黃淮海平原灌溉農業對地下水依賴程度與保障能力

田言亮, 張光輝, 王 茜, 嚴明疆, 王 威, 王金哲

中國地質科學院水文地質環境地質研究所, 河北石家莊 050061

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黃淮海平原灌溉農業對地下水依賴程度與保障能力

田言亮, 張光輝*, 王 茜, 嚴明疆, 王 威, 王金哲

中國地質科學院水文地質環境地質研究所, 河北石家莊 050061

摘 要:在我國北方糧食主產區, 尤其黃淮海平原農業區, 地下水是農業灌溉的重要水源, 地下水超采狀況與灌溉農業對其依賴程度和地下水保障能力密切相關。本文通過農業灌溉用水強度與降水量和農作物播種強度之間關系研究, 以及灌溉農業用水對地下水依賴程度和對地下水超采影響特征研究, 創建灌溉農業的地下水保障能力相應理念和評價理論方法, 應用表明: (1)灌溉農業開采是黃淮海平原農業區地下水超采的主要因素, 主要發生在小麥主灌期, 且灌溉農業對地下水依賴程度愈高、灌溉前幾個月份降水愈少農業超采愈嚴重; (2)農業超采區地下水位在主灌期呈“厘米”級(大于1.0 cm/d)下降、非灌溉期呈“毫米”級(小于1.0 cm/d)上升的“強降-弱升”規律; (3)采用灌溉農業用水對地下水依賴程度(A)、地下水對灌溉農業用水保障程度(B)和灌溉農業的地下水保障能力(C)的評價理論方法, 能夠客觀闡明灌溉農業用水對地下水依賴狀況、地下水保障能力的區域分布特征及其成因。結果表明黃淮海平原西北部灌溉農業的地下水保障能力較弱, 尤其河北平原已處于“難以保障”或“無法保障”狀態, 黃河以南地區的地下水保障能力較強。

關鍵詞:地下水; 農業; 灌溉用水; 保障能力; 黃淮海平原

本文由中國地質調查局地質調查項目(編號: 12120115049701)和國家自然科學基金項目(編號: 41172214)聯合資助。獲中國地質調查局、中國地質科學院2015年度地質科技十大進展第八名。

(1) Agricultural exploitation mainly in the irrigation period of wheat is the major factor of groundwater over-exploitation in the Huang–Huai–Hai Plain. The higher the dependence of irrigated agriculture on groundwater and the less the precipitation before irrigation period, the more serious the over-exploitation will be; (2) The shallow groundwater level in the agricultural exploitation area declines by more than 1.0 cm/d during the irrigation period and rises by less than 1.0 cm/d during non-irrigation period; (3) The regional characteristics, the situation and the causes of the dependence degree of irrigation agriculture on the groundwater and the safeguardcapacity of the groundwater can be objectively clarified by using the evaluation methodology which includes the dependence degree of irrigation water on groundwater (A), the supply extent of the groundwater to irrigation water (B), and the safeguard capacity (C). According to the results obtained, the groundwater safeguard capacity for agricultural irrigation is poor in the northwest area of the Huang–Huai–Hai Plain, especially in the Hebei Plain, the groundwater can hardly or even unable to guarantee the agricultural irrigation; in contrast, the safeguard capacity is stronger in the south area of the plain.

黃淮海平原是我國三大糧食主產區之一(即東北地區、黃淮海平原和長江流域中下游區)。在黃淮海平原農業灌溉用水中, 地下水開采量占農用水總量的70%以上, 其中河北平原的大部分農業區灌溉用水的80%以上取自地下水, 尤其保定、石家莊、邢臺、衡水和廊坊地區農業灌溉用水對地下水具有較高依賴程度, 地下水已經成為黃淮海平原灌溉農業生產的基本條件和永久基本農田建設不可缺少的保障條件(張光輝等, 2012, 2013a)。

黃淮海平原糧食主產區包括河北、河南、山東、安徽和江蘇省等5個農業區, 面積26.32萬km2, 糧食作物播種面積、產量分別占全國總量的23.2%和28.9%。其中小麥播種面積、產量分別占全國相應總量的39.7%和55.8%, 玉米種植面積、產量分別占28.3%和32.9%(張光輝等, 2012)。在未來我國糧食增產規劃(至2020年)中, 該區新增糧食產能占全國1000億斤新增產能的32.9%。然而, 在黃淮海平原以農業主導的地下水超采范圍和程度日趨嚴重, 區內各糧食主產區能否可持續發展令人關注(周萬畝, 2007; 張光輝等, 2012; 劉中培等, 2012; 李山等, 2014; 景冰丹等, 2015)。但是, 在黃淮海平原不同分區灌溉農業對地下水依賴程度和地下水保障能力現狀如何, 如何客觀量化評價, 不僅欠缺量化評價,而且, 尚無可借鑒的評價理論方法。它不僅涉及耗水型農作物播種強度、地表水可利用資源和地下水開采資源賦存狀況, 而且, 還與非農業需用水情勢和降水量等氣候變化密切相關, 已成為國家重視的重要課題。2013年國土資源部啟動了地質調查綜合研究項目“中國主要糧食基地地下水資源綜合評價與合理開發研究”, 推動了相關理論方法深入探討和研發。

有關農業用水與地下水之間關系研究較多。研究表明, 我國北方地區地下水超采與農業灌溉開采密切相關(張光輝等, 2012, 2013, 2015a, b; 劉中培等, 2012; 中國地質科學院, 2016)。華北平原地下水資源長期處于負均衡狀態, 農業活動對地下水的影響強烈, 是地下水超采的主導因素(賈金生和劉昌明, 2002; 邵景力等, 2009; 石建省等, 2014)。農業灌溉集中高強度開采地下水和分散大量開采都會造成地下水嚴重超采并引發地下水流場劇變(Gotkowitz and Hart, 2008; Pei et al., 2015)。但不同地區水資源承載力差異較大(姜秋香, 2011), 且不同農業區節水潛力存在一定的差異性(姚治君, 2000;陳璽等, 2007)。

本文依托國家自然科學基金項目“降水變化驅動地下水變幅與灌溉用水強度互動閾識別”和中國地質調查局綜合研究項目“中國主要糧食基地地下水資源綜合評價與合理開發研究”, 取得如下重要成果。

1 基本理念與評價理論方法

農業開采量是指灌溉農業用水過程中取用(開采)地下水水量的簡稱, 單位: 萬m3/a。

地下水開采資源量是指中尺度(10～15年)均衡期多年平均的可持續開發利用、且不引起不良生態環境和地下水位持續下降或地面沉降等環境地質問題的地下水量。

灌溉農業對地下水依賴程度(A)是指評價區近3～5年平均農業開采量占當地相應時段年均農業灌溉用水量的比率, 單位: %。

地下水對灌溉農業用水保障程度(B)是指評價區可用于灌溉農業的地下水開采資源量占當地近3～5年平均(與A值計算時段相同)農業灌溉用水量的比率, 單位: %。

灌溉農業的地下水保障能力(C)是指在現狀開采條件下可用于灌溉農業的地下水開采資源能夠確保當地灌溉農業用水需求的能力, 無量綱, 計算方法如下式:

式(1)中, C值是表征地下水對當地灌溉農業用水保障能力的綜合指標。通過該值的區域分布特征分析, 可以闡明不同分區灌溉農業抵御連年氣候干旱的地下水保障能力。C值不僅與灌溉農業對地下水依賴程度(A)密切相關, 而且, 還與當地現狀地下水保障程度(B)相關, 其中氣候和農作物布局結構變化是主導影響因素。

從式(1)可見, 灌溉農業對地下水依賴程度(A)越低, 灌溉農業的地下水保障能力(C)越強; 當A值→0.0時, 則C值→1.0。灌溉農業對地下水依賴程度(A)越高的地區, 尤其當A值>>B值時, 該區灌溉農業的地下水保障能力消失(C為負值)。如果A值一定, 則該區灌溉農業的地下水保障能力(C)隨著B值的增大而提高, 即地下水開采資源量越大或該區灌溉用水總量越小, 該區灌溉農業的地下水保障能力越強。

表1　農業區地下水保障能力評價指標體系及意義Table 1 Evaluation index system and the significance of groundwater safeguard capacity in agricultural area

根據上述基本概念和地下水超采程度的評判指標(張光輝等, 2009, 2012), 評價結果劃分為安全保障、較安全保障、基本保障、難以保障和無法保障5個級別, 如表1所示。

造成灌溉農業的地下水保障能力處于“難以保障”或“無法保障”的原因, 不同地區各不相同。有些地區可能是因為當地地下水開采資源極度貧乏所致, 有些地區是由于灌溉農業規模過大, 農業開采量遠超過當地地下水資源承載力。連年干旱, 不僅會導致地表水資源枯竭, 而且地下水補給也會大幅減少, 同時, 農業開采規模顯著增大(張光輝等, 2006, 2012, 2013, 2015b), 由此加劇A值與B值之差,即加劇農業主導的地下水超采情勢。

B值中地下水開采資源的基值確定是根據不同類型區農業、工業、生活和生態環境等對地下水資源合理需求, 分別確定各分區地下水開采資源的基值。即, 在農業用水量占當地總用水量比率大于70%的地區, 以當地地下水開采資源量的70%作為B值的基值, 主要為河北平原和河南部分農業區。

在農業用水量占當地總用水量比率介于50%～70%的地區, 以當地開采資源量的60%作為基值, 主要為河南、山東和安徽的淮河流域大部分農業區。在農業用水量占當地總用水量比率小于50%的地區, 以當地開采資源量的55%作為基值, 主要為江蘇的淮河流域農業區和安徽的部分農業區。

在實際應用中, 根據評價尺度和具體需求, 可以進一步細化B值中地下水開采資源的基值分區,例如根據地市級分區或水文三級或四級分區, 切實從合理需求出發。當然, 分區過多, 會增加不必要的工作量。本文研究區是國家糧食主產基地, 所以, B值中地下水開采資源的基值分區采用糧食主產區(省)作為基礎。

評價中采用的數據來源于: 地下水資源及其供用水量資料, 收集黃淮海平原相關各省市、區市監測部門的監測資料及相關報告, 包括近5年來各地市的水資源公報數據、氣象數據、農業灌溉和地下水動態監測資料。其中供水量中包括地表水、淺層地下水和深層承壓水、微咸水、其他(外域調水、海水淡化等)水量; 用水量中包括農田灌溉用水量, 分類為水田、水澆地、菜田的灌溉用水量及其地下水開采量, 林牧漁畜用水量及其林果、草場、魚塘和畜牧各分項的用水量和地下水開采量, 非農業用水量。灌溉農業資料主要源自各省市、地市和縣農村經濟統計年鑒及經濟統計匯編, 該數據統計最小分區為鄉鎮, 包括近5年以來主要糧食作物、各類蔬菜和鮮果的播種面積、產量和各類農地面積、實際灌溉量和灌溉時間等數據。

2 農業區地下水位強降弱升特征

從地下水動態監測數據表明, 每年春季小麥灌溉期間農業區地下水位都大幅下降, 秋季灌溉也呈現下降過程(圖1)。在灌溉開采地下水期間, 所有監測孔的地下水位都呈下降過程, 下降幅度為“厘米/日”級(表2)。其它時段, 正逢降水較多或雨季之后又處于非主農灌時節, 以至所有監測孔的地下水位都呈“毫米/日”級的上升特征(表2)。例如2007—2011年期間, 各年春灌溉期日均地下水位降幅介于1.98～3.07 cm/d, 為“厘米/日”級的下降特征。其中受降水偏枯影響的2007、2011年春灌溉期日均地下水位降幅介于3.17～4.07 cm/d, 而降水偏豐的2008 —2010年期間的各年春灌溉期日均地下水位降幅介于1.98～3.07 cm/d。又例如2012—2013年期間, 雖然年降水量分別為615.8 mm和586.6 mm(降水偏豐), 但是小麥春灌溉期間日均地下水位降幅仍然介于1.64～2.52 cm/d。

表2　不同季節冀中山前平原農業區淺層地下水位強降弱升特征Table 2 Fast declining or slow rising characteristics of the shallow groundwater level in the agricultural region of Hebei Taihang piedmont plain during different seasons (data from the intelligent hourly monitoring)

圖1　農業超采地下水的主要時段、程度和機制Fig. 1 Main period, degree and mechanism of agricultural exploitation

在降水枯水年份, 尤其秋、冬、春三季持續干旱或連續枯水年份, 農業開采引起的地下水位下降幅度明顯增大, “厘米/日”級降幅的特征更加顯著。例如在1992—1994年的降水枯水期間每年春灌溉季節農業區淺層地下水位都大幅下降, 其中1992年春灌溉期地下水位下降3.89 m, 期間平均水位下降2.55 cm/d。1993年春灌溉期地下水位下降3.01 m,期間平均水位下降3.26 cm/d。1994年春灌溉期地下水位下降2.30 m, 期間平均水位下降3.77 cm/d,呈現日均地下水位降幅增大特征。這些枯水年份的春灌溉期間地下水位下降過程線的大部分, 位于1991—1995年期間水位變化趨勢線之下, 表現為加劇地下水位下降的特征, 這與降水偏豐年份(1991年的前期, 1990年降水量693.8 mm; 研究時段末期, 1995年降水量707.6 mm)特征明顯不同。

在非灌溉期, 即使是2007—2011年降水偏豐期間, 農業區地下水位上升日均幅度2007年為0.76 cm/d、2008年日均水位升幅0.79 cm/d、2009年為0.96 cm/d、2010年為0.84 cm/d和2011年日均水位升幅0.72 cm/d, 總體上仍然呈現“毫米/日”級特征。又例如1991—1995年期間發生“3年降水連續偏枯”, 每年春灌溉期過后, 農業區淺層地下水位都呈現上升過程, 其中1992年6至12月份地下水位上升1.21 m, 日均水位上升0.78 cm/d; 1993年地下水位上升2.39 m, 日均水位升幅0.97 cm/d; 1994年地下水位上升2.30 m, 日均水位升幅0.84 cm/d。上述這些變化, 仍然都呈現“毫米/日”級的上升特征。降水偏枯水年份地下水位弱升的一個標識特征, 是地下水位上升過程線的大部分位于多年水位變化趨勢線之下。

3 灌溉農業對地下水依賴程度分布特征及成因

在黃淮海平原, 自東南至西北, 灌溉農業對地下水依賴程度呈增高變化特征。其中河北平原保定—石家莊—邢臺—衡水一帶的灌溉農業對地下水依賴程度最高(圖2和圖3a), 農業開采量占當地農業總用水量的80%以上, 該區域已成為黃淮海平原淺層地下水主要超采區。從地下水開采量占總用水量比率來看, 2011年保定地區占91.98%, 石家莊地區占81.77%, 邢臺地區占85.96%和衡水地區占89.62%, 廊坊、邯鄲和滄州地區介于72%～85%。北京和天津平原區灌溉農業對地下水依賴程度都較低,農業開采量占當地農業總用水量的比率不足35%(圖2, 3a)。

圖2　黃淮海糧食主產區地下水保障能力的成因與機制Fig. 2 The cause and mechanism of groundwater safeguard capacity in Huang-Huai-Hai major grain producing areas

圖3　黃淮海糧食主產區灌溉農業對地下水依賴程度和地下水保障能力分布狀況Fig. 3 The distribution of groundwater safeguard capacity and the dependency degree of agricultural irrigation on groundwater in the Huang–Huai–Hai major grain producing areas

在河南平原的北部和中東部地區, 灌溉農業對地下水依賴程度較高(圖2, 3a)。其中安陽、濮陽、鶴壁、新鄉、開封和商丘地區農業開采量占當地地下水總開采量的65%以上, 而且濮陽、鶴壁和新鄉地區農業用水量占當地總用水量的80%以上。在山東平原的西北部, 灌溉農業對地下水依賴程度也較高(圖2, 3a), 例如泰安地區農業開采量占當地地下水總開采量的87.07%, 聊城地區占74.51%, 德州地區占71.85%。

在安徽的淮河流域平原區, 包括宿州、蚌埠、阜陽、淮北和亳州地區, 農業開采量占當地地下水總開采量的比率介于10.75%～33.56%, 呈逐年增大趨勢, 但總體上該區灌溉農業對地下水依賴程度較低(圖2, 3a)。在江蘇的淮河流域平原區, 地下水開采量占當地總用水量比率不足2.0%, 農業用水量也僅占48.51%, 灌溉農業對地下水依賴程度最低的是黃淮海平原地區(圖2, 3a), 因為當地雨水充沛和地表水資源豐富。

4 地下水對灌溉農業保障能力分布特征與成因

4.1地下水保障能力分布特征

黃淮海平原糧食主產區的孔隙地下水資源量占99.91%, 巖溶地下水資源量占0.09%。其中, 黃河以北的平原區占39.22%, 黃河以南的淮河流域占55.49%和黃河流域5.29%。黃河以北的平原區孔隙地下水資源量為227.58億m3/a, 占全區總量的39.17%; 黃河以南的淮河流域為322.74億m3/a, 占55.54%; 黃河流域為30.76億m3/a, 占5.29%。黃河、海河和淮河流域平原區的地下水資源模數,分別為14.93 m3/(a·km2)、16.19萬m3/(a·km2)和16.55萬m3/(a·km2)。

從黃淮海平原的各主產(省)分區來看, 河北主產(省)區, 礦化度小于3 g/L的地下水天然資源為101.02億m3/a, 其中保定、唐山和石家莊地區較豐富, 地下水資源模數介于16.98～21.78萬m3/(a·km2);河北的滄州、衡水和廊坊地區地下水資源模數較小,介于6.72～10.63萬m3/(a·km2)。在河南(省)主產區的海河流域, 地下水天然資源量(礦化度小于3 g/L)為35.87億m3/a, 資源模數20.53萬m3/(a·km2); 在河南主產(省)區的淮河流域, 地下水天然資源量為107.37億m3/a, 資源模數11.16萬m3/(a·km2)。在山東主產(省)區的海河流域, 地下水天然資源量(礦化度小于3g/L)為38.31億m3/a, 資源模數12.03 萬m3/(a·km2)。在山東主產區的淮河流域, 地下水天然資源量為78.62億m3/a, 資源模數16.10 萬m3/(a·km2)。在安徽(省)糧食主產(省)區的淮河流域, 地下水天然資源量(礦化度小于3 g/L)為102.01億m3/a, 資源模數12.88萬m3/(a·km2)。在江蘇主產(省)區的淮河流域, 地下水天然資源量為107.61億m3/a, 天然資源模數18.40萬m3/(a·km2)。

從圖3b可見, 在黃淮海平原, 河北和天津地區灌溉農業的地下水保障能力最弱, 大部分區域處于“難以保障”或“無法保障”狀態。在河北平原的9個地市級分區中, 3個地區灌溉農業的地下水保障能力處于“無法保障”狀態, 2個地區處于“難以保障”狀態和4個地區處于“基本保障”狀態(圖2b), C值都處于安全保障閾值線之下(圖2), 表明該地區灌溉農業的地下水保障能力難以或無法可持續利用。

河南平原的海河流域, 部分地區地下水保障能力處于“難以保障”或“無法保障”狀態(圖2b), 其中安陽、鶴壁和焦作地區的C值都小于–0.50。濮陽和新鄉地區的C值介于–0.05～0.0之間, 地下水保障能力處于“基本保障”狀態。在河南平原的淮河流域, 鄭州、洛陽、南陽和山東泰安、淄博地區, 地下水保障能力也十分脆弱(圖3b), 其他地區農業灌溉的地下水保障能力處于“較安全保障”狀態(圖3b), C值都處于安全保障閾值線之上(圖2)。在山東平原區, 無論是海河流域, 還是淮河流域, 大部分地區的地下水保障能力處于“安全保障”狀態(圖3b), C值都處于安全保障閾值線之上, 這些地區的A值多為小于50%, B值則多為大于80%。只有濟南、淄博和泰安地區較差, C值處于安全保障線之下(圖2)。

在安徽的淮河以北地區, 農業灌溉用水對地下水有一定的需求, 其中亳州、淮北、宿州、蚌埠、淮南和阜陽地區的地下水保障能力處于“較安全保障”狀態, C值都處于安全保障閾值線之上。由于六安、合肥和滁州地區地表水資源豐富, 所以, 這些地區農田灌溉尚未開發利用地下水, 它們的地下水保障能力也不高, B值小于30%, 當地地下水開采資源不具備大規模開發利用潛力。在江蘇的淮河流域,農業灌溉用水對地下水依賴程度普遍較低, A值小于1.0%。該區地下水保障能力不強, 盡管C值處于安全保障閾值線之上, 但是B值小于50%(圖2, 3b)。

4.2各分區地下水保障能力差異性成因

降水量、地表水可利用量和地下水開采資源量在空間分布上顯著差異, 是地下水保障能力明顯不同的主要原因。黃淮海平原降水量主要受太平洋季風影響, 從西北至東南, 年均降水量從500 mm至1 000 mm。其中黃河以南地區年降水量介于700～1 000 mm之間, 黃河以北地區年降水量介于480～650 mm之間。河北平原的保定—石家莊—衡水—邢臺地區年均降水量<500 mm, 枯水年份的降水量不足400 mm, 且該區主要河流絕大部分常年干涸, 地表水資源十分匱乏。在豫北和魯北平原區,許多地區引灌黃河等地表水, 農業灌溉用水對地下水依賴程度較低。淮河流域平原區不僅雨水充沛,而且地表水資源比較豐富, 所以, 該區農業灌溉以地表水為主, 尤其江蘇、安徽的淮河流域平原區,農業開采量不足當地總用水量的10%。

從地下水保障能力的現狀來看, 河北平原衡水、滄州地區的“無法保障”狀態, 不僅與當地地下水開采資源貧乏有關, 而且, 還與該區地表水可利用資源量少, 以至灌溉農業對地下水依賴程度過高有關, 這兩個地區的A值分別達86.58%和79.52%。石家莊地區“無法保障”的成因與衡水和滄州地區的“無法保障”成因之間存在明顯不同, 石家莊地區地下水開采資源豐富, 開采資源模數介于12.56～23.89萬m3/(a·km2), 是衡水和滄州地區地下水開采資源模數的3～5倍。石家莊地區“無法保障”狀態的主因是當地小麥、蔬菜等耗水型農作物播種強度過大(介于119.1～142.5 hm2/(a·km2)), 加之, 當地的地表水資源匱乏, 所以, 該區農業灌溉用水對地下水依賴程度(A值)達84.55%, 造成地下水嚴重超采, 以至B值僅為39.02%。而衡水、滄州地區耗水型農作物播種強度僅介于48.4～88.9 hm2/(a·km2),但地下水天然資源貧乏, 地下水開采資源模數不足5.0萬m3/(a·km2), 由此, 該區地下水保障能力處于“無法保障”狀態。

在河南的海河流域, 各分區地下水保障能力處于“難以保障”或“無法保障”狀態, 與當地的地下水開采資源較貧乏相關, 該區B值小于50%。在河南的黃淮河流域, 各分區地下水保障能力處于“安全保障”或“較安全保障”狀態, 是因為農業開采量占當地農業用水總量的比率(A值)較小, 而地下水開采資源量所占比率(B值)較大, A值小于70%, B值大于90%。

在山東平原區, 無論是海河流域, 還是淮河流域, 大部分地區地下水保障能力處于“安全保障”狀態, 與當地表水資源較豐富有關。只有濟南、淄博和泰安地區的地下水保障能力(C值)處于安全保障線之下, 是因為地下水開采資源量占當地農業用水量比率(B值)較小。在安徽和江蘇的淮河流域, 地下水保障能力處于“安全保障”狀態, 與該區地表水資源豐富相關。

5 結論

(1)農業灌溉是地下水超采的主要因素, 并且表現為地下水位在主灌期呈“厘米”級(大于1.0 cm/d)下降、非灌溉期呈“毫米”級(小于1.0 cm/d)上升的“強降-弱升”規律。

(2)由灌溉農業對地下水依賴程度(A)和地下水對灌溉農業用水保障程度(B)構成的地下水保障能力評價理論方法(簡稱ABC法), 能夠客觀闡明大區域的灌溉農業用水對地下水依賴狀況、地下水保障能力分布特征及成因。ABC法不僅能反映氣候變化、地表水可利用資源和農作物布局結構狀況對灌溉農業的地下水保障能力影響, 而且, 還能反映評價區地下水開采資源、非農業用水狀況和耗水型農作物播種強度對灌溉農業的地下水保障能力影響, 方便于大規模的區域性應用。

(3)ABC法的應用結果表明, 黃淮海平原西北部灌溉農業的地下水保障能力較弱, 尤其河北平原已處于“難以保障”或“無法保障”狀態; 在黃河以南地區灌溉農業的地下水保障能力較強。在黃淮海平原, 自東南至西北, 灌溉農業對地下水依賴程度呈現增高變化特征河北平原的保定—石家莊—邢臺—衡水一帶灌溉農業對地下水依賴程度最高, 河南平原的北部和中東部地區、山東平原的西北部地區灌溉農業對地下水依賴程度較高。在安徽淮河流域平原區, 灌溉農業對地下水依賴程度較低。江蘇的淮河流域平原區灌溉農業對地下水依賴程度是黃淮海平原最低的地區, 地下水開采量占當地總用水量比率不足2.0%, 農業用水量也僅占48.51%。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (No. 12120115049701) and National Natural Science Foundation of China (No. 41172214).

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Groundwater Safeguard Capacity and Dependency Degree of Agricultural Irrigation on Groundwater in the Huang–Huai–Hai Plain

TIAN Yan-liang, ZHANG Guang-hui*, WANG Qian, YAN Ming-jiang, WANG Wei, WANG Jin-zhe Institute of Hydrogeology and Environmental Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Shijiazhuang, Hebei 050061

Key words:groundwater; agriculture; water for agricultural irrigation; safeguard capacity; the Huang–Huai–Hai Plain

Abstract:Groundwater is an important water source for agricultural irrigation in the main grain production region in North China, especially in the Huang–Huai–Hai Plain. The over-exploitation situation of groundwater is closely related to the dependence degree of irrigation agriculture on groundwater and the water support capacity (such as the safeguard capacity) of groundwater in this region. With the Huang–Huai–Hai plain as an example, the authors studied the relationship between the agricultural irrigation water, the precipitation and the crops planting intensity, the dependence degree of the agricultural irrigation on groundwater and the influence characteristics of the over-exploitation situation of groundwater and, on such a basis, proposed the corresponding concepts and methods for evaluation. The results of the application of the evaluation methodology are as follows:

中圖分類號:P641.76; P641.8

文獻標志碼:A

doi:10.3975/cagsb.2016.03.01

收稿日期:2016-03-04; 改回日期: 2016-03-31。責任編輯: 閆立娟。

第一作者簡介:田言亮, 男, 1985年生。助理研究員。主要從事地下水循環演化方面的研究。E-mail: yanliang209@163.com。

*通訊作者:張光輝, 男, 1959年生。研究員, 博士生導師。長期從事區域水循環演化和地下水可持續利用研究。E-mail: Huanjing@heinfo.net。