沿黃灌區地下水超采補償網絡建設

沿黃灌區地下水超采補償網絡建設

研究意義

黃河為沿黃地區農業灌溉依賴的主要客水資源，來水充沛與否直接制約著兩岸農業灌溉質量，“靠天吃飯”、“時澇時旱”等矛盾突出，在春季、冬季灌溉需求旺盛時，黃河來水較少，無法滿足沿岸灌溉的需求，夏季、秋季來水較充沛時，沿岸無法合理調配水資源，造成水資源浪費。

沿黃地區為克服這一矛盾，基于引黃灌溉基礎之上，又新增機井灌溉作為輔助水源，在黃河來水較少時，通過機井水源對農田進行灌溉。但機井灌溉區域性開采地下水會引起地下水水位下降，進而引發地質災害，應遵從地下水開采紅線，也要建設地下水超采補償設施，在黃河來水充沛時進行超采區回灌，使得超采區最大程度上達到良性循環。

主體思路

根據沿黃灌區農業種植構成，科學計算單位井控制面積，最大程度上減少機井數量，最大限度的增大單井控制面積。

合理布設地下水超采補償渠道，上接引黃灌區，下接機井，以點帶面形成扇形網絡。

黃河來水較少時，啟動機井灌溉，開采地下水進入灌溉渠道對農田進行灌溉；黃河來水充沛時，啟動超采補償系統，引用黃河來水對機井回灌，補充地下水超采區域。

單位井控制灌溉面積計算

機井灌溉施工之前需確定單井控制的灌溉面積，以便合理布置機井，最大程度上滿足灌區用水需求。

單位井控制灌溉面積計算

F0=Qt3T2η（1-η1）/m2公式1（灌溉規范）

式中： F0— 單井控制灌溉面積，單位（畝）；

Q— 單井出水量，40m3/h；

t3— 灌溉期間開機時間，20h/d；

T2— 每次輪灌期的天數，20d；

η— 灌溉水利用系數0.85；

η1— 干擾抽水的水量削減系數0.15；

m2— 每畝每次綜合平均灌水定額，40m3；

種植小麥：F0=40×20×20×0.85×（1-0.15）/40=289畝

種植棉花：F0=40×10×10×0.85×（1-0.15）/40=72.3畝

計算結果： 根據種植作物不同，單位井控制灌溉面積有較大差異，可根據上述公式進行計算，種植小麥單井控制面積289畝，種植棉花單井控制面積72.3畝。

補償渠道建設

補償渠道上接引黃灌區，下接灌溉機井，補償渠道建設以混凝土U型渠為基礎，U型補償渠道為地下渠道，上覆蓋版，采用混凝土施工，強度不低于C25，施工中需在商砼中添加防滲劑，上頂開口不得小于0.8m，渠深不得小于0.5m，渠壁厚度不得小于8cm，每間隔6m布設伸縮縫一條，采用四油三氈處理。施工所用器具為乾元公司專利設施-輸水輸沙混凝土制作模具（ZL201420062828.5），本設施獲得2015年度黃委三新認定，該設施具有施工速度快、浪費材料少、施工質量好的特點，見圖1。

圖1 補償渠道制作圖

圖2 機井灌溉房及補償渠道現場圖

具體實踐-德州市2014年國家新增千億斤糧食產能建設項目

本工程在2015年3月開工，2015年11月結束。本項目水源建設為機井布設，共計192眼，主要為輔助水源，在引黃條件較差的情況下方可使用。在機井施工之前，向監理部、業主提出建設補償渠道以便在條件允許的情況下對地下水開采區進行補償的建議，業主予以采納并追加投資200余萬元用于建設補償渠道，共計布設渠道243條，累計長度22.5Km，極大地改善了施工區域的地下水平衡狀態。

如圖2所示，機井房內有機井一口，口徑70cm，井深25m；機井房外為地下水超采補償渠道終點，上覆蓋板，側向連接機井。

總結

近年來隨著沿岸農業發展，機井灌溉作為沿黃灌區輔助灌溉水源，所起到的作用日益明顯，但在干旱時節無節制的地下水開采勢必破壞地下水動態平衡，進而引發地質災害。沿黃灌區在建設高標準農田的同時，應把地下水超采補償網路納入設計之中，將沿黃灌區建設成“采補循環”高標準農業示范區。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.19.018