0 引言.
建三江地区而积1.12x10'k耐,是黑龙江、松花江、鸟苏里江汇流冲积洪积三角低平原区,由于地表复盖薪性土厚7一20m,而地下水位埋深2一4m,形成弱承压地下水。上川_纪90年代以来,井灌快速发展,集中连片,形成千万亩巨人井稻灌区,可与都江堰,i.史杭灌区.媲关。
但如此高强度开采地下水,由于薪性土层阻碍丰富降水(年平均570mm)补给,使地下水明显下降,平均年降0.3-0.5m,出现了以创业农场最为典型的灌“超采”区.。近年来,引起国家相关部门重视,计划开展地表水与地下水联合调控模式性建设与研究,以保证本地性水资源安全可持续开发。笔者一直从事三江平原水利建设与研究,为此对地表水与地下水联合调控方案论述,以供商榷。
1 地表水与地下水联合调控方案
本区旱在上世纪90年代末,亦是井灌发展初期(1995一1999年)地下水下降特别快,出现人而积对口抽.另井,严重超采,通过计算机模拟,2000年后将以年降1.5m速度持续下降(以典型区创业农场为例)。垦区井灌经历了1995-1999年发展,2000-2003年停滞徘徊,2004一至今,井灌快速发展。通过历年地下水动态分析发现3个新的变化规律:①地下水位是随井灌而积增加而下降,但亦随井灌而积稳定,地下水位亦趋于稳定,实现采补平衡,受降水等影响,尚呈起伏升降;②随井灌而积发展,地下水下降,地下水补给量反而递增,补给量与地下水位下降成正相关;③随井灌而积发展,地下水位下降,地下水位埋深增人,给水度递增,地下水库容(给水度亦可视为地下容水系数)与地下水位埋深呈超正比例相关。见图to因此,在井灌发展中随着地下水位下降,扩人地下库容,增加补给量,减缓和减少地下水位下降。而井灌稳定后,开采量不变,而伴随地下水位下降,补给量递增,逐步接近、等于开采量,达到采补平衡。同时,伴随地下水位下降,地下库容扩人,水位降率降低,逐步接近或等于“0",地下水位停比下降。而受年降水丰枯影响,地下水位还会起起伏伏,但稳定在多年平均降水的水位中,采补平衡,实现可持续开采。
年尚出现补人于采现象,水位上升分别0.09,0.06,0.12m0但由于本场及周边井灌基本饱和,今后很快稳定,为此地下水位可由起伏下降向起伏稳定发展。
2010年,创业农场井灌水田达3.6x10'h耐,按亩开采量318m3/a计,开采总量达1.72x10m3,开采降深2.83m}给水度0.1140那么补给升2.92m,可得出补给量1.77x10}耐,补采。历年地下水开采量与补给量计算见表2。从表2可知,2010一2012年平均年补给量为1.60x10}m3,是自然补给量(地下水埋深约3m时)4倍;是1997年地下水埋深4.14m时补给量0.570x10}m3的3倍;是2003年地下水埋深8.26m时补给量0.920x10}m3近2倍。可见随地下水位下降,补给量随之增加,补给量与地下水位降成正相关。
随井灌而积发展,地下水位下降,开采量成倍增加,而开采降深不仅没有成倍增人,反而出现开采降深变小,这就是开采的含水层给水度变人(含水层颗粒变粗,横向补给增多)的缘故。如地下水埋深约3一5m时开采量1.0x10m3时,开采降深5一7m,给水度0.025一0.03;地下水埋深约10一11m时开采量1.5x10m3时,开采降深3-4m,给水度0.07一0.11;地下水埋深人于12m开采量>1.7x10m3时,开采降深反而<3m,给水度>0.11,如2012年地下水埋深变化在13m左右,开采量1.85x10m3时,开采降深仅2.51m,给水度变为0.1380与地下水埋深4.14m(1997年)L-匕,地下水埋深增加3.14倍,给水度增加5.5倍。因此,典型区创业农场近20年生产实践证明井灌成倍发展,地下水下降,补给量却成倍增加,地下调y库容(给水度)成倍扩人,地下水没有持续下降,而是随井灌而积趋稳定而地下水位亦趋于稳定,达到新的采补平衡,证明上世纪90年代末研究成果判断的证确。产生这种与历来常规地下水资源评价出入的卞要原因,是与没有考滤本地性特殊的得天独厚的水文地质与水动态平衡机理有关(图2)。
因为本区具有开采后产生激发巨人补给条件,即开采后地下水位可快速人幅度下降,很快改变了地下水动力流网状态(局部、中间、区域三人流动系统),改变本区局部流动系统方向,实现内部、周边江河水横向补给;利用巨厚(100-300m含水层)第一、第一极强和强径流带功能(含水层粒径粗,同一体,通透性好)激发周边人江人河补给;又通过深层中间流动和区.域流动系统,激活第三、第四较弱甚至极弱径流带补给,实现全三江平原及周边向该性的近中远距离地下调水,尤其激发三人江河地上水对地下水新补给。而由于江河水位相对稳定,水量丰沛,建三江.周边降水资源丰富,地表水多且地下水位高而形成庞人多系统、多层次、多渠道的新补给途径和新补给源,实现地下局部、中间、火域与外地上地下水近、中、远距离地下巨量调水。仅按典型性创业农场已获1.3x10。耐激发补给量(约为自然补给量4倍)的80%计,建三江地区即可获22x10耐激发补给量,加上自然补给14x10m3,共计36x10m3。按亩开采量300m'/a计(考虑竹水灌溉因素),可满足80x10'h耐水田用水,形成“灌降引补”地下调水为卞的生态水利。
2 结论
地下水下降,至今尚没有出现人们不能接受的经济、资源、环境、生态问题,允许持续发展。而由于当地降水资源还没有充分利用,水灌溉还有潜力,所以地下水位还不稳定,只要再稍加采取措施,可很快达到采补平衡,笔者预测地下水埋深可稳定于巧m0但是否满足环境生态要求,还可进一步研究。
综上所述可以得出,地表水与地下水联合调控研究新思维、新途径,不仅是建三江地性为典型的三江平原井灌发展实践的特殊贡献,而且是足以打破我国历来传统地下水资源评价,也给水资源合理利用研究提出了新思维、新途径。
参考文献
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