地下水源過(guò)度超采對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉和環(huán)境的影響

地下水源過(guò)度超采對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉和環(huán)境的影響

開(kāi)源節(jié)流是節(jié)水灌溉的重要措施，采用井渠結(jié)合利用地下水進(jìn)行灌溉是開(kāi)源的重要途徑。陜西涇惠渠灌區(qū)、河南人民勝利渠灌區(qū)采取井渠結(jié)合，開(kāi)發(fā)利用地下水，提高了灌溉水的利用率，發(fā)揮了節(jié)水效果。甘肅的石羊河流域和新疆天山北坡灌區(qū)采用井灌井排，不僅對(duì)解決水資源緊缺、提高灌溉保證率、降低地下水位，起到了控制土壤鹽漬化的效果,對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟(jì)也發(fā)揮重要作用。
    但目前北方一些灌區(qū)，由于地下水的過(guò)量開(kāi)采，也出現(xiàn)了水位持續(xù)下降等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。特別是西北灌區(qū)降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，地下水的補(bǔ)給較少，且相當(dāng)一部分還要消耗于非耕地的蒸發(fā)，維持天然植被的存活。在缺乏排水的條件下灌區(qū)內(nèi)部長(zhǎng)期使用含鹽的地下水進(jìn)行灌溉，使地下水礦化度增加，土壤鹽漬化加劇，灌區(qū)邊緣天然植被退化，沙丘向灌區(qū)推進(jìn)。必須采取有效措施嚴(yán)格控制地下水超采，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。由于一些灌區(qū)對(duì)地下水的可采資源量估計(jì)過(guò)高，目前地下水超采仍有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。下面將討論地下水超采的判別方法，地下水超采的現(xiàn)狀，超采對(duì)灌區(qū)和環(huán)境的影響，以及應(yīng)采取的對(duì)策。
  一． 判別地區(qū)或灌區(qū)地下水超采的方法
    為了判別流域或地區(qū)地下水是否超采，常用的辦法有以下幾種：
    1． 根據(jù)流域和或地區(qū)地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料判斷地下水是否超采和地下水的超采量的方法。
    在年內(nèi)和一定的時(shí)期內(nèi)，地下水位可能由于氣象條件的變化而發(fā)生一定的波動(dòng)，這是正常的現(xiàn)象，但如果地下水位持續(xù)下降，時(shí)段末地下水的埋深超過(guò)了時(shí)段初的平均埋深，這就表明地下水發(fā)生超采。時(shí)段初和時(shí)段末地下水儲(chǔ)存量的差值即是地下水的超采量。在有長(zhǎng)期的地區(qū)或灌區(qū)地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料的條件下，利用地下水位的變化資料判別地下水是否超采是最確切的、也是最直接的方法。這種方法既適用于流域和地區(qū)，也可用于灌區(qū)。例如，截止1998年海河流域深、淺層地下水超采面積已達(dá)到8.9萬(wàn)km2, 其中淺層地下水超采區(qū)面積4.4 萬(wàn)km2, 深層承壓地下水超采區(qū)面積5.6 萬(wàn)km2。 與50年代相比，全流域已累計(jì)消耗地下水儲(chǔ)量896億m3，其中淺層地下水471億m3，深層水425億m3。海河流域年平均超采65.3億m3, 其中淺層地下水24.2億m3，深層水41.1億m3。
2．利用地下水可開(kāi)采量和地下水的開(kāi)采系數(shù)判別地下水超采
    （1）、 地下水可采量
    地下水可開(kāi)采量是地下水補(bǔ)給量（地下水資源量）中通過(guò)水井開(kāi)采可以利用的那部分水量，習(xí)慣上常將地下水補(bǔ)給量乘以開(kāi)采系數(shù)求得地下水可采量。濕潤(rùn)地區(qū)或半干旱半濕潤(rùn)地區(qū)，灌區(qū)地下水的補(bǔ)給一方面來(lái)自降雨入滲，另一方面來(lái)自地表水的轉(zhuǎn)化（河道、水庫(kù)、湖泊、和渠道的滲漏，以及田間灌溉水的滲漏轉(zhuǎn)化為地下水），因此，地下水的可采系數(shù)可以達(dá)到較高的數(shù)值（有時(shí)可達(dá)0.7~0.9）。干旱地區(qū)降水量稀少，地下水的補(bǔ)給量大部來(lái)自地表水的轉(zhuǎn)化，且有相當(dāng)一部分消耗于農(nóng)田和非耕地天然植被的騰發(fā)，因而地下水的可采系數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小于半濕潤(rùn)地區(qū)，并在很大程度上決定于地表水的利用條件。由于水利工程的建設(shè)、渠道防滲和田間節(jié)水技術(shù)的推廣，都會(huì)嚴(yán)重影響地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給，因此，一個(gè)地區(qū)地下水可采資源量不是一個(gè)固定不變的數(shù)量，而是一個(gè)隨水利條件的改善、灌區(qū)的改建、節(jié)水措施的實(shí)施等地表水的開(kāi)發(fā)利用情況變化的數(shù)值。由于地下水可采系數(shù)是一個(gè)任意性很大的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，華北地區(qū)在大量實(shí)際資料基礎(chǔ)上求得的可開(kāi)采系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值比較可靠，西北地區(qū)資料較少，一些地區(qū)借用華北地區(qū)經(jīng)驗(yàn)可采系數(shù)估算地下水的可開(kāi)采量，顯著偏高。
（2）、開(kāi)采系數(shù)
    開(kāi)采系數(shù)是地下水的實(shí)際開(kāi)采量與地下水可開(kāi)采量的比值。在地區(qū)的多年平均地下水開(kāi)采量超過(guò)了該地區(qū)地下水可開(kāi)采量（可開(kāi)采系數(shù)大于1），并造成了地下水位持續(xù)下降時(shí)，即表明該區(qū)地下水超采。在《全國(guó)地下水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃》中規(guī)定，在超采區(qū)范圍內(nèi)出現(xiàn)：開(kāi)采系數(shù)大于1.2、年平均地下水位下降速率大于1.5m、年地面沉降速率大于10 mm 或發(fā)生了海水入侵或荒漠化等現(xiàn)象之一者即為嚴(yán)重超采。
    地下水補(bǔ)給量的計(jì)算牽涉到多種因素，可開(kāi)采系數(shù)選擇又有很大的任意性，一些地區(qū)估算的地下水可采量往往過(guò)高，根據(jù)偏高的可開(kāi)采量計(jì)算的開(kāi)采系數(shù)過(guò)低，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)地下水的超采和采取防止超采的有效措施。只有在地區(qū)可采系數(shù)或可采量比較可靠的情況下，才可以采用這種方法確切地判別地下水的超采和計(jì)算地下水的超采量。例如，根據(jù)國(guó)家”七五”重點(diǎn)攻關(guān)資料,河北省多年平均小于2g/l 的淺層地下水可采資源量為91.68億m3 ,小于2g/l 的深層承壓水量為8.6億m3。根據(jù)水資源公報(bào)資料，1994-1999年期間河北省地下水資源開(kāi)采狀況如表1所示。自表1可見(jiàn)1994-1999年6年間淺層和深層地下水開(kāi)采量累計(jì)超出多年平均可采量335.62億m3, 累計(jì)超出平原淺層資源量和深層資源量555.3億m3。
3．利用水資源開(kāi)發(fā)利用率、耗用率和地下水開(kāi)采量與地表水供水量比判斷地下水超采
    （1）、水資源的開(kāi)發(fā)利用率
    灌區(qū)水資源總量是指扣除地表水資源量與地下水補(bǔ)給之間重復(fù)量之后的地表水資源和地下水補(bǔ)給量的總和。一個(gè)灌區(qū)真正可以消耗利用的水量不能超過(guò)這個(gè)總量。灌區(qū)地表水和地下水供水量的總和與水資源總量的比值即為水資源的開(kāi)發(fā)利用率。由于進(jìn)入灌區(qū)的地表引水量和地下水開(kāi)采量并非全部為用水部門(mén)消耗利用，其中一部分水量將作為地表退水重新回到灌溉渠系或進(jìn)入排水系統(tǒng)，瀉入河流或湖泊水庫(kù)，一部分將通過(guò)深層滲漏補(bǔ)給地下水。這些地表水和地下水還可以被重復(fù)利用于灌溉和其他用水部門(mén)。因此，水資源的開(kāi)發(fā)利用率只能表示水資源總量的的開(kāi)發(fā)利用程度，并不能說(shuō)明水資源消耗的程度。