洮儿河冲洪积扇地下水总量控制动态管理指标体系研究

周 巍，牛权森，顾冬梅，李亚莉

(吉林省白城市水资源管理办公室，吉林 白城 137000)

洮儿河冲洪积扇地区位于白城市的北部，包括洮北区大部洮南市小部分，该区有丰富的土地资源和地下水资源，地表水资源匮乏，目前工农业生产供水主要为地下水，特别是粮食生产几乎全部依靠地下水。大量开发利用地下水，虽增加了我市粮食产量，促进了经济社会的暂时发展，但消耗了地下水的储存资源，导致地下水位迅速下降。1999年以来加之该区持续干旱，2010年与1998年相比，地下水位平均下降2.39 m，最大下降为9 m，原有的农田井大部分报废，局部地段含水层被疏干。目前农业使用的水源井绝大多数是近几年重新打凿的，成井深度增加了10～30 m，单井出水量明显下降，工农业生产和人民生活用水都面临着巨大的威胁，有些村屯居民的生活饮用水已得不到保障。如果不采取有效措施加强地下水资源的管理和保护，后果不甚设想。为保持水资源的可持续利用，支撑该区经济社会的可持续发展和粮食生产安全，必须严格地下水管理和保护，实行地下水取用水总量控制和水位控制。在此背景下，本文以洮儿河冲洪积扇区为典型地区对地下水取用水总量控制动态管理指标体系进行研究，以更好地实施地下水总量控制动态管理方案。

1 洮儿河冲洪积扇区基本情况

洮儿河冲洪积扇区为分布洮儿河、蛟流河出口，向东南呈扇形散开，面积为2838km2的扇形地。扇顶位于洮北区镇西一带，弧形前缘在洮南市的新立屯、大全道堡、白城市的前高平山、镇赉县的朱家窑、聚宝山一线。地势由扇顶微向前缘倾斜。地面坡度上游较陡，下游较缓。地面坡度2/1 000～3/10 000)。

物质组成为上更新统的冲积砂砾石，上覆 0.2～2.0 m厚的亚砾砂土或亚粘土。洮儿河冲洪积扇主要含水层为第四系中更新统——全新统砂砾石、砾卵石构成的潜水含水层，厚10～40 m，局部边缘地带小于10 m，扇中地带局部大于40 m(图1)。含水层透水性好，渗透系数100～200 m/d，富水性强，单井出水量大于 100 m3/h，给水度 0.1～0.3，降水入渗系数大部分为0.3～0.4，水化学类型为重碳酸钙镁型水，矿化度低(小于 0.5 g/L)。

地下水埋深，丰水期间多数小于5 m，干旱期间多数为5～10 m。主要接受大气降水和洮儿河水补给，排泄以蒸发、人工开采和侧向流出为主。冲洪积扇潜水总的流向是由西北流向东南，扇顶水力坡度1/1 000～2/1 000，前缘水力坡度4/10 000～8/10 000。

洮儿河冲洪积扇地区，地下水的多年平均天然补给资源6.34亿 m3，多年平均可开采资源5.54亿 m3。

图1 扇形地第四系含水层厚度等值线图

该区总耕地193.17×104亩，人口约 52.67万人。2009年实际播种面积 187.71×104亩，玉米 86.67×104亩，水稻36.2×104亩，其他经济作物40.55×104亩。其中利用地下水灌溉144.21×104亩，该区共有农田井36 686眼。

2 地下水总量控制动态管理评价指标

我国目前出台的第一部有关用水总量控制的地方政府规章是《山东省用水总量控制管理办法》(以下简称《办法》)，为全国加快建立最严格水资源管理制度、进一步加强水资源管理，尤其是在实行用水总量控制方面提供了借鉴。江苏省制定的《苏锡常地区2001年度地下水开采计划》中规定，江苏省苏锡常地区地下水超采区取水量每年压缩不少于1/3，非超采区每年压缩不少于1/5。根据《江苏省水资源管理条例》第十四条“开采地下水实行总量控制，江苏省水行政主管部门下达开采计划，由当地人民政府组织实施”的规定，江苏省从2003年开始逐年制定各市地下水开采控制总量计划，要求各地级市将计划分解下达到各县(市、区)和各地下水取水户，以确保地下水开采得到有效控制。白城市借鉴上述地区的经验，2009～2010年研究制定了适合当地实际的地下水总量控制制度，实行了地下水总量控制动态管理，并以洮儿河冲洪积扇区为典型地区，对地下水总量进行了分配，制定了动态管理方案。

该区制定的地下水总量控制动态管理方案，虽然考虑到应从地下水位动态埋深、地下水位、地下水开采量、用水定额、地下水储存量变化量(也称地下水蓄变量)五个方面进行实施，但是，对地下水资源评价的结果和控制总量指标，必须通过地下水位变化、地下水蓄变量、用水定额的合理性分析不断进行完善和优化来验证，并适时调整，使其更加合理，更加完善。必要时还应对用水定额进行优化，当水量不能满足需要时就必须压缩灌溉面积或灌溉定额，强行推广节水技术。另外，灌溉用水定额还受地形条件、土壤理化性质、地下水位埋深、灌溉方式、田间技术等多方面因素制约，地下水位的变化除受地下水开采量制约外，还受地层岩性、给水度、降水量、蒸发量、灌溉渗漏量乃至江河水位及流量的制约。给水度不同的分区，即使水位变化相同，也并不意味着地下水蓄变量变化也相同，因此地下水蓄变量也是一个重要指标，它是随给水度和地下水位变化而变化的，这些问题都要因地制宜的对待，可以说地下水总量控制动态管理方案的确定是一个复杂的系统工程。

本次研究对地下水位的控制是直接采用地下水动态监测资料确定的;地下含水层蓄水量的变化则是根据水位监测资料与试验确定的给水度计算的;地下水开采控制量指标则是根据实际超采程度通过调整地下水开采系数确定的;考虑有关部门已经确定了各地的灌溉定额，因此，通过灌溉定额系数来调整灌溉用水量。本次研究提出以地下水动态水位埋深、地下水位变化和地下水蓄变量为动态监测指标，以地下水开采系数、农业灌溉定额系数为动态管理指标的地下水总量控制动态管理评价指标体系。

2.1 地下水动态水位埋深

采用地下水动态埋深与地下水管理水位埋深之间的关系表示，一般要求:

Dd＞DL

Dd＜DH

式中:Dd为地下水动态埋深，m;DL为地下水管理水位蓝线埋深，m;DH为地下水管理水位红线埋深，m。

2.2 地下水位变化控制指标

采用地下水位年变化值(H)表示，即

H=H末－H初

H=D初－D末

式中:H末为年末地下水位，m;H初为年初末地下水位，m;D初为年初地下水位埋深，m;D末为年末地下水位埋深，m。

2.3 地下水蓄变量指标

采用给水度与地下水位变化值的乘积表示，即

W=H

其中:W为地下水蓄变量，m/a;——给水度;H为地下水位年变化值，m/a。

2.4 地下水开采量指标

采用地下水总量控制调整系数(Ki)表示，即

Q开=Ki×Q控

其中:Q开为随时调整的地下水开采控制量，万 m3/a;Ki为地下水总量控制调整系数;Q控为最初确定的地下水开采控制量，万 m3/a。

2.5 用水定额指标

采用用水定额调整系数(Ci)表示，即

E实际=Ci×E标准

其中:E实际为调整后的灌溉定额，m3/a·亩;Ci为灌溉定额调整系数;E标准为地下水灌溉定额，m3/a·亩。

地下水总量控制动态管理确定的指标体系见表1。其中地下水动态埋深、地下水位变化指标和地下水蓄水变量通过地下水动态观测或地下水专门调查获得，直接用于地下水控制总量的动态管理;地下水开采量指标(总量控制调整系数)和灌溉定额指标(定额调整系数)用于不断完善地下水总量控制的数量及其适时调整。这样通过水位和水量的系统结合，可以较好地实现地下水总量控制的动态管理。

表1 地下水总量控制动态管理方案确定的指标体系

3 洮儿河冲洪积扇地下水总量控制现状管理方案

经过对洮儿河冲洪积扇上各乡镇地下水开采状态的分析，洮儿河冲洪积扇区地下水总体处于超采状态，应压缩开采地下水。详见表2。

3.1 洮北区境内乡镇地下水总量控制现状管理方案

洮北区在洮儿河冲洪积扇上有11个乡镇(场站包括在各乡镇内)，农业用地下水处于严重超采状态，必须实施压缩开采量方案。其中林海镇、东风乡、金祥乡、镇南和城区地下水也已处于严重超采状态，必须压缩地下水开采量。东胜乡、平安镇地下水处于微超采的压缩开采状态;平台镇处于控制开采状态，青山镇、岭下镇、三合乡地下水处于微潜力开采状态。详见表2。

3.2 洮南市境内乡镇地下水总量控制现状管理方案

洮南市在洮儿河冲洪积扇上有6个乡镇，地下水处于扩大开采状态。其中大通乡、福顺乡地下水处于基本稳定开采状态;瓦房镇地下水处于微潜力开采状态;聚宝乡、永茂乡、蛟流河乡处于可扩大开采区。详见表2。

表2 洮儿河冲洪积扇上各乡镇地下水开采状态统计表

4 结语

(1)以地下水动态水位埋深、地下水位变化和地下水蓄变量为动态监测指标，以地下水开采系数、农业灌溉定额系数为动态管理指标的地下水总量控制动态管理方案评价指标体系，这样通过水位和水量的系统结合，可以较好地实现地下水总量控制的动态管理。在理论上是可行的，也是可操作的。

(2)制定的压缩开采、控制开采、稳定开采、微潜力开采、可扩大开采五种状态的地下水总量控制动态管理方案，符合当地的实际，为地下水的合理开发与利用提供科学的管理方法。

(3)建议建立水资源实时监控系统，更好地实行地下水总量控制动态管理。目前，该区的地下水监测井仍采用传统的人工监测方式，从监测信息的传输方式看，人工监测数据信息的传输速度十分缓慢，月报动态信息传输周期较长，信息化管理有待加强，目前地下水自动监测技术已经成熟，采用GIS地理信息技术、GPRS无线传送技术、网络技术、信息化技术对地下水的水位、水量、水质进行实时监测、监控，以提高科学管理地下水的水平和能力。

(4)建议对于地下水超采严重的乡镇，积极引用地表水替代地下水，大力实施节水灌溉，坚决压缩地下水开采量，切实保护好地下水资源，使地下水控制总量动态管理不断得到完善并真正落到实处。