沧州市农业压采深层地下水技术探析

贾玉玲 于瑞涛

2014年水利部 《关于推进河北省地下水超采综合治理试点的意见》中建议，深层承压水除满足人民群众基本生活需水外，应全部停止开采。沧州市属资源性缺水地区，水资源短缺一直是制约着经济社会发展的主要瓶颈。据调查，我市年均开采深层地下水约7亿m3，农业用水量占总用水量的80%左右，而灌溉水源以深层地下水为主，灌溉水利用系数平均为60%左右，以上是造成深层地下水超采的主要原因，因此，沧州农业压采深层地下水，是减少深层地下水超采的主要难点和瓶颈。为保证农业压采深层地下水工作的顺利开展及实施，减少农业灌溉对地下水的开采，遏制超采，修复地下水环境，实现我市水资源可持续利用和经济社会的发展，促进生态文明建设，需开展沧州市农业压采深层地下水技术研究。

1. 现有农作物种植结构与灌溉用水情况调查分析

2013年沧州市农用耕地面积1149.53万亩，全年农作物总播种面积1703.27万亩，主要种植冬小麦、玉米、棉花、蔬菜、花生、大豆等。其中玉米面积最大,占年播种面积的40.1%；冬小麦次之，占34.1%；棉花第三，占9.5%；蔬菜第四，占7.8%；花生第五，占2.4%，大豆第六，占2.2%。其他作物共占3.9%。沧州水资源缺乏，地上水更为短缺，农业生产丰收更多是依靠地下水。据调查全市每年农业灌溉用水量8.85亿 m3，其中使用地下水 7.1亿 m3，占80.2%。

2. 深层地下水的可替代水源分析

根据水利部、河北省水利厅有关文件精神，未来深层地下水不用于农业灌溉。另根据南水北调有关规划，引江水也不用于农业灌溉。届时农业灌溉水源主要有浅层微咸水、雨洪水和王大引水，以上水源可替代深层地下水，用于农业灌溉。

2.1 咸水、微咸水可替代水资源量分析

根据沧州市水资源公报可知及实际调查可知，2013年全市利用微咸水量为4200万m3，主要用于咸淡混浇，目前，全市有咸淡混浇井组3500组左右。根据相关规划，计划到2020年，发展咸淡混浇井组6000组，按每个井控制灌溉面积300亩，每亩灌溉定额按120m3计，每个井组可节水1/3计算，届时，年可用于农业的微咸水量7200万m3，较现状增加 3000万 m3，这个增加量即为微咸水可替代水资源量。

2.2 雨洪水可替代水资源量分析

沧州市近13年雨洪资源年均可利用量为8.89亿m3，实际拦蓄利用量3.6494亿m3，拦蓄利用率为 43.5%；若通过坑塘建设、河道清淤、建设闸涵等蓄水设施，使拦蓄利用率提高至60%，则拦蓄利用量可提高至5.334亿m3，每年可增加雨洪资源拦蓄利用量1.6846亿m3，即为雨洪资源可替代水资源量。

2.3 引黄水可替代水资源量

根据相关规划，沧州市分配引黄总水量为5.79亿m3（为入河北省省界水量），扣除损失后，沧州市引黄可利用水量为3.25亿m3，可利用率为56%。南水北调通水前，引黄水仅作为城市生活、工业及生态补水。南水北调通水后，引黄水可作为农业灌溉水源，全部替代深层地下水量，因此引黄水可利用水量3.25亿m3，即为引黄水可替代水资源量。

综合以上分析，沧州农业深层地下水的可替代水资源量为5.091亿m3，其中微咸水可替代水资源量为0.3亿m3，雨洪水可替代水资源量为1.6846亿m3，引黄水可替代水资源量为3.25亿m3。

3. 沧州农业压采深层地下水技术的有益探索

要缓解水资源供需矛盾，实现农业压采深层地下水，就是要有替代水源。就要通过水系水网建设、调整种植模式、创新体制机制、严格控制超采等，解决农业用水问题。

3.1 建设多源互补水系水网，实现水的联合调度

依托引黄工程、南水北调工程和王大引水工程，进行河系联通，做到一河有水，多河引蓄，全境受益，建设多源互补水系水系，最终实现水的联合调度。

一是引黄线路，按照《河北省引黄工程规划》，河北省既有和规划的引黄工程包括中、东、西3条输水线路，沧州市分配引黄总水量为5.79亿m3。引黄中线:引黄中线主要利用现有位山引黄入冀、引黄入淀线路。通过沧州市内清凉江、清南连渠等输水入南运河，设计流量 65m3/s，入境水量为 5亿 m3；引黄东线:引黄东线规划利用山东省滨州市小开河引黄灌区输水系统，由山东小开河灌区干渠末端下泊头泵站铺设引水管道引水至杨埕水库，规划管道规模8m3/s，设计年引水量 0.79亿 m3；引黄西线:引黄西线规划穿过卫河经河南引水，于邯郸魏县进入河北省，经东风渠、老漳河、滏东排河向下游输水。沧州市可通过江河干渠、清凉江、南运河引水，也可利用献县至白洋淀线路为献县、河间和任丘供水或通过白洋淀调蓄后向任丘市供水。规划西线远期省界规模100m3/s,考虑沿线用水及渗漏损失等因素，至沧州境内规模约为40m3/s，设计年引水量9.88亿m3。

二是王大引水线路。王大引水工程修建于2001年，为缓解沧州市缺水，实施的从王快水库向大浪淀水库应急补水工程。输水干渠西起保定市王快水库下游沙河总干渠渠首的卧羊沟，涉及保定、沧州两市的9个县（市），跨越大清河、子牙河和漳卫河3个水系，最终入沧州市的大浪淀水库，全长287km，规划年引水量为0.32亿m3。

河系联通后，当上游来水时，沧州市境内可通过卫运河、滏阳河、滏阳新河、滹沱河、南运河、子牙河、子牙新河等行洪河道接纳并存蓄上游洪水，利用北排河、清凉江、南排河、宣惠河等平原排涝河道及相应平原蓄水闸存蓄平原涝水和外来洪水，通过扬水闸、节制闸等水利工程设施，实现水系水网相互贯通，使每个系统都具有多水源引入能力，实现多源互补。届时沧州市水系水网总蓄水能力可达7.79亿m3。

3.2 建设丰枯互济的农田水系水网，让农田旱能浇、涝能排

以引黄、引江工程等为依托，加大水利基础设施建设力度，对沟渠、坑塘等进行全面治理，要紧紧围绕引、蓄、排、灌有机结合 ，井、坑、河、渠、库、干、支、斗、农、毛全面贯通，打通田间灌排体系“最后一公里”，让农田旱能浇、涝排，建设丰枯互济农田水利。

一是规划引黄灌区。沧州市引黄灌区的工程控制范围包括15个县 （市、区），近期引黄水量2.19亿m3，远期3.72亿m3（其中沧州市区及沧县的近期引黄水优先供该区域的工业用水，远期供灌区农业用水），灌区规划总面积86万亩。

二是坑塘建设。对坑塘进行修复或新建，并利用引水渠与骨干河道相连，在有引黄水或雨洪水时，进行引蓄，并建设扬水站（点），把坑塘的水抽取出来后，通过明渠或管道，或两者均有，输送至田间地头。

三是干、支、斗、农、毛建设。对干、支、斗、农、毛进行开挖或清淤，在合适地点建小型扬水泵站（点），并完善农田水利配套设施，直接通过管道或明渠进行农田灌溉。

四是井渠双灌建设。井渠双灌就是利用井灌与渠灌相结合的方式，联合运用地下水与地表水。一般在坑塘、河道旁建设扬水站（点），出水口与配套的低压管道相连，管道的另一处与浅井相接，每处管道首部设置逆止闸、压力表、排水阀、泵房配电表电源。平水年用地上水灌溉遇到上游来水不足时，启用浅井水灌溉，可保证农田灌溉用水率。

3.3 浅层微咸水与黄河水或雨洪水进行咸淡混浇，压采深层地下水

在沧州地区，咸淡混浇技术用于将深井里的淡水与浅层咸水按一定比例混合后，用于农田灌溉，不再开采深层地下水用于农业灌溉，用于咸淡混浇的淡水资源主要是当地的雨洪资源和引调的黄河水。

将汛期的雨洪资源和黄河水蓄存在水库或一定规模的坑塘中，根据水库或坑塘的可用水量以及灌溉所需水量，在其旁边打一眼或数眼浅机井，将浅井出水和从蓄水设施中提取的淡水按一定比例混合后，进入混合水池，在无压状态下，通过明渠或地下管道输水至田间，进行农田灌溉。

利用咸淡混浇技术进行农业灌溉，可以缓解沧州地区水资源紧缺状况；减少了对深层地下水的开采，保护了地下水，抑制沧州地区地下漏斗的发展，缓解了由此造成的地面下沉、机井报废、工程设施遭到不同程度破坏、地下水环境恶化等一系列环境地质现象；降低了浅层地下水位，减少了咸水蒸发引发的土壤次生盐渍化现象的发生；腾出了地下库容，加大了降雨的入渗量，淡化浅层地下水质。

3.4 适宜深层地下水压采的农业种植模式研究

一是适宜地下水压采的农作物种植结构模式。“确保谷物基本自给、口粮绝对安全”是《中国食物与营养发展纲要(2014—2020年)》明确指出的重要国策，而且冬小麦可以保墒固土，可大大降低春季沙尘的生成，沧州不可能不种或大面积减种冬小麦。蔬菜在所有农作物中种植效益最高，丰富着沧州及京津地区人们的菜篮子，调减面积会影响农民收入和人民的生活质量。因此通过农作物种植结构调整压采地下水的思路是合理压缩冬小麦面积，稳定蔬菜面积，扩大生育期与降水季节吻合良好的秋熟作物面积。2014~2020年拟调减水浇地冬小麦面积150万亩左右，改种其他作物。

二是适宜地下水压采的农艺节水技术模式。耕作蓄墒保墒技术模式：主要包括秋季深松深耕蓄墒，春季耙耱保墒、镇压提墒，田间中耕松土保墒3个方面。耕作蓄墒保墒技术可使土壤蓄水增加20%以上，达到充分利用自然降水压采地下水的目的。

地表覆盖技术模式：在耕地表面覆盖塑料薄膜、秸秆或其它材料，抑制土壤水分蒸发，减少地表径流，提高地温，改善土壤物理性状，起到蓄水保墒、提高水分利用率、促进作物增产的良好效果，是一项人工调控土壤与作物间水分条件的栽培技术。

小畦浇水技术模式：田间围埂打埝做小畦，每亩做畦15个，提高灌溉水利用率。

水肥一体化技术模式：水肥一体化是利用管道灌溉系统，将肥料溶解在水中，同时进行灌溉与施肥，适时、适量地满足农作物对水分和养分的需求，实现水肥同步管理和高效利用的节水农业技术。与传统灌溉施肥方式相比，水肥一体化技术可实现水分利用效率提高20% ～50%，节肥20% ～30%。