地下水源過度超采對農業灌溉和環境的影響

地下水源過度超采對農業灌溉和環境的影響

開源節流是節水灌溉的重要措施，采用井渠結合利用地下水進行灌溉是開源的重要途徑。陜西涇惠渠灌區、河南人民勝利渠灌區采取井渠結合，開發利用地下水，提高了灌溉水的利用率，發揮了節水效果。甘肅的石羊河流域和新疆天山北坡灌區采用井灌井排，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,對農業增產和發展地區經濟也發揮重要作用。
    但目前北方一些灌區，由于地下水的過量開采，也出現了水位持續下降等一系列生態環境問題。特別是西北灌區降水稀少，蒸發強烈，地下水的補給較少，且相當一部分還要消耗于非耕地的蒸發，維持天然植被的存活。在缺乏排水的條件下灌區內部長期使用含鹽的地下水進行灌溉，使地下水礦化度增加，土壤鹽漬化加劇，灌區邊緣天然植被退化，沙丘向灌區推進。必須采取有效措施嚴格控制地下水超采，保護生態環境。由于一些灌區對地下水的可采資源量估計過高，目前地下水超采仍有進一步發展的趨勢。下面將討論地下水超采的判別方法，地下水超采的現狀，超采對灌區和環境的影響，以及應采取的對策。
  一． 判別地區或灌區地下水超采的方法
    為了判別流域或地區地下水是否超采，常用的辦法有以下幾種：
    1． 根據流域和或地區地下水動態觀測資料判斷地下水是否超采和地下水的超采量的方法。
    在年內和一定的時期內，地下水位可能由于氣象條件的變化而發生一定的波動，這是正常的現象，但如果地下水位持續下降，時段末地下水的埋深超過了時段初的平均埋深，這就表明地下水發生超采。時段初和時段末地下水儲存量的差值即是地下水的超采量。在有長期的地區或灌區地下水動態觀測資料的條件下，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，也可用于灌區。例如，截止1998年海河流域深、淺層地下水超采面積已達到8.9萬km2, 其中淺層地下水超采區面積4.4 萬km2, 深層承壓地下水超采區面積5.6 萬km2。 與50年代相比，全流域已累計消耗地下水儲量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，習慣上常將地下水補給量乘以開采系數求得地下水可采量。濕潤地區或半干旱半濕潤地區，灌區地下水的補給一方面來自降雨入滲，另一方面來自地表水的轉化（河道、水庫、湖泊、和渠道的滲漏，以及田間灌溉水的滲漏轉化為地下水），因此，地下水的可采系數可以達到較高的數值（有時可達0.7~0.9）。干旱地區降水量稀少，地下水的補給量大部來自地表水的轉化，且有相當一部分消耗于農田和非耕地天然植被的騰發，因而地下水的可采系數應遠小于半濕潤地區，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、渠道防滲和田間節水技術的推廣，都會嚴重影響地表水對地下水的補給，因此，一個地區地下水可采資源量不是一個固定不變的數量，而是一個隨水利條件的改善、灌區的改建、節水措施的實施等地表水的開發利用情況變化的數值。由于地下水可采系數是一個任意性很大的經驗系數，華北地區在大量實際資料基礎上求得的可開采系數經驗值比較可靠，西北地區資料較少，一些地區借用華北地區經驗可采系數估算地下水的可開采量，顯著偏高。
（2）、開采系數
    開采系數是地下水的實際開采量與地下水可開采量的比值。在地區的多年平均地下水開采量超過了該地區地下水可開采量（可開采系數大于1），并造成了地下水位持續下降時，即表明該區地下水超采。在《全國地下水資源開發利用規劃》中規定，在超采區范圍內出現：開采系數大于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 或發生了海水入侵或荒漠化等現象之一者即為嚴重超采。
    地下水補給量的計算牽涉到多種因素，可開采系數選擇又有很大的任意性，一些地區估算的地下水可采量往往過高，根據偏高的可開采量計算的開采系數過低，不能及時發現地下水的超采和采取防止超采的有效措施。只有在地區可采系數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算地下水的超采量。例如，根據國家”七五”重點攻關資料,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。根據水資源公報資料，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超出多年平均可采量335.62億m3, 累計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）、水資源的開發利用率
    灌區水資源總量是指扣除地表水資源量與地下水補給之間重復量之后的地表水資源和地下水補給量的總和。一個灌區真正可以消耗利用的水量不能超過這個總量。灌區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利用率。由于進入灌區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入排水系統，瀉入河流或湖泊水庫，一部分將通過深層滲漏補給地下水。這些地表水和地下水還可以被重復利用于灌溉和其他用水部門。因此，水資源的開發利用率只能表示水資源總量的的開發利用程度，并不能說明水資源消耗的程度。