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黃淮海平原水資源緊缺，嚴重制約著社會經濟的持續(xù)發(fā)展，造成地下水超采和生態(tài)環(huán)境惡化。南水北調工程是解決我國北方水資源嚴重短缺問題的重大舉措。江水北調對減少與制止地下水超采可以提供必要的條件，同時，地下水的合理開發(fā)利用在南水北調中也可以發(fā)揮開源節(jié)流、改善生態(tài)環(huán)境、改造咸水和防止土壤鹽堿化等重要作用。

1地下水資源的概念和地下水含水層的特點

1.1地下水資源的概念

地下水資源包括地下水的儲存量和補給量兩部分。不參與現(xiàn)代水循環(huán)、不可再生和恢復的儲存量稱為儲存資源；參與現(xiàn)代水循環(huán)、可再生和恢復的補給量稱為補給資源。

儲存資源是地質歷史時期累積形成的地下水資源量，是含水系統(tǒng)中不可再生和恢復、因而不能持續(xù)利用的水量。取用含水系統(tǒng)的儲存資源，將導致這部分資源的永久耗失。有些地區(qū)具有大厚度的含水層，地下水位變動帶以下的地下水靜儲量非常巨大。因此，20世紀60年代有人提出黃淮海平原地下存在著一個地下海,90年代初在塔里木盆地和河西走廊也有人提出發(fā)現(xiàn)了地下海，認為可以利用的地下水資源非常豐富。然而，地下水儲存量雖然是一種寶貴的地下水資源，但它和礦產資源一樣，一旦消耗，難以恢復，因而是不可持續(xù)利用的。只有在利用過程中可以不斷恢復和補償?shù)牡叵滤a給量才是可持續(xù)利用的地下水資源。

補給資源是指一個含水系統(tǒng)在單位時間里、可以持續(xù)獲得補充的水質、水溫合乎一定標準的水量。原則上在一個含水系統(tǒng)中提取的地下水量不超過其補給資源時，水源便有持續(xù)供應的保證。地下水的補給量包括天然補給（山前側向補給和垂向補給）和轉化補給（地表水體補給、地表水灌溉渠系和田間灌溉水補給，含水層之間的越流補給,以及地下水灌溉回歸補給等，但地下水灌溉回歸轉化補給只作為地下水的補給量，一般不能算作地下水資源）。由于地下水補給的一部分將消耗于不可避免的潛水蒸發(fā)、天然生態(tài)耗水、地下水的排泄，而不能全部被開發(fā)利用，地下水的可開采利用量僅是補給量的一部分。這部分可以開采利用又不致引起難以承受的環(huán)境損害（如城區(qū)和濱海地區(qū)的地面沉降，干旱地區(qū)的土地沙化等）的水量稱為可持續(xù)開采量或可采資源。有些地區(qū)將地下水的全部補給量作為地下水的可采量而進行開發(fā)利用，將造成地下水的超采。

不同的地下水含水層可開采利用的地下水資源不同，必須根據含水層的特點合理開發(fā)地下水資源。

1.2地下水含水層水資源的特點

平原地區(qū)松散巖層中的主要含水層為淺層水和深層承壓水。淺層地下水指地表以下的潛水和潛水-微承壓水，可以直接接受大氣降水和地表水的補給。深層承壓水指埋藏在深部弱透水層間含水層中的承壓水。

20世紀70年代初期，人們根據傳統(tǒng)的地下水資源的概念和地下水含水層的部分特點，認為深層承壓水具有以下優(yōu)點：1）地下水承壓水位高，開采初期有的地區(qū)水位高出地面，水井可以自流；2）含水砂層厚、導水性強、水井出水量大；3）水質好、不易受到污染；4）承壓水位不易受到氣候條件的影響等。而對淺層水則認為：1）缺乏良好含水砂層或砂層厚度小、水井出水量小；2）含水層導水性差，側向補給相對較??；3）淺層水水質差、易受地表水體污染等。在這種認識下，20世紀60~70年代許多農村和城市大量開采深層承壓地下水，特別是某些地方的政策導向也是鼓勵開采深層水，打深井國家給予補助，而打淺井則不予補助。由于深層水的大量開采，造成承壓水位大幅度下降，形成大面積的承壓水位降落漏斗。近30多年來的實踐表明，上述對地下水含水層的認識是不夠全面的。實踐使人們對淺層潛水和深層承壓水含水層和資源的特點有了更為全面的認識。

1.2.1淺層地下水（包括潛水和淺層潛水-承壓水）開采量的組成淺層地下水的補給和消耗：（1）地區(qū)內部的垂向補給和消耗：降雨補給、河流和渠道滲漏補給、田間灌溉水補給、越層補給；潛水蒸發(fā)、越層消耗。（2）來自地下水側向補給和排出區(qū)外的地下水排泄。（3）開發(fā)利用過程中由于水位下降，含水層疏干而動用的地下水儲存量（這部分不能作為可持續(xù)利用的地下水資源量）。在含水層的給水度為μ，單位面積上（m2）由于水位下降S(m)而釋放的水量W(m3)為W=μS

淺層地下水的優(yōu)點是：1）可以直接接受大氣降水和地表水體和地下徑流的垂直和側向補給，開采利用后可以不斷得到恢復和補償，因而是可以持續(xù)利用的。2）含水層埋藏淺，可用淺井開采，工程造價低。3）淺層地下水的給水度遠大于深層承壓水含水層，相同開采水量條件下水位下降小，運行費用低于深層承壓水。

在補給量和水質有保證的條件下，淺層地下水可作為農業(yè)用水的主要水源和城市工業(yè)和生活用水的后備或輔助水源。

1.2.2深層地下水開采量的組成深層承壓水的補給和消耗：1）來自山前的天然地下水側向補給和排出區(qū)外的地下水排泄。在開采區(qū)遠離補給邊界的情況下，側向補給量是十分有限的。2）地區(qū)內部的垂向補給和消耗：承壓含水層上下均有弱透水層或隔水層阻隔，不能直接承受降雨、河渠滲漏和灌溉水補給，在開采過程中只有來自或進入相鄰含水層的越層補給。3）開發(fā)利用中由于承壓水頭的下降，含水層和弱透水層的彈性（或彈塑性）壓密而釋放的水量（對粘性土主要是塑性壓密，即使回灌也難以恢復）。這部分水量是不可補償?shù)?，主要是動用的含水層中原有的地下水儲存量，不能作為可持續(xù)利用的地下水資源量。在承壓含水層的彈性給水度為μe,單位面積上（m2）由于承壓水位下降Sc(m),承壓含水層和弱透水層釋放的水量Wc(m3)為

Wc=μeSc(1)

承壓含水層的彈性給水度為

μe=γmβs+nγmβ=γm(βs+nβ)

μe=μ1m

μ1=γ(βs+nβ)

式中γ為水的容重，βs為含水層的壓縮系數(shù)，n為含水層的空隙度，βw為水的壓縮系數(shù)，μ1為單位厚度的含水層，單位承壓水頭下降所釋放出來的彈性釋水量（1/m）。在深層承壓水開發(fā)利用中，由于單位水頭的下降，自含水層上下的弱透水層釋放的水量計算方法與含水層相同，只是其厚度m、壓縮系數(shù)ßs和空隙度n不同。

如上所述，開采深層地下水得到的水量主要來自由于水位下降而引起的含水層和弱透水土層壓密、水體膨脹引起的彈性釋放、側向補給和越層補給，來自土層壓密和彈性釋放的水量均是動用儲存量。在承壓含水層以上有咸水覆蓋的地區(qū)開采的越層補給的淡水量也是動用儲存量，只有在無咸水覆蓋的地區(qū)部分越層補給的水量來自潛水或淺層地下。這部分水量雖然是可以持續(xù)利用的，但它來自淺層水的越層消耗量，并已計算在潛水（或淺層水）資源量中，屬于淺層水和深層水資源的重復量。在遠離山前的地區(qū)側向補給十分微弱，由于地下水的開采水位下降而引起的側向補給實際上也是動用鄰區(qū)的地下水儲存量。根據以上情況自深層承壓水開采的水量，除山前地區(qū)有一定的側向補給和在無咸水覆蓋區(qū)有少量越層補給的水量外，幾乎全部是動用儲存量，而開采儲存量是不可持續(xù)的。

1.3地下水可采量（地下水可采資源）

如前所述，地下水的儲存量是不可持續(xù)利用的的資源，只有在開發(fā)利用過程中不斷可以恢復、補償?shù)牡叵滤坎攀强梢猿掷m(xù)利用的地下水資源。地下水資源評價的任務主要是估算可持續(xù)開采利用的符合水質要求,且不會引起不可承受的生態(tài)環(huán)境損害的地下水量，即可采資源量。由于地下水補給的一部分將消耗于耕地農作物的騰發(fā)和不可避免的潛水蒸發(fā)、天然生態(tài)耗水、地下水的排泄，而不能全部被開發(fā)利用，地下水的可開采量僅是補給量的一部分。一個地區(qū)的地下水可采量需要通過地下水的采補平衡分析和地下水的模擬才能確定，但為簡便計，生產實踐中一般常將地下水補給量乘以一個小于一的經驗可開采系數(shù)求得地下水可開采量。半濕潤地區(qū)一方面有河渠滲漏和田間灌溉水的補給，另一方面又有降水入滲，地下水的可開采系數(shù)較高（有時可達0.7~0.9）。干旱地區(qū)降水量稀少，地下水的補給大部來自地表水的轉化，且有相當一部分消耗于農田和非耕地天然植被的騰發(fā)，地下水的可開采系數(shù)遠小于半濕潤地區(qū)。由于地下水的可開采系數(shù)是一個經驗系數(shù)，一些干旱地區(qū)借用半濕潤的華北地區(qū)的經驗數(shù)值，估算的地下水可開采量將顯著偏高。深層地下水在開采時獲得的補給量中除有限的側向補給和越層補給（且與潛水補給有重復計算）外，幾乎全部來自地下水的儲存量，而儲存量是不能作為地下水可采量而持續(xù)開采利用的。

在地下水補給量的計算中需要有一系列的補給參數(shù)，在利用補給量計算可采量時又需要有一個經驗的可采系數(shù)，計算的過程復雜，系數(shù)的選擇又有很大的任意性。由于降水量和地表引水量是地區(qū)地下水的主要補給來源，生態(tài)需水也主要決定于降水蒸發(fā)等氣象條件，地區(qū)內地下水的可開采量除決定于土地利用系數(shù)和水文地質條件外，主要決定于降水量和地表引水量。因此，可以近似地根據降水量不同的典型地區(qū)地下水可開采量與地表水引水量的經驗比值，近似地估算地下水的可采量。

2南水北調受水區(qū)地下水開采現(xiàn)狀

近期南水北調受水區(qū)主要為海河平原和淮河平原的部分地區(qū)。根據國土資源部水文地質環(huán)境地質研究所《海河流域地下水資源現(xiàn)狀評價及典型區(qū)環(huán)境地質效應分析》資料，海河流域平原地下水可采量和現(xiàn)狀條件下實際年開采量如表1所示。.年平均總超采量為44.6億m3/a,其中淺層地下水超采量為23.6億m3/a,深層地下水超采量為21.0億m3/a.自1958年以來海河流域平原區(qū)累計超采量為895.8億m3,其中淺層地下水超采471.2億m3，深層地下水超采424.6億m3，見表1。根據表1,現(xiàn)狀年海灤河流域平原內有部分地區(qū)淺層地下水超采，總超采量為23.63億m3。部分地區(qū)淺層地下水尚有盈余，總計盈余29.19億m3。根據表1，深層地下水年可采量為13.07億m3,是由側向補給和越流補給兩項組成的。海河東部平原約有50%的面積存在上覆淺層咸水，由于在這種地區(qū)不能接受降雨入滲補給的淡水，所開采的越層補給的水量動用的仍然是地下水的儲存量，這種水量是不可持續(xù)的，因此不能作為可可持續(xù)開采資源。在越層補給的水量來自無咸水覆蓋的地區(qū)，深層地下水的補給來自淺層水的越層排泄，這部分水量應自淺層水的可采量中扣除，才能作為可采資源，因此海河流域淺層水和深層水的可采量總和應為表1中的淺層水的可采量與深層水側向補給量之和。對于河北平原深層水的補給量問題曾有多個文獻進行探討，例如，郭永海等認為滄州地區(qū)深層水的側向補給僅有總開采量的3~4%左右[8];根據陳寧生等對黑龍港地區(qū)地下水開采狀況的分析資料[2]，深層地下水的開采量中有10.57%來自山區(qū)的側向補給，各種文獻給出的數(shù)字差別很大。若采用最大的10.57%來估算深層水的側向補給量，在開采量為33.8億m3的情況下最多不超過3.6億m3。淺層和深層的總超采量可能在53.8億m3以上，大于表1中給出的44.64億m3。

地下水的超采對農業(yè)灌溉和生態(tài)環(huán)境造成了嚴重影響。主要表現(xiàn)在：1)地下水持續(xù)下降、形成大面積地下水漏斗，部分地區(qū)含水層被疏干；2)海水入侵與水質惡化；3)超采區(qū)發(fā)生地面沉降、裂縫和塌陷；4)提水費用增加、含水層枯竭、機井報廢；5)天然植被衰退，生態(tài)環(huán)境惡化；6)由于超采區(qū)地下水位低于臨近地區(qū)，不僅灌區(qū)地表水帶來的鹽分無法外排，鄰區(qū)地下水中的鹽分也向超采區(qū)聚集，造成地下水礦化度增加、土壤鹽漬化加劇等一系列生產和環(huán)境問題。

3南水北調受水區(qū)城市用水應嚴格控制地下水超采

北方平原地區(qū)地下水的補給主要來自大氣降水和地表水灌溉入滲，地區(qū)內的垂直補給占整個補給量的85%~90%以上[2]，見表2。城市地區(qū)地表多為不透水的道路房屋所覆蓋，少量綠地降雨入滲和輸水管道滲漏補給的水量很少，除靠近山前的城市有一定的側向補給可以利用外，城市本身地下水可采資源有限。由于地下水的補給量基本上是均勻分布于整個地區(qū)，地下水資源也應采取就地補給就地開采的方式用于農業(yè)，不宜在城市集中開采地下水，用來解決工業(yè)和生活用水問題。

目前在一些水資源規(guī)劃中，將由于地表水灌溉和降水補給的地下水量的大部分分配給城市工業(yè)和生活用水，實際上是擠占農業(yè)用水。含水層中的地下水與地表水不同，是不能任意從一個地區(qū)向另外一個地區(qū)轉移的，分散補給的地下水集中用于城市開采，勢必造成超采，形成地下水位下降漏斗。根據國家發(fā)展計劃委員會、水利部《南水北調工程總體規(guī)劃》資料，南水北調中線沿線地下水位剖面圖，見圖1、圖2，可以看到每個城市地面以下均有一個漏斗中心。降水和地表水對地下水的補給強度一般充其量不超過200mm/a,但集中開采的城市水源地開采強度常在4000mm/a以上，不僅遠超過城市本身的補給量，而且也動用了農業(yè)地區(qū)的補給量和儲存量。產生這種情況的原因，關鍵是對城區(qū)和深層地下水開采區(qū)地下水可采資源的認識問題，許多城市的地下水資源評價都是與市區(qū)附近地區(qū)地下水資源評價一起進行，而不是單獨估算城市本身的地下水補給量和可采量。同時市區(qū)的可采量往往是根據地下水位滿足在一定的開采方案（總開采量和開采布局）條件下，在一定的期間內不超過一定地下水位或承壓水位埋深的要求確定的。如果不超過要求的深度，則把這個開采量作為地下水的可采資源。過去30年來城市地下水位在持續(xù)下降的事實,已經表明地下水嚴重超采，在南水北調地下水開采規(guī)劃中，應采取堅決的措施減少和控制地下水的開采量。在水資源短缺的情況下短期超采是可以允許的，但在今后30年內仍然把目前的開采量作為可供水量，后果將不堪設想。在地區(qū)水資源規(guī)劃中應吸取過去30年的教訓，城鎮(zhèn)工業(yè)生活用水應主要改用地表水供水，而將擠占的地下水還給農業(yè)。

山前平原的北京、保定、石家莊、邢臺、邯鄲、安陽、新鄉(xiāng)、焦作、鶴壁、濮陽等城市，目前以淺層地下水為主要水源。這些城市開采的地下水，除少部分來自山前的側向補給外，大部分是超采農業(yè)區(qū)補給的地下水或動用地下水的儲存量。南水北調工程通水以后，這些城市些城市必須封閉大部分水井，嚴格控制地下水超采。以深層地下水為主要水源的城市如滄州、衡水和廊坊等，更是超采地下水，已造成一系列生態(tài)環(huán)境問題，應根據我國水法第36條規(guī)定，全面采取禁止開采措施，對所有機井進行封閉，但應封而不廢，以備出現(xiàn)南水北調供水不足或其它特殊情況時應急之用。

根據南水北調城市水資源規(guī)劃編制組《南水北調城市水資源規(guī)劃》中有關受水區(qū)城市供水結構資料，現(xiàn)狀條件下地表水供水量為41.9億m3,占總供水量的28.8%;地下水供水量為86.3億m3,占總供水量的59.47%;2010年地表水供水量為35.4億m3,占總供水量的28.8%，地下水供水量為54.7億m3,占總供水量的43.9%;2030年地表水供水量為37.0億m3,占總供水量的37.0%，地下水供水量為56.0億m3,占總供水量的41.6%。地下水的供水量雖然有所減少，但仍然占有很大比重，其數(shù)量遠大于城市本身地下水的補給量。表明城市地下水仍在繼續(xù)超采和挪用農業(yè)區(qū)的地下水補給量或動用儲存量。為了嚴格控制城市地下水超采，應在詳細的地下水資源評價的基礎上，根據城市本身的地下水可采資源確定地下水的可供水量，而將擠占城市所屬郊縣的農業(yè)用水量還給農業(yè)。

4嚴格控制受水區(qū)農業(yè)用水繼續(xù)超采地下水

南水北調工程的近期供水目標，主要是城市的生活和工業(yè)用水，同時兼顧農業(yè)和生態(tài)用水。解決農業(yè)缺水主要依靠發(fā)展節(jié)水灌溉和提高農業(yè)用水效率。根據全國節(jié)約用水辦公室，中國水利水電科學研究，水利部南水北調規(guī)劃設計管理局《南水北調節(jié)水規(guī)劃要點》，現(xiàn)狀年農業(yè)用水的缺水量為55億m3,在繼續(xù)超采地下水的條件下，2010年將達到48億m3,2030年達到25億m3。如考慮年超采地下水量33億m3在內，則現(xiàn)狀年缺水量88億m3,2010年缺水量為81億m3,2030年為58億m3。根據《南水北調節(jié)水規(guī)劃要點》資料，2010年受水區(qū)農業(yè)節(jié)水量將達到18.3億m3,在繼續(xù)超采地下水33億m3的情況下，農業(yè)缺水量將減少為62.7億m3,2030年農業(yè)節(jié)水量將達到41.1億m3,地下水超采量可以減少為16.7億m3。規(guī)劃中提出分配給農業(yè)的處理后的污水量2010年為16.72億m3,2030年為28.37億m3，實際上目前（1999年）受水區(qū)污水排放量為63.54億m3,除少量經處理后用于城市外，大部分未經處理的污水已用于農業(yè)，其數(shù)量可能不小于南水北調工程實施過程中提供的處理后的污水量，這部分水量只能改善農業(yè)用水的質量，而不能顯著增加水量。根據以上情況，自今至2020年以前仍將以每年33億m3超采地下水，2021年至2030年之間地下水超采量將由33億m3減少為16.7億m3,平均約為25億m3。在這種情況下，至2030年受水區(qū)的地下水累計超采量將再增加800～900億m3,造成的危害將不堪設想。

根據河北省資料[3]，目前海河流域平原區(qū)淺層地下水含水層疏干面積已達1.05萬km2以上，在維持目前的地下水超采水平的情況下，供水區(qū)內淺層、深層地下水位都將繼續(xù)下降。山前平原區(qū)第二含水組2010年前石家莊地區(qū)、邢臺市區(qū)、元氏縣、寧柏隆漏斗區(qū)、永年和磁縣等地將被疏干，石家莊以南的疏干區(qū)將連成一片。作為山前平原唯一后備水源的第三含水組會很快成為主要開采層。由于該含水組富水性差，地下水位下降速率將明顯加快，繼續(xù)超采將難以為繼。深層承壓水本應作為應急用水或后備水源，繼續(xù)用于農業(yè)將造成更加嚴重的后果。

為了防止生態(tài)環(huán)境進一步惡化，應和城市工業(yè)和生活用水一樣，根據國家水法嚴格控制農業(yè)用水超采淺層水，禁止開采深層水。為了解決農業(yè)缺水問題，應通過調整農業(yè)結構、采取綜合措施提高單方水生產效率等，進一步加大農業(yè)節(jié)水力度和適當增加分配給農業(yè)的處理后污水回用量。海河南系等地區(qū)資源性缺水，地表水缺乏，淺層地下水有咸水覆蓋，深層又已嚴重超采，這些地區(qū)農業(yè)缺水量應當由南水北調工程供水解決。解決農業(yè)缺水和地下水超采問題具有公益性質和社會效益、生態(tài)效益，投資應由國家負擔。

5充分利用受水區(qū)由于地下水超采形成的地下庫容，調蓄當?shù)氐乇韽搅骱鸵膩硭?，增加枯水期和年份對對城鄉(xiāng)的供水量和改善恢復生態(tài)環(huán)境

5.1利用當?shù)氐乇韽搅骰匮a地下水

根據《南水北調工程總體規(guī)劃》資料，南水北調中線沿線河南、河北段地下水埋深如

圖1、圖2所示，由于地下水的超采，水位下降，受水區(qū)已形成巨大的地下庫容[4][5]。南水北調中、東線受水區(qū)降水量在500~600mm以上，充分利用降水和地表徑流進行灌溉和回灌地下水是解決地下水超采的重要途徑之一。根據河北省1994－1999年地表水和地下水資源的利用情況，雖然地下水持續(xù)超采，見表3[6]，地下水的開采量占總供水量的74%，但地表水用水量僅占總供水量的26%，實際利用的地表水量為56.15億m3,僅占總徑流量131.98億m3的42.5%，尚有57.5%的地表水資源無效流失，表明通過田間攔蓄降雨和利用溝渠、坑塘、湖泊調蓄地表徑流，進行人工回灌，增加地下水的補給仍有一定潛力。應采取綜合措施加大田間降雨和地表徑流的入滲，增加地下水的補給，攔蓄和調節(jié)地表徑流，充分利用水資源，緩解地下水的超采。

5.2利用騰空的含水層調蓄引江水和處理后的污水回補地下水

根據《南水北調中線工程初步可行性研究報告》資料，丹江口水庫1956－1985年逐年可調水量差別很大，變化于63.5億m3和217.7億m3之間，平均為144.6億m3。中線和東線工程年內不同季節(jié)可調水流量也有顯著差異。南水北調中、東線工程連通了長江、淮河、黃河與海河四個流域，由于各流域屬于不同雨區(qū)，來水豐枯差別較大，除流域之間存在以豐補歉的可能外，還可以在漢江和長江的豐水季節(jié)和年份增加調水量，利用受水區(qū)巨大的地下庫容進行調蓄，既可以回補地下水，改善生態(tài)環(huán)境，又可以增加枯水時期向受水區(qū)的供水量。

根據華北平原的實踐經驗，引地表水回灌地下水含水層的最好方式是結合農田灌溉進行。由于灌溉渠系和田間灌水分布面廣，補給強度大，不僅投資少、回灌效果顯著，還可以發(fā)揮灌溉增產的效益。為了充分發(fā)揮地表水灌溉補給地下水的作用，田間灌溉渠系不宜進行防滲，豐水季節(jié)并應適當加大灌水定額。

5.3關于改善深層承壓含水層地下水超采造成的生態(tài)環(huán)境問題

根據粗略估計在425億m3深層承壓水的超采量中，約有200億m3來自弱透水層和含水層的壓密固結、形成地面沉降而釋放的水量，約150億m3來自越層補給，除來自淺層淡水的少部分越層補給水量是可以恢復補償?shù)乃客?，其他都是動用的儲存量，難以補償和恢復。承壓含水層深埋地下，人工補給只有通過水井注水，由于水井注水單位時間內可以回灌的流量，僅有抽水流量的1/3～1/2，造價高，收效小，且易阻塞，一般水井回灌僅適用于城市工業(yè)儲熱和儲冷的空調用水。

海河中東部平原的大部地區(qū)，深層承壓含水層上部有咸水覆蓋，越層補給的咸水難以利用，依靠淺層淡水區(qū)的天然降水入滲越層補給，為量有限，難以恢復。因此，應十分珍惜保存現(xiàn)有寶貴的深層地下水資源的儲存量，以備南水北調供水不足或其它特殊情況時應急之用。

6渠水灌區(qū)井渠結合合理開發(fā)利用地下水進行灌溉是農業(yè)節(jié)水的重要措施

6.1井渠結合灌溉的作用

南水北調工程實施的原則是先節(jié)水后調水，開源節(jié)流是灌溉節(jié)水的重要措施。半濕潤地區(qū)采用井渠結合可以充分利用降雨入滲和地表水灌溉滲漏對地下水的補給，提高水的利用率，達到節(jié)水的目的。井渠結合灌溉可以根據不同季節(jié)對作物需水和控制地下水位的要求，有計劃地安排井灌與渠灌的灌水量和灌水時間，達到既利用地下水又防止土壤鹽堿化的作用。干旱半干旱地區(qū)降水稀少，蒸發(fā)強烈，為了淋洗積累的鹽分和保證春播前土壤墑情，常在生長期末的秋季進行大定額的秋澆，通過井渠結合控制地下水位，則可以減少秋澆定額，達到節(jié)水的目的。

河南人民勝利渠灌區(qū)、陜西涇惠區(qū)灌區(qū)采取井渠結合，開發(fā)利用地下水，提高了灌溉水的利用率，發(fā)揮了節(jié)水效果，同時也降低了地下水位，控制了土壤鹽漬化，對農業(yè)增產和地區(qū)經濟的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。但目前北方一些地區(qū)，由于地下水的過量開采，也出現(xiàn)了水位持續(xù)下降等一系列生態(tài)環(huán)境問題。因此，在地下水的開發(fā)利用中必須保持采補平衡，嚴格控制地下水的超采。

6.2灌區(qū)地下水與地表水供水量的適宜比值

井渠結合灌區(qū)地下水與地表水供水必須采用適當?shù)谋壤?，除保證耕地農作物用水要求外，也需要使周邊非耕地保持適當?shù)牡叵滤裆?，以維持天然植被的存活。為了灌區(qū)的持續(xù)發(fā)展，還需要滿足地下水采補平衡，鹽分排補平衡的要求，既要避免地下水超采，水位下降，又要防止地下水位過高，造成灌區(qū)土壤積鹽。我國北方地區(qū)，氣象、土地利用和水文地質條件有很大差異，特別是降雨量和土地利用條件差別很大。各地地下水補給排泄條件也有很大差異，因此，各地適宜的地下水開采量與地表引水量的比例也應是不同的，應根據各地的具體條件參考典型地區(qū)的經驗確定。

（1）半濕潤地區(qū)河南人民勝利渠灌區(qū)（農田灌溉研究所和河南省人民勝利渠科研中心資料）和陜西涇惠渠灌區(qū)經驗[7]：在降雨量多年平均540mm~600mm和將地下水位控制在2.5~4m的條件下，除區(qū)外地下水的側向補給外，利用地下水灌溉與地表水灌溉用水量的適宜比值為0.4~0.6。

（2）干旱地區(qū)灌區(qū)經驗：西北干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,降雨稀少,蒸發(fā)強烈，天然植被主要靠地下水補給的水量而存活。為了保持灌區(qū)和周邊地區(qū)的生態(tài)平衡，灌區(qū)采用的地下水與地表水用水比例除滿足耕地的水資源供需平衡外，還必須滿足生態(tài)需水和天然植被對地下水位的要求。根據新疆三工河流域灌區(qū)和葉爾羌河灌區(qū)等地經驗（根據新疆水利廳和新疆農業(yè)大學資料），在降水量為150~250mm的情況下，除區(qū)外地下水的側向補給外，灌區(qū)內地下水的可開采量與地表水引水量的適宜比值為0.15~0.25，在降水量為50mm以下時，灌區(qū)地下水可開采量與地表水引水量的適宜比值為0.10~0.15以下。

6.3南水北調受水區(qū)渠灌區(qū)實行井渠結合灌溉的節(jié)水潛力

根據表1海河流域地下水補給量和實際開采量資料，雖然大部地區(qū)淺層地下水已超采，部分地區(qū)尚有盈余的地下水補給量。黃河流域的寧蒙灌區(qū)仍有一定的開發(fā)利用潛力。

1)黃河中下游河南和山東引黃灌區(qū)地下水開發(fā)利用潛力

黃河上中游大型灌區(qū),包括河南和山東引黃灌區(qū)等,現(xiàn)狀灌溉面積和灌溉用水量,以及井渠結合灌溉后井灌可用水量如表4所示。

2)黃河上中游大型灌區(qū)井渠結合節(jié)水潛力

黃河上中游大型灌區(qū),包括寧蒙灌區(qū)和汾渭平原灌區(qū)等,現(xiàn)狀灌溉面積和灌溉用水量,以及井渠結合灌溉后井灌可用水量如表5所示。

7開發(fā)利用地下咸水和改造海河平原東部咸水層

海河平原礦化度為2~3g/L的地下微咸水面積2.15萬km2,補給資源量約22億m3以上，3~5g/L的半咸水約10億m3左右，而目前微咸水利用量僅有6.6億m3，南水北調工程通水以后，利用微咸水和半咸水尚有很大潛力。咸水區(qū)應相機調引淡水，采取咸淡輪灌、咸淡混灌等方式，進行微咸水的開發(fā)利用與改造。我國河北南皮利用4～6g/L和2～4g/L的微咸水灌溉連作的小麥玉米,創(chuàng)造了比不灌溉的旱作增產1.2～1.6倍的成功經驗[7]。半濕潤地區(qū)由于有集中的降雨或淡水灌溉淋洗，可以排出因咸水灌溉而增加的鹽分，保持土壤鹽分平衡。開發(fā)淺層微咸水，可以減少深層和淺層地下的超采量和地表水的引水量。

黑龍港和運東平原區(qū)大部有咸水覆蓋，在開發(fā)利用前，地下水位高，降雨和灌水對地下水的補給，全部消耗于潛水蒸發(fā)，不能利用。開發(fā)利用潛層咸水可以騰出地下庫容，調蓄降雨和引江水的入滲水量，淋洗表層土壤中原有的和由于灌溉而帶來的鹽分，結合排水使土壤逐步脫鹽。為了加速這一過程，根本解決地區(qū)的缺水問題，應向地區(qū)農業(yè)提供必要的引江水與抽取的微咸水咸水攙混后進行灌溉，結合地表水和雨水淋洗，降低淺層咸水-微咸水的礦化度，逐步將咸水層改造為可利用的淡水層，增加地區(qū)的地下水可采資源量。

8受水區(qū)引水渠兩側開發(fā)利用地下水防止土壤鹽堿化

南水北調工程東線黃河以北主要通過原有河道和新開挖的渠道輸水，大部渠道不進行襯砌，輸水線路長、流量大，位山至南運河段流量200~150m3/s,南運河至北大港為150~100m3/s。根據北方許多灌區(qū)經驗，引水渠道的滲漏將引起地下水位的上升，招致土壤的次生鹽漬化。1958年人民勝利渠灌區(qū)共產主義渠引水后僅50多天，渠道兩側水位上升范圍已達到1500m以上。廢黃河以北地區(qū)，海河南系河北省東部地區(qū)地下水水質差，土壤含鹽量高，在引水渠長期輸水的情況下，存在局部地區(qū)土壤鹽堿化的威脅，在臨近渠道的地區(qū)開發(fā)利用地下水進行灌溉，不僅可以防止土壤鹽堿化，還可以起到逐步改造咸水層的作用。

9結語

1)南水北調受水區(qū)地下水超采嚴重，為了防止生態(tài)環(huán)境進一步惡化，應嚴格控制地下水繼續(xù)超采。

2)在洪水期和豐水年應多引長江水，利用地下水超采形成的地下水含水層的巨大庫容，對當?shù)氐乇韽搅骱鸵M行調蓄，使之發(fā)揮更大的供水能力，并逐步回補地下水源，改善生態(tài)環(huán)境。

3)在目前規(guī)劃的城市地下水供水中仍有相當部分是擠占農業(yè)用水，南水北調工程實施后應歸還給農業(yè)。

4)在農業(yè)供水缺水量中尚未包括每年至少33億m3的地下水超采量，如繼續(xù)超采，后果將不堪設想，應嚴格控制超采。海河南系資源性缺水，地表水缺乏，淺層地下水有咸水覆蓋，深層又已嚴重超采，這一地區(qū)采取節(jié)水措施后的農業(yè)缺水量應由調水解決。解決農業(yè)缺水和地下水超采問題具有公益性質和社會效益、生態(tài)效益，投資應由國家負擔。

5)在地下水有潛力的渠灌區(qū)實行井渠結合、合理開發(fā)利用地下水可以減少地表水灌溉引水量，達到節(jié)水的目的。

6)地下水咸水區(qū)結合調水開發(fā)利用地下水，可以逐步改造咸水、開辟新的水源。

7)廢黃河以北引江水渠道附近地區(qū)，開采地下水可以降低地下水位，防止土壤次生鹽堿化。

8)地下水的合理開發(fā)利用在南水北調中可以發(fā)揮重要作用，建議在工程的具體規(guī)劃設計中給予足夠的重視和妥善安排。

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