窯坑蓄水工程對緩解地下水超采的作用研究

張 志 虎

(中山市水利水電勘測設計咨詢有限公司，廣東 中山 528403)

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窯坑蓄水工程對緩解地下水超采的作用研究

張 志 虎

(中山市水利水電勘測設計咨詢有限公司，廣東 中山 528403)

結合南和縣窯坑周邊的地質(zhì)條件與灌溉情況，從引水、蓄水、灌溉等方面，闡述了利用廢棄窯坑建設小型水庫蓄水工程的方案，指出窯坑蓄水灌溉達到了緩解地下水超采、美化周邊環(huán)境、提高灌溉效率等目的。

窯坑，蓄水工程，地下水，灌溉面積

河北省是我國水資源最緊缺的省份之一，據(jù)統(tǒng)計河北省現(xiàn)狀地表水和入境水量較20世紀50年代分別減少48%和70%。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)及生活用水量逐年增加遠超出了區(qū)域水資源承載能力，地下水長期超采，導致采補嚴重失衡，地下水位持續(xù)下降，形成地下漏斗區(qū)，造成海水入侵、地面沉降等一系列次生災害[1]。農(nóng)業(yè)灌溉成本也逐年提高，很多灌溉機井也已經(jīng)無法使用。

近年來為合理開發(fā)和有效保護地下水資源，嚴格控制超采區(qū)地下水開采，遏制超采區(qū)擴展，改善和保護生態(tài)環(huán)境[2]，促進地下水資源的可持續(xù)利用，華北各地開展了地下水超采綜合治理研究及治理工程的實施。隨著國家對環(huán)保的重視和對自然土壤的保護，粘土燒制磚窯被關停淘汰，遺留下來的窯坑被荒廢一旁或成為污水池垃圾場或被開坑成為農(nóng)田，由于失去了表層肥沃土壤，開墾出的農(nóng)田非常貧瘠。有些區(qū)域的窯坑數(shù)量多、容積大、分布密集，如果綜合利用開發(fā)成為小型水庫，既能美化周邊環(huán)境，又能灌溉周邊良田，還能起到緩解地下水超采的作用。所以對窯坑的研究、開發(fā)、利用具有很重要的意義。經(jīng)考察南和縣境內(nèi)窯坑就有100多處，其中容積大于50萬m3的就有十幾處。本文以南和縣小林窯坑和東韓窯坑為例進行研究。

1 窯坑現(xiàn)狀條件

1.1 窯坑周邊水文地質(zhì)

南和縣地處河北省南部，屬于暖溫帶半干旱大陸性季風氣候區(qū)，四季分明，多年平均徑流深10.2 mm。汛期水量占全年水量的80%以上，徑流多集中在6月～9月。該縣在太行山東麓山前沖洪積平原境內(nèi)，土質(zhì)以壤土和砂壤土為主，土層深厚，自然肥力較高，排水性能良好，適宜農(nóng)作物生長。該縣為水資源極度匱乏地區(qū)，長期以來，由于地表水資源缺乏，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠超采地下水維持。農(nóng)田灌溉多由機井抽取地下水灌溉，地表水源不足導致長期超采地下水。窯坑周邊屬于嚴重缺水區(qū)，由于灌區(qū)水利工程建設滯后，還通過土渠、土壟溝等傳統(tǒng)方式大水漫灌，造成了水資源的極度浪費。東韓窯坑及小林窯坑20世紀70年代以前都是該處低洼的天然坑塘，70年代后由于建筑事業(yè)的發(fā)展，該地土壤又是燒磚的好材料，所以被選作最佳的燒磚廠，幾十年來由于燒磚挖土坑塘也越來越大，最近隨著國家對環(huán)境的整治力度加大，禁止了粘土磚的燒制，窯坑被廢棄下來。

1.2 窯坑周邊灌溉情況

窯坑周邊共轄2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)22個村，總?cè)丝?4 221人，總耕地面積為35 761畝，窯坑周邊灌溉面積27 507畝，種植作物全部為小麥和玉米。連接兩窯坑現(xiàn)有干渠1條(小林渠)長9.19 km，機井共559眼，井深100 m～150 m。灌區(qū)位于南和縣小林渠兩側(cè)及窯坑周邊區(qū)域，灌溉面積集中連片。

2 窯坑蓄水工程方案

2.1 工程任務

需要修建的水利工程有：小林渠整治9.19 km，整治蓄水窯坑2個。新建沙洺河揚水站1座，位于沙洺河左岸，新建揚水點23座，分別從渠道和坑塘揚水至田間工程。新建連接沙洺河與小林渠之間管道10.2 km。

2.2 引水工程

該窯坑引水水源主要是滏陽河的引黃水。利用滏陽河閆莊分洪閘分水至沙洺河，然后經(jīng)沙洺河揚水站提水至東韓窯坑，通過小林渠自流至小林窯坑蓄水，經(jīng)23座揚水點提水至田間取水口。據(jù)來水情況利用渠道和坑塘調(diào)蓄，滿足灌溉任務，實現(xiàn)壓采地下水的目標。南和縣境內(nèi)坑塘水源有保證，一年中可多次引水，基本可保證常年有水。窯坑的作用：1)避開灌溉高峰期引水，灌溉高峰期引黃水位低無法引水，供水能力不足，無法保證及時同步灌溉；2)在汛期蓄水至灌溉季節(jié)灌溉，盡可能利用雨洪資源；3)自產(chǎn)徑流。

2.3 蓄水工程

東韓村窯坑位于東韓村北部，現(xiàn)狀坑平均深度約4 m，占地295.68畝，蓄水量可達78.85萬m3，平均坑底高程38 m，蓄水位可達42 m，窯坑控制灌溉面積可達11 514畝。小林坑塘位于前寺村村南，現(xiàn)狀坑深約4 m，設計占地478.50畝，蓄水量可達127.60萬m3，平均坑底高程32 m，蓄水位可達36 m，窯坑控制灌溉面積7 318畝。東韓村窯坑、小林窯坑通過小林渠連通。小林渠連通渠道按照設計斷面清淤即可滿足窯坑輸水要求。窯坑平面布置主要依托現(xiàn)狀窯坑形狀、蓄水規(guī)模及周圍地形情況布置，每個窯坑布置揚水點泵站及相應田間工程。窯坑以邊坡整治和清淤擴容為主，邊坡可為1∶2邊坡進行整治，對現(xiàn)狀坡度較陡的地段進行修坡處理，邊坡應分級放坡，設置馬道，在窯坑的進水口處進行護砌。窯坑周邊坑塘多為壤土地基，現(xiàn)狀坑塘蓄水滲透性強且過水浸泡后穩(wěn)定邊坡系數(shù)大，為減少水量損失和渠道占地，對窯坑進行全斷面防滲防護。根據(jù)當?shù)厍闆r，渠道防滲技術采用混凝土防護面襯砌。由于小林渠連接了東韓村窯坑和小林窯坑，東韓村窯坑地勢較高，可以沿著小林渠自流至小林窯坑，并且小林渠可以在豐水期接收排瀝雨水。所以利用小林渠自流方式往白佛村方向及沿線兩岸供水，揚水點分布在東韓村窯坑、小林窯坑岸邊及小林渠兩岸。

2.4 灌溉方式

灌溉方式采用井渠雙灌模式，利用已有田間固定管網(wǎng)進行灌溉。東韓村窯坑、小林窯坑，均為與小林渠相連的自然窯坑。窯坑工程包括窯坑主體工程及其向田間供水的揚水點工程。窯坑與渠系相連通，既充分利用雨洪資源，又起到季節(jié)性引水工程的調(diào)蓄功能。每個窯坑配備揚水泵站及相應田間工程，田間工程采用低壓管道，為提高灌溉保證率低壓管道與現(xiàn)有機井連接。

3 壓采效果

本工程控制地塊總灌溉面積為27 507畝，現(xiàn)狀地塊的種植作物主要為冬小麥、玉米，窯坑周邊現(xiàn)有機井共559眼。窯坑周邊淺層地下水可開采量為269.6萬m3，窯坑周邊現(xiàn)狀地下水實際開采量為618.9萬m3，超采地下水量349.3萬m3。

窯坑蓄水灌溉后周邊種植作物保持不變，周邊灌溉水源主要為地表水，不足部分由地下水補充，經(jīng)計算，地表水替代地下水開采量為290.4萬m3。經(jīng)綜合分析，本方案共實施壓采量290.4萬m3。

窯坑蓄水灌溉具有明顯的社會效益和環(huán)境效益。窯坑蓄水灌溉后，可提高水資源利用效率，區(qū)域水利基礎設施會得到全面改善，帶動當?shù)剞r(nóng)民實現(xiàn)增產(chǎn)、增收；同時減少地下水開采、引灌水量，能夠有效地緩解地面沉降、減輕農(nóng)田水土污染和改善農(nóng)村水環(huán)境；對促進當?shù)亟?jīng)濟建設發(fā)展和修復生態(tài)環(huán)境有積極作用；實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，緩解水資源供需矛盾[3]；實現(xiàn)節(jié)水穩(wěn)糧和壓采地下水的目標，進而逐步實現(xiàn)地下水采補平衡。

4 結語

通過對小林窯坑和東韓窯坑的調(diào)查研究，認為改造窯坑能灌溉周邊農(nóng)田面積27 507畝，壓縮地下水開采量為290.4萬m3，達到緩解地下水超采、美化周邊環(huán)境、提高灌溉效率等目的。目前正值雄安新區(qū)規(guī)劃建設階段，隨著新建城市規(guī)模的擴大，河北地下水超采問題將會更加嚴峻，所以綜合利用大量廢棄的窯坑改建成蓄水工程具有很重要的意義。

[1] 王 忠,王婧雅.滄州農(nóng)業(yè)壓采深層地下水技術措施探討[J].地下水，2016,38(4):30-31.

[2] 王 震，楊軍耀.超采區(qū)關井壓采地下水環(huán)境修復評價體系初探[J].人民黃河，2013,35(9):83-85.

[3] 趙蘭霞．蘭村泉域地下水位預測研究[J]．人民黃河，2007，29(3)：49-52.

On role of water storage project of pits on relieving over-mining of underground water

Zhang Zhihu

(ZhongshanWaterConservancyProjectSurveying&ConstructionCo.,Ltd,Zhongshan528403,China)

Combining with the geological conditions and irrigation of pits in Nanhe County, the paper illustrates the construction of the small reservoir water-storage project by using the pits from the water diversion, irrigation, and points out the pit water storage and irrigation can relieve the underground water over-mining, beautify the surrounding environment, and improve the irrigation efficiency.

pit, water storage project, underground water, irrigation coverage

1009-6825(2017)15-0202-02

2017-03-17

張志虎(1985- )，男，碩士，助理工程師

TV211.12

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