旱地改水田對地下水資源影響的研究

在人類與自然環境的和諧共生中，農業作為連接人類與土地的橋梁，始終扮演著舉足輕重的角色。近年來，隨著旱地改水田這一農業轉型實踐的推廣與普及程度日益提高，此類工程對地下水資源產生的影響逐漸成為社會各界關注的焦點議題[1-3]。基于此，將沈陽市某旱地改水田項目作為研究區，深入分析旱地改水田對地下水資源的潛在影響，并探討相應的科學管理與可持續發展策略。

1研究背景

隨著遼中區工業化、城鎮化的加速推進，建設用地需求量逐步加大。同時，耕地后備資源不斷減少，實現耕地占補平衡、占優補優、占水補水的難度日趨加大。研究的開展旨在落實遼中區土地利用總體規劃及土地整治相關規劃，增加有效耕地數量，保護耕地，確保耕地總量動態平衡，緩解耕地占補平衡壓力，提升耕地質量等別，提升糧食產能，進而為遼中區國民經濟和社會全面可持續發展提供土地保障。

研究區域位于沈陽市遼中區，研究區土地總面積約為 417.00hm² ，水域及水利設施用地約 6.10hm² 其他土地 0.12hm². 。不動工的地類包括采礦用地、坑塘水面、田坎、其他草地、村莊。扣除不動工土地面積1.50hm² ，用于建設的土地約 415.50hm² ，動工的地類包括水田、水澆地、旱地、農村道路及溝渠。研究區整理后， 303.60hm² 旱地擬改造為水田。

研究中旱改水地塊采用明渠灌溉方式，將水泵抽出的水引入主干渠進行輸送，之后水再經主干渠分流至支渠，灌溉渠道選用裝配式鋼筋混凝土矩形槽。研究用水為農田灌溉用水。灌溉面積 401.6655hm² ，用水327.16萬 m³/ 年。

2研究區水資源狀況

研究區域內水資源主要包括地表水資源和地下水資源兩部分，研究區多年平均地下水資源總量為34804萬 m³ ，人均水資源占有量 733m³ ，研究區現有耕地約8.7萬 hm² ，平均每公頃水資源占有量約 2316m³ ○研究區多年平均降水量為 621.2mm 研究區的年用水總量約為38770萬 m³ ，其中，農田灌溉用水量約32920萬 m³ ，占總用水量的 84.9% ；居民生活用水量約1206萬 m³ ，占總用水量的 3.1% ；工業用水量1000萬 m³ 占總用水量的 2.6% ；城鎮公共用水量410萬 m³ ，占總用水量的 1.1% ；生態環境用水量20萬 m³ ，占總用水量的 0.5% ；林牧漁畜用水量3214萬 m³ ，占總用水量的8.3% （表1）。研究區水資源較為豐富，但水資源開發利用程度偏低，且水資源開發利用分配不均勻。研究以地下水作為取水水源。

研究區水資源較為豐富，水資源開發利用程度偏低，且水資源開發利用分配不均勻。本項目以地下水作為取水水源。

工作區內，地下水類型主要是松散巖類孔隙水，下部第三系砂礫巖賦存有碎屑巖類孔隙水，太古界地層賦存基巖裂隙水，而后兩者地下水類型不是研究的主要目的層，故在此不作評價，此次主要對上部松散巖類孔隙水的基本特征進行詳細的描述及劃分。地下水賦存于第四系全新統的中細砂、粉細砂和沙礫卵石中，含水層中無隔水層存在，構成統一的含水巖組。含水層總厚度超過 100m ，地下水水量極為豐富，據區域水文地質資料，單井涌水量大于 3000m³/d ，影響半徑約 200m.

孔隙微承壓水賦存于第四系上更新統的中粗砂、沙礫石層孔隙之中，第四系上更新統地層與上部全新統地層多有亞黏土相隔，根據亞黏土的厚度不同分為微承壓水和承壓水兩種。而在上更新統含水層中也有亞黏土層存在，可見其分成上、下承壓水。區域資料表明，單井涌水量為 1000～3000m³/d ，影響半徑為200～500m ，富水性不均勻。

地下水埋藏分布特征情況如下。研究區附近區域的地貌單元為沖積階地，地勢平緩，場地上覆第四系地層。第四系地層的埋藏厚度較厚，地下水的賦存情況主要為第四系松散層孔隙潛水。含水層以第四系沖洪積中砂層為主，該層的透水性及孔隙率較大，埋藏深度較淺，厚度較大，具備持續供水價值，故此項目用水采用該層地下水。根據供水井抽水試驗及水文地質參數分析鉆井對地層的揭露情況，第四系地層具備穩定的供水功能，場地內地下水主要賦存在第四系中細砂和中粗砂層中，地下水的類型按照非承壓水考慮，枯水期穩定水位深埋在地表以下 7m 左右。經計算，單井的可開采量達 2950m³/d 場內地下水主要含水層為中細砂、細粉砂和沙礫卵石，含水層連續穩定，滲透性好，地下水徑流條件較好，地下水主要在該含水層中賦存和運移，地下水水量較為豐富。

研究區地下水補給主要為降水滲入補給，地下水潛水位埋藏較淺，地下水由東北向西南運移徑流，由于地勢平坦，平均水力坡度不到 0.5%o ，所以地下水徑流緩慢。該區地下水的排泄方式主要有兩種：一是以地下徑流的形式進行排泄；二是人為開采地下水。人為開采地下水也是該區最重要的排泄方式。據對該區地下水水位動態監測，年內地下水水位隨季節變化明顯，水位變幅在 2m 左右。

2.1 研究區地下水資源量計算

研究區域不同頻率年降雨量： 50% 頻率年時，降雨量 609.40mm 75% 頻率年時，降雨量 515.60mm 95% 頻率年時，降雨量 397.60mm ；多年平均降雨量621.20mm 采用降雨入滲系數法計算地下水資源量，地下水資源量計算公式如下：

Q_i⊕↖i=100a×X_i×F×β

式（1）中， a 為入滲系數； X_i 為降水量； F 為匯水面積； β 為有效降水率。

根據已有水文地質成果，研究區降雨人滲系數選擇0.25。計算出該區不同頻率年地下水資源量（表2）。

2.2 研究區地下水可開采量計算

研究區地下水可開采量計算采用地下水可開采系數法，計算公式如下：

Q_iF=Q_i?∣×β

式（2）中： ?_Qi? ”為地下水可開采量，單位為萬 m³/ 年； β 為可開采系數，確定為0.95。經計算，研究區 50% /75%95% 頻率年和多年平均地下水可開采量分別為（202 1940.34 萬、1641.68萬、1265.97萬和1977.91萬 m³ 。

3存在的問題及建議

3.1 取水的影響

第一，工程取用水對區域水資源狀況的影響。本項研究工程核定取用水為327.16萬 m³/ 年，占論證區50% 頻率年地下水資源可開采量（1940.34萬 m³/ 年）的16.86% ；占 75% 頻率年地下水資源可開采量（1641.68萬 m³/ 年）的 19.93% ，占 95% 頻率年地下水資源可開采量（1265.97萬 m³/ 年）的 25.84% 。因此，本研究工程取用水對區域水資源量影響不大。

第二，工程取用水對水功能區的影響。本研究區直接取水供給水田灌溉，不進行排水，不對水功能區產生影響。本工程取水327.16萬 m³/ 年，占研究區多年水資源可開采量的 16.54% ，因此對水功能區產生影響輕微。

第三，工程取用水對生態系統的影響。本工程中旱地改水田建設取用地下水不會對汛期短歷時洪水量和過程產生影響，對區域的水生態不產生影響。

第四，工程取用水對其他用水戶的影響。本研究區取水水源井最大影響半徑為 560m ，在水源井影響范圍內，全部為耕地，對其耕地影響較小；研究區周圍無其他建筑物，無沉降問題，故本研究對其他用水戶產生影響輕微。

3.2 節水的影響

遼中區地下水資源可開采量為45944萬 m³ ，地下水資源利用率為 45% ，因此該區域地下水仍具有一定的開發利用潛力[4]。

3.2.1 目前節水存在的主要問題

目前節水主要存在以下兩個方面問題：一方面，地表水水資源開發利用程度偏低，且水資源開發利用分配不均勻；另一方面，目前的水資源回用量低，水資源回用量有待進一步加大。

3.2.2 用水過程及水量平衡分析

本研究區內實施的旱地改水田項目中，灌溉系統采用明渠灌溉模式進行優化配置。具體設計為：通過水泵將水源提升至主干渠，經由科學規劃的輸水網絡將水流分配至各支渠，確保灌溉水資源的有效輸送。灌溉渠道的建設采用裝配式鋼筋混凝土矩形槽結構，此結構不僅便于現場快速組裝，提高了施工效率，而且具有良好的結構穩定性和耐久性，能夠有效減少水資源在輸送過程中的滲漏損失，保障灌溉系統的長期穩定運行。本研究的評價用水為灌溉用水，灌溉面積為 401.6655hm² ，毛灌溉定額為 8 145m³/hm² ，總需水量327.16萬 m³ （表3）。

本研究年取水327.16萬 m³ ，符合遼寧省地方標準《行業用水定額》DB21/T1237—2015）的定額用水要求。

第一，設計灌溉定額。根據遼寧省《行業用水定額》（DB21/T1237—2015中的規定，結合遼中區實際情況，研究區位于遼寧省農業灌溉分區中的遼河中下游平原區，水田灌溉保證率為 85% ，灌溉定額為 6600m³/hm² 。

第二，確定灌溉水利用系數。根據《灌溉與排水工程設計標準》（GB50288—2018）中的要求，渠灌田間水利用系數應大于0.90，灌溉水利用系數詳見表4。

第三，計算毛灌溉定額。由灌溉設計保證率為85% 的凈灌溉定額，用灌溉水利用系數推算而得。其計算公式如下：

毛灌溉定額

式（3）中： η_# 為灌溉水利用系數。經計算，水田毛灌溉定額為 8145m³hm² ，則計算年用水量為327.16萬 m³ ，用水符合遼寧省《行業用水定額》（DB21/T1237—2015）中的相關要求，因此用水合理。

3.3 退水的影響

本研究為水田灌溉研究，研究區不進行退水，取水均用于灌溉，如遇豐水年可適當調節灌溉定額，減少灌溉用水量。對水功能區產生影響較小。

3.4建議

（1）工程設計、施工及投產運行中都必須遵循水資源保護措施，地下水資源保護等工作應與工程同步設計、同步施工、同步運行；建立完善的水資源監測方案和監測制度，將水資源保護落到實處。

（2）加強對地下水源的保護，劃定地下水源的保護范圍，并做好保護措施[5]。

（3）落實地下水監測方案，加強地下水水位、水量、水質動態監測，及時掌握開采量變化對地下水位的影響，依據水位動態數據規劃和調整取水量；定期取樣進行檢測，以確保水質穩定性和無害性。

（4）長期對水位、流量進行監測，基于監測數據分析水量是否有衰減跡象，一旦發現水量衰減則應立即調整開采量，保證區域地下水的補排平衡，不過量開采。

（5）水單位應加強節水宣傳工作，杜絕水資源浪費現象的發生；安裝符合國家相關技術標準的取水計量設施，定期進行檢定校準，保證計量設施正常使用和量值的準確、可靠；開展水務管理工作，建立健全用水節水管理制度，采取有效的技術措施和管理措施，減少取水、降低水耗；將節水納入日常生產活動，加強宣傳，增強人們的節水意識。

4結論

研究區灌溉用水年用水量核定為327.16萬 m³ 。根據取水、退水影響分析論證結果，建設項目取水對取水影響范圍內居民取水條件、取水權益影響輕微；建設項目退水對地下水功能區、其他用水戶影響輕微。但隨著社會經濟發展，研究區域可能會出現新的用水需求，應本著統籌兼顧的原則，處理好取水相互影響問題。

參考文獻

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[3]倪丹，王禮焦，孫皓，等.連云港市發展旱改水存在的問題及對策[J].現代農業科技，2011（7）：281-283

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