河北省地下水超采综合治理中的坑塘设计

□赵一丞

河北省地下水超采综合治理中的坑塘设计

□赵一丞

坑塘是地下水超采综合治理地表水工程中的重要蓄水建筑物，总结坑塘布置的设计原则、设计方法及设计步骤，为相关设计提供借鉴与参考。

坑塘；设计原则；步骤

河北省80%以上农田是井灌区，农业灌溉用水占河北省经济社会年用水总量的70%以上，全省超过1000km2的深层水漏斗有5个。2014年河北省启动地下水超采综合治理试点工作。地下水超采综合治理措施分为调整种植结构、农艺节水、高效节水、地表水工程及地表水与微咸水混浇等。本文主要研究地下水超采综合治理中非持续性水源下地表水工程中的坑塘设计。

非持续性水源下地表水工程主要分为输水工程、蓄水工程、扬水站及田间工程4部分。水源供水期，输水工程将水引至蓄水工程（坑塘及部分河渠）；非灌溉期间，蓄水工程储蓄水量；灌溉期间，扬水站从蓄水工程扬水至田间工程，进行农业灌溉。

坑塘在地下水超采综合治理中具有重要作用。坑塘作为蓄水建筑物，其兴利库容及蓄水效果决定了控制地块农作物的灌溉保证率；坑塘工程在地下水超采综合治理工程中占有较大的投资比例；坑塘布置会影响项目运行期的管理。

1.坑塘布置及设计原则

（1）坑塘布置应满足各村庄坑塘单独使用，不应跨村控制地块。

（2）坑塘位置应根据村庄的耕地分布和现状确定。

（3）坑塘的控制地块面积不宜太大，采取就近原则合理划分控制地块。

（4）选择现状条件较好的坑塘进行清淤扩挖，合理深挖；不占耕地或少占耕地，可占用周围闲置土地进行规整扩挖。

（5）村庄的不同坑塘可根据需要在坑塘间埋设混凝土管道，实现联合使用。

（6）村庄内现状无坑塘，可优先选用附近河渠蓄水、进行灌溉。

下面利用边值关系和初始条件求解色散关系和待定系数.将界面两边的电场、磁场用下标1、2区别，对该模型而言，没有自由电荷和自由电流，边值关系为[15]：

（7）考虑坑塘周边建筑物安全，坑塘顶边缘应尽可能远离既有建筑物。

（8）除非影响坑塘安全，原则上不对坑底进行回填。

2.坑塘设计方法

地下水超采综合治理中坑塘设计方法如下：

（1）坑塘库容尽量控制在1万m3以上，能联合运用的坑塘库容可适当调整。

（2）考虑坑塘生态环境及养殖需要，坑塘设计宜考虑1m3死库容。

（3）坑塘上口边线高低起伏对坑塘蓄水能力产生影响。若情况允许，可利用开挖土对上口边线高程较低部位适当进行回填。

（4）边坡设计。根据地质资料及坑塘现状情况，合理确定坑塘边坡。边坡整治以削坡为主，当现状边坡较陡且无放坡空间时，适当回填夯实至设计边坡，避免大土方量边坡回填、减少蓄水量。

（5）坑塘防渗。综合考虑工程投资，根据地质及地下水情况，适当对坑塘防渗处理。

（6）安全防护设计。应在坑塘周边设安全隔离防护设施，设置安全警示牌。建议地方政府组织宣传安全知识，以避免发生安全事故。

3.坑塘设计步骤

坑塘设计可分为农业灌溉用水计算、坑塘结构计算两大步骤。

3.1 农业灌溉用水计算

①确定项目区及灌溉片区位置。

②项目区作物种植结构。根据《国民经济统计资料》及当地政府部门提供的有效资料，确认项目区村庄数量、耕地面积及主要农作物、种植比例等。

③灌溉制度。

依据河北省地方标准《用水定额》（DB13/T1161-2009），并参照《河北省主要农作物灌溉定额》，综合分析确定主要作物净灌溉定额，计算项目区内综合灌溉定额。

④农业毛需水量计算

根据耕地面积和作物组成，确定耕地毛灌溉需水量。

毛灌溉需水量=耕地面积综合灌溉定额

⑤蓄水量计算

根据项目区耕地面积、综合灌溉定额及损失系数（灌溉水利用损失系数、坑塘蒸发渗漏损失系数）可计算出坑塘需供给田间灌溉的水量。

3.2 坑塘结构计算

根据灌溉面积所需毛灌溉水量及坑塘复充次数等因素综合分析确定以下各数据作为坑塘的设计参数。

①兴利库容。坑塘控制地块农作物田间灌溉毛需水量，作为坑塘兴利库容。

②最高蓄水位。为防止土壤盐碱化，坑塘蓄水位一般控制在地面高程以下1.0～1.5m。综合分析坑塘供水干支渠最高蓄水位及坑塘地形条件，确定坑塘最高蓄水位。

③坑塘边坡。根据坑塘设计方法确定坑塘边坡。

④坑塘兴利坑底高程。根据坑塘现状、兴利库容、最高蓄水位、坑塘边坡，经试算，确定坑塘兴利坑底高程。

⑤坑塘底高程。根据兴利坑底高程，考虑1.0m死水深，确定坑塘底高程。

⑥进行边坡稳定计算，复核坑塘边坡的合理性。

⑦坑塘总库容。根据以上参数确定坑塘总库容。

4.结语

坑塘设计在地下水超采综合治理项目中起着重要作用，其设计原则、方法、步骤制定的合理与否直接影响到治理效果。

河北省地下水超采综合治理实行3年多来，扩容整治坑塘1015个,蓄水效果显著。试点区浅层地下水埋深下降速率减缓，深层地下水60%的面积呈现回升态势。□

2017-10-18

赵一丞，男，汉族，河北省水利水电勘测设计研究院，工程师。