體實(shí)施方案水資源論證報(bào)告書編制與審批要求》，項(xiàng)目區(qū)以地下水為水源的取水水源論證范圍應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)單元和計(jì)算可開采量的需要確定。遼寧省的阜蒙、凌海、鐵嶺等縣部分區(qū)域?qū)儆诘蜕角鹆陞^(qū)，其項(xiàng)目片區(qū)在山間河谷平原上，整個(gè)山間河谷平原為一個(gè)完整的水文地質(zhì)單元，面積較小，可將整個(gè)山間河谷平原作為論證范圍。吉林省的洮南市、洮北區(qū)和大安市等部分區(qū)域?qū)儆跊_積平原區(qū)，一個(gè)市縣的部分區(qū)域只是整個(gè)水文地質(zhì)單元的一部分，每個(gè)片區(qū)的側(cè)向補(bǔ)給和排泄量基本相等，因此主要考慮垂向上的補(bǔ)給量和排泄量，并考慮便于現(xiàn)狀的供用水統(tǒng)計(jì)及規(guī)劃水平年的需水預(yù)測，以項(xiàng)目片區(qū)所在的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為論證范圍。黑龍江省部分項(xiàng)目縣位于松嫩東部高平原，其上覆蓋有黃土狀亞黏土，含水層水文地質(zhì)條件復(fù)雜，論證范圍劃分應(yīng)根據(jù)各水文地質(zhì)單元及各含水層的發(fā)育及滅失情況并結(jié)合現(xiàn)狀開發(fā)利用情況確定。

2.單井控制規(guī)模的確定

單井控制灌溉面積應(yīng)根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中公式：

式中，A0為單井控制灌溉面積（hm2）；Q為單井出水量（m3/h）；t為灌溉期機(jī)井每天開機(jī)時(shí)間（h/d）；T2為每次輪灌期天數(shù)（d）；η 為灌溉水利用系數(shù)；η1為干擾抽水的水量消減系數(shù)，經(jīng)抽水試驗(yàn)確定，要求不大于0.2；m為最大灌水定額（m3/hm2）。

管道輸水灌溉和滴灌的單井控制面積應(yīng)根據(jù)公式（1）計(jì)算，并結(jié)合片區(qū)的空間分布確定，原則上采用的單井控制灌溉面積不小于計(jì)算值的10畝。噴灌工程的單井控制面積的確定還應(yīng)結(jié)合噴灌機(jī)的選型確定。審查中要嚴(yán)格控制單井控制面積，一方面盡量少打井減少投資，另一方面可促進(jìn)節(jié)水，避免水資源的浪費(fèi)。

3.地下水水位預(yù)測

開展地下水水位的預(yù)測一方面可分析取水的可靠性，另一方面也是分析項(xiàng)目取水對其他用水戶及生態(tài)環(huán)境影響的主要依據(jù)。地下水水位的預(yù)測方法包括水均衡法、解析法、數(shù)值法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，數(shù)值法可以從空間和時(shí)間上離散計(jì)算域，較為精確地模擬水文地質(zhì)條件空間的變化和源匯項(xiàng)的變化情況，可以逐時(shí)段預(yù)測出未來地下水水位，但對基礎(chǔ)資料的要求較高，此次節(jié)水增糧行動由于受時(shí)間和現(xiàn)有資料的限制沒有采用數(shù)值法預(yù)測地下水水位。大部分項(xiàng)目縣是采用均衡法預(yù)測地下水水位，將論證范圍內(nèi)新增開采量作為排泄項(xiàng)納入均衡方程中，經(jīng)過多年水均衡調(diào)節(jié)計(jì)算檢查項(xiàng)目實(shí)施后是否會引起區(qū)域地下水水位持續(xù)下降。本項(xiàng)目取水特點(diǎn)是分散式井群開采，片區(qū)內(nèi)各井之間存在著一定程度的干擾，在各井出水量相近的情況下，井群中心水位受影響最大，黑龍江省的依安等項(xiàng)目縣則是采用解析法預(yù)測開采后的各片區(qū)中心水位降深，并進(jìn)行開采后地下水水位恢復(fù)預(yù)測，還根據(jù)抽水試驗(yàn)成果對成果的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。

六、結(jié)論及建議

①節(jié)水增糧行動項(xiàng)目地下水取水水源論證及其取水影響分析應(yīng)包括論證范圍內(nèi)地下水資源評價(jià)、論證范圍內(nèi)地下水可采量計(jì)算、取水可靠性分析、提出布井方案及分析取水影響等內(nèi)容。

②論證范圍的確定是整個(gè)水資源論證中的關(guān)鍵一步，節(jié)水增糧行動項(xiàng)目取水的特點(diǎn)是分散式井群開采，論證范圍確定應(yīng)考慮項(xiàng)目所在水文地質(zhì)單元、項(xiàng)目開采的目標(biāo)含水層、計(jì)算可開采量及取水可能的影響范圍。

③單井控制面積要根據(jù)設(shè)計(jì)單井涌水量及作物最大灌水定額確定，審查中要嚴(yán)格控制單井控制面積，一方面盡量少打井減少投資，另一方面可促進(jìn)節(jié)水，避免水資源的浪費(fèi)。

④地下水水位的預(yù)測方法包括水均衡法、解析法、數(shù)值法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，本次節(jié)水增糧行動項(xiàng)目水資源論證主要采用了均衡法和解析法，取得了良好的效果。

[1]建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則 （試行）（SL/Z 322—2005）[S].2005.

[2]水資源評價(jià)導(dǎo)則 （SL/T 238—1999）[S].1999.

[3]水資源供需預(yù)測分析技術(shù)規(guī)范（SL 429—2008）[S].2008.

[4]節(jié)水灌溉工程技術(shù)規(guī)范（GB/T 50363—2006）[S].2006.

[5]灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T 50363—2006）[S].2006.

[6]國務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見[J].中國水利，2012（7）.

[7]財(cái)政部、水利部、農(nóng)業(yè)部《關(guān)于支持黑龍江省吉林省內(nèi)蒙古自治區(qū)遼寧省實(shí)施“節(jié)水增糧行動”的意見》[R].2012.

[8]水利部辦公廳.關(guān)于做好東北四省區(qū)“節(jié)水增糧行動”水資源論證工作的通知[R].2012.

[9]吉林省水文水資源局.洮北區(qū)“節(jié)水增糧行動”總體實(shí)施方案水資源論證報(bào)告書[R].2013.

[10]吉林省水文水資源局.大安市“節(jié)水增糧行動”總體實(shí)施方案水資源論證報(bào)告書[R].2013.

[11]遼寧省水文水資源勘測局.阜新蒙古族自治縣“節(jié)水增糧行動”總體實(shí)施方案水資源論證報(bào)告書[R].2013.

[12]遼寧省水文水資源勘測局.凌海市“節(jié)水增糧行動”總體實(shí)施方案水資源論證報(bào)告書[R].2013.

[13]遼寧省水文水資源勘測局.鐵嶺縣“節(jié)水增糧行動”總體實(shí)施方案水資源論證報(bào)告書[R].2013.

[14]黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省依安縣“節(jié)水增糧行動”項(xiàng)目水資源論證報(bào)告書[R].2013.

[15]吉林水利水電咨詢有限責(zé)任公司.黑龍江省嫩江縣“節(jié)水增糧行動”項(xiàng)目水資源論證報(bào)告書[R].2013.