兰考县地下水超采区治理工程设计

杨瑞芳

（兰考县水利局，河南 兰考 475300）

1 工程概况

兰考县2018年地下水超采区面积已达968 km2，覆盖全部乡镇，占全县土地面积的86.70%。截止到2020年末，兰考县地下水压采总量达到2 408.61万m3，其中浅层地下水压采总量达到1 598 万m3，深层地下水压采总量为810.61 万m3，治理地下水超采，已迫在眉睫。此次地下水超采区综合治理工程，是兰考县积极落实最严格的水资源管理制度，严格地下水管理和保护的具体工作体现。治理任务是通过机制建设、引水补源工程、地下水水源置换工程、地下水动态监控工程等工程措施，节约用水、提高水利用效率、减少地下水开采，最终实现地下水压采、改善地下水环境。

2 地形地貌与水文地质

2.1 地形地貌

兰考县地形平坦开阔，地势西北高东南低，稍有倾斜，地面高程在57～81 m，地面坡降1/2 000～1/4 000。微地形波浪起伏，蝶形、槽形洼地星罗棋布。

2.2 水文地质

兰考属黄河冲积平原区，总的来讲，兰考地区砂层位置多，含水层颗粒较粗，地下水径流条件良好。

2.2.1 浅层含水层

该层水埋藏深度一般在60 m以上，局部可达80 m，主要为第四系全更新统冲积潜水含水层，含水砂层顶板埋深10～20 m，底板埋深30～40 m，具有分布稳定的细砂和中细砂层，局部为粗砂组成。单层厚度一般在12 m左右，累计厚度30 m左右。

2.2.2 中深层地下水

该含水层埋深主要在80 m以下至300 m左右，上部为弱透水层，下部为含水层，具有承压性质。主要为第四系更新统的冲积中深层承压含水层，含水砂层大致有4～5段，岩性为中细砂和细砂。

2.2.3 深层水

该层含水层埋深在300 m 以下，含水层分布较稳定，分布在300～500 m 和400～600 m。砂层岩性主要以细砂为主，导水系数为412.15 m2/d，储水系数0.001～0.001 5。

3 地下水超采区治理工程设计

此工程主要建设内容分为机制建设、引水补源工程、地下水水源置换工程、取用水计量工程、地下水动态监控工程及年度技术评估六个部分。主要有渠道开挖整治19.292 km，新建渠系建筑物101座，铺设供水主管网87.175 km，配套管道加压供水设备21套，取用水计量设备29套，新建地下水监测站8处。

3.1 机制建设

为保证压采目标实现，确保工程长效运行，在项目区内积极开展管理体制和运行机制创新。在工程建设的基础上，推广总量控制、定额管理、超定额征收农业节水及生活节水机制。

目前，兰考县已印发《兰考县农业水价综合改革节水奖励办法（试行）》和《兰考县农业水价综合改革精准补贴办法（试行）》，规划在2021年度项目区选取0.20万hm2农田进行农业水价改革体系建立示范区，逐步确立和完善农业水价改革节水奖励办法和精准补贴办法以及运行机制等体系。

最终在节水灌溉工程建设基础上，依托农业用水计量系统，参照“总量控制、定额管理、超定额征收”的模式进行农业节水机制创新，提升用水户的节水意识和节水效益。

3.2 引水补源工程

3.2.1 刘岗提灌站片区引水补源工程

刘岗提灌站片区引水补源工程位于兰考县农田水利及安全饮水工程精准扶贫项目刘岗提灌站工程项目区内。主要建设内容有硬化提灌站引水渠道1 条，长度500 m，硬化干渠两条，长度14.086 km，新建生产桥8座。

渠道护砌采用10 cm厚C20F100W6现浇混凝土板护坡、护底，边坡1：2，下部设20 cm×30 cm齿墙，上部设置20 cm×20 cm压顶。每隔5 m，设置一道伸缩缝，缝宽为2 cm，缝内填充闭孔泡沫板，塞入深度不小于10 cm。混凝土板护坡下面1/3 高度处设置一排10 cm×10 cm×10 cm无砂混凝土排水体，间距2.50 m左右。排水体后设置1.50 m 宽350 g/mm2土工布，护坡每隔200 m设置一处踏步。

生产桥分为混凝土桥台简支梁桥及涵管桥两大类，其中简支梁桥分为单跨6 m和4 m两种形式。单跨6 m生产桥桥面净宽为4.80 m，两侧设置防撞墩护栏。桥板为32 cm 厚C30 预应力钢筋混凝土空心板，板上为10 cm厚C40混凝土铺装层。单跨4 m 生产桥桥面净宽为4 m，两侧设置防撞墩护栏。桥板为25 cm厚C30预制钢筋混凝土板，板上为8 cm厚C40混凝土铺装层。下部台帽采用C25钢筋混凝土结构，台帽和桥板之间设橡胶支座。桥台采用C20混凝土U型桥台，桥梁搭板长度1.50 m。

3.2.2 园艺场片区引水补源工程

园艺场片区引水补源工程主要针对西支提灌站灌溉区域进行改造，涉及灌溉面积0.07 万hm2，主要建设内容有新建硬化支渠6 条，长度为5.206 km。修建渠系建筑物93 座，其中生产桥9座，涵洞2座，水闸8座，斗门66座，倒虹吸8座。

新建硬化支渠设计底宽为0.50 m，纵比降为1：3 000～1：6 000。渠道硬化护砌采用10 cm厚C20F100W6现浇混凝土板护坡、护底，边坡1：1。每隔5 m，设置一道伸缩缝，缝宽为2 cm，缝内填充闭孔泡沫板，塞入深度不小于10 cm。

生产桥全部为混凝土桥台简支梁桥，跨度为8、6和4 m 三种形式。其中6、4 m跨桥梁参照刘岗提灌站片区结构设计，单跨8 m桥梁，设计桥面净宽6 m，两侧各设宽0.50 m的防撞墩护栏，桥面总宽7 m。桥板为42 cm 厚C30 预应力钢筋混凝土空心板，板上为C40混凝土铺装层，厚度10 cm。台帽采用C25钢筋混凝土结构，台帽和桥板之间设橡胶支座。桥台采用C20混凝土U型桥台，桥梁搭板长度1.50 m。

涵洞涵管采用直径为1 000 mm的承插式钢筋混凝土排水（II 级）管，排水管采用顶管的方法施工，垂直于排水沟断面设置挡土墙，排水沟上下游硬化5 m。

水闸分为节制闸与分水闸两种，其中节制闸2 座，闸门尺寸为1.50 m×1.50 m，配套LQ-S5t手摇螺杆式启闭机。分水闸6座，采用机闸一体式闸门，闸门尺寸0.50 m×1.00 m，配套LQS2t 侧摇式启闭机。斗门共66 座，采用机闸一体式是闸门，闸门尺寸为0.30 m×0.60 m，配套LQ-S 1t侧摇式启闭机。

根据渠道总体布置，倒虹吸轴线在平面上的投影为直线并与道路（或排水沟）中心线正交，均采用地埋式，管道直径分为400 mm与500 mm两种，过路埋深不小于1 m，竖井底部低于倒虹水平管的管底0.30 m，形成消力水垫和清淤空间。虹吸管采用圆形断面，选用承插式钢筋混凝土排水（Ⅱ级）管。进出口采用竖井式布置，进口前和出口后设渐变段与渠道平顺连接，进口渐变段后设置拦污栅。

3.3 地下水水源置换工程

地下水水源置换工程铺设供水管道87.175 km，其中DN600 球墨铸铁管11.395 km，DN400 球墨铸铁管18.745 km，De315PE100（0.80 MPa）管23.702 km，De200PE100（0.80 MPa）管17.570 km，De160PE100（0.80 MPa）管15.763 km，配套检修、流量计、泄水阀井共计116座，配套管道加压供水设备21套，取用水计量设备29套。

3.4 地下水动态监控工程

根据《地下水监测工程技术规范》所规定的站网密度测算，结合地形地貌和乡镇行政区分布，对地下水监测站网进行优化和完善，结合2021年河南省地下水动态监控工程实施方案，兰考县新建8 处监测站，新打450 m 深监测井8 眼，井管采用Ф219×8 mm无缝钢管，开孔孔径为400 mm，并配套井口保护装置、水准点、标示牌及监测测仪器等设施。

4 总结

综上所述，地下水超采是地下水开发利用保护存在的主要问题，而超采治理是一个从减缓超采到采补平衡再到逐步恢复的客观过程。兰考县进行地下水压采综合治理工程，严格控制超采区地下水开采，遏制超采区扩展；改变兰考县水资源开发利用不合理、地下水大范围超采不利局面；可以改善和保护兰考县生态环境，促进兰考县地下水资源的可持续利用；还可以完善兰考县农村基础设施、促进农村经济持续发展、改善农村生态和居住环境。将超采区治理工作纳入长期规划，以机制建设为重点，以工程措施建设为手段，逐年实施，才能最终有效地解决地下水超采的问题。