地下水源過度超采對農(nóng)業(yè)灌溉和環(huán)境的影響

地下水源過度超采對農(nóng)業(yè)灌溉和環(huán)境的影響

開源節(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)，由于地下水的過量開采，也出現(xiàn)了水位持續(xù)下降等一系列生態(tài)環(huán)境問題。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)對地下水的可采資源量估計(jì)過高，目前地下水超采仍有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。下面將討論地下水超采的判別方法，地下水超采的現(xiàn)狀，超采對灌區(qū)和環(huán)境的影響，以及應(yīng)采取的對策。
  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。在有長期的地區(qū)或灌區(qū)地下水動(dòng)態(tài)觀測資料的條件下，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km2, 其中淺層地下水超采區(qū)面積4.4 萬km2, 深層承壓地下水超采區(qū)面積5.6 萬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．利用地下水可開采量和地下水的開采系數(shù)判別地下水超采
    （1）、 地下水可采量
    地下水可開采量是地下水補(bǔ)給量（地下水資源量）中通過水井開采可以利用的那部分水量，習(xí)慣上常將地下水補(bǔ)給量乘以開采系數(shù)求得地下水可采量。濕潤地區(qū)或半干旱半濕潤地區(qū)，灌區(qū)地下水的補(bǔ)給一方面來自降雨入滲，另一方面來自地表水的轉(zhuǎn)化（河道、水庫、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)估算地下水的可開采量，顯著偏高。
（2）、開采系數(shù)
    開采系數(shù)是地下水的實(shí)際開采量與地下水可開采量的比值。在地區(qū)的多年平均地下水開采量超過了該地區(qū)地下水可開采量（可開采系數(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《全國地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃》中規(guī)定，在超采區(qū)范圍內(nèi)出現(xiàn)：開采系數(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高，根據(jù)偏高的可開采量計(jì)算的開采系數(shù)過低，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采狀況如表1所示。自表1可見1994-1999年6年間淺層和深層地下水開采量累計(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．利用水資源開發(fā)利用率、耗用率和地下水開采量與地表水供水量比判斷地下水超采
    （1）、水資源的開發(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發(fā)利用率。由于進(jìn)入灌區(qū)的地表引水量和地下水開采量并非全部為用水部門消耗利用，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，一部分將通過深層滲漏補(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。因此，水資源的開發(fā)利用率只能表示水資源總量的的開發(fā)利用程度，并不能說明水資源消耗的程度。