窑坑蓄水工程对缓解地下水超采的作用研究

张 志 虎

(中山市水利水电勘测设计咨询有限公司，广东 中山 528403)



·水利工程·

窑坑蓄水工程对缓解地下水超采的作用研究

张 志 虎

(中山市水利水电勘测设计咨询有限公司，广东 中山 528403)

结合南和县窑坑周边的地质条件与灌溉情况，从引水、蓄水、灌溉等方面，阐述了利用废弃窑坑建设小型水库蓄水工程的方案，指出窑坑蓄水灌溉达到了缓解地下水超采、美化周边环境、提高灌溉效率等目的。

窑坑，蓄水工程，地下水，灌溉面积

河北省是我国水资源最紧缺的省份之一，据统计河北省现状地表水和入境水量较20世纪50年代分别减少48%和70%。随着经济社会的发展，工农业及生活用水量逐年增加远超出了区域水资源承载能力，地下水长期超采，导致采补严重失衡，地下水位持续下降，形成地下漏斗区，造成海水入侵、地面沉降等一系列次生灾害[1]。农业灌溉成本也逐年提高，很多灌溉机井也已经无法使用。

近年来为合理开发和有效保护地下水资源，严格控制超采区地下水开采，遏制超采区扩展，改善和保护生态环境[2]，促进地下水资源的可持续利用，华北各地开展了地下水超采综合治理研究及治理工程的实施。随着国家对环保的重视和对自然土壤的保护，粘土烧制砖窑被关停淘汰，遗留下来的窑坑被荒废一旁或成为污水池垃圾场或被开坑成为农田，由于失去了表层肥沃土壤，开垦出的农田非常贫瘠。有些区域的窑坑数量多、容积大、分布密集，如果综合利用开发成为小型水库，既能美化周边环境，又能灌溉周边良田，还能起到缓解地下水超采的作用。所以对窑坑的研究、开发、利用具有很重要的意义。经考察南和县境内窑坑就有100多处，其中容积大于50万m3的就有十几处。本文以南和县小林窑坑和东韩窑坑为例进行研究。

1 窑坑现状条件

1.1 窑坑周边水文地质

南和县地处河北省南部，属于暖温带半干旱大陆性季风气候区，四季分明，多年平均径流深10.2 mm。汛期水量占全年水量的80%以上，径流多集中在6月～9月。该县在太行山东麓山前冲洪积平原境内，土质以壤土和砂壤土为主，土层深厚，自然肥力较高，排水性能良好，适宜农作物生长。该县为水资源极度匮乏地区，长期以来，由于地表水资源缺乏，工农业生产主要依靠超采地下水维持。农田灌溉多由机井抽取地下水灌溉，地表水源不足导致长期超采地下水。窑坑周边属于严重缺水区，由于灌区水利工程建设滞后，还通过土渠、土垄沟等传统方式大水漫灌，造成了水资源的极度浪费。东韩窑坑及小林窑坑20世纪70年代以前都是该处低洼的天然坑塘，70年代后由于建筑事业的发展，该地土壤又是烧砖的好材料，所以被选作最佳的烧砖厂，几十年来由于烧砖挖土坑塘也越来越大，最近随着国家对环境的整治力度加大，禁止了粘土砖的烧制，窑坑被废弃下来。

1.2 窑坑周边灌溉情况

窑坑周边共辖2个乡镇22个村，总人口24 221人，总耕地面积为35 761亩，窑坑周边灌溉面积27 507亩，种植作物全部为小麦和玉米。连接两窑坑现有干渠1条(小林渠)长9.19 km，机井共559眼，井深100 m～150 m。灌区位于南和县小林渠两侧及窑坑周边区域，灌溉面积集中连片。

2 窑坑蓄水工程方案

2.1 工程任务

需要修建的水利工程有：小林渠整治9.19 km，整治蓄水窑坑2个。新建沙洺河扬水站1座，位于沙洺河左岸，新建扬水点23座，分别从渠道和坑塘扬水至田间工程。新建连接沙洺河与小林渠之间管道10.2 km。

2.2 引水工程

该窑坑引水水源主要是滏阳河的引黄水。利用滏阳河闫庄分洪闸分水至沙洺河，然后经沙洺河扬水站提水至东韩窑坑，通过小林渠自流至小林窑坑蓄水，经23座扬水点提水至田间取水口。据来水情况利用渠道和坑塘调蓄，满足灌溉任务，实现压采地下水的目标。南和县境内坑塘水源有保证，一年中可多次引水，基本可保证常年有水。窑坑的作用：1)避开灌溉高峰期引水，灌溉高峰期引黄水位低无法引水，供水能力不足，无法保证及时同步灌溉；2)在汛期蓄水至灌溉季节灌溉，尽可能利用雨洪资源；3)自产径流。

2.3 蓄水工程

东韩村窑坑位于东韩村北部，现状坑平均深度约4 m，占地295.68亩，蓄水量可达78.85万m3，平均坑底高程38 m，蓄水位可达42 m，窑坑控制灌溉面积可达11 514亩。小林坑塘位于前寺村村南，现状坑深约4 m，设计占地478.50亩，蓄水量可达127.60万m3，平均坑底高程32 m，蓄水位可达36 m，窑坑控制灌溉面积7 318亩。东韩村窑坑、小林窑坑通过小林渠连通。小林渠连通渠道按照设计断面清淤即可满足窑坑输水要求。窑坑平面布置主要依托现状窑坑形状、蓄水规模及周围地形情况布置，每个窑坑布置扬水点泵站及相应田间工程。窑坑以边坡整治和清淤扩容为主，边坡可为1∶2边坡进行整治，对现状坡度较陡的地段进行修坡处理，边坡应分级放坡，设置马道，在窑坑的进水口处进行护砌。窑坑周边坑塘多为壤土地基，现状坑塘蓄水渗透性强且过水浸泡后稳定边坡系数大，为减少水量损失和渠道占地，对窑坑进行全断面防渗防护。根据当地情况，渠道防渗技术采用混凝土防护面衬砌。由于小林渠连接了东韩村窑坑和小林窑坑，东韩村窑坑地势较高，可以沿着小林渠自流至小林窑坑，并且小林渠可以在丰水期接收排沥雨水。所以利用小林渠自流方式往白佛村方向及沿线两岸供水，扬水点分布在东韩村窑坑、小林窑坑岸边及小林渠两岸。

2.4 灌溉方式

灌溉方式采用井渠双灌模式，利用已有田间固定管网进行灌溉。东韩村窑坑、小林窑坑，均为与小林渠相连的自然窑坑。窑坑工程包括窑坑主体工程及其向田间供水的扬水点工程。窑坑与渠系相连通，既充分利用雨洪资源，又起到季节性引水工程的调蓄功能。每个窑坑配备扬水泵站及相应田间工程，田间工程采用低压管道，为提高灌溉保证率低压管道与现有机井连接。

3 压采效果

本工程控制地块总灌溉面积为27 507亩，现状地块的种植作物主要为冬小麦、玉米，窑坑周边现有机井共559眼。窑坑周边浅层地下水可开采量为269.6万m3，窑坑周边现状地下水实际开采量为618.9万m3，超采地下水量349.3万m3。

窑坑蓄水灌溉后周边种植作物保持不变，周边灌溉水源主要为地表水，不足部分由地下水补充，经计算，地表水替代地下水开采量为290.4万m3。经综合分析，本方案共实施压采量290.4万m3。

窑坑蓄水灌溉具有明显的社会效益和环境效益。窑坑蓄水灌溉后，可提高水资源利用效率，区域水利基础设施会得到全面改善，带动当地农民实现增产、增收；同时减少地下水开采、引灌水量，能够有效地缓解地面沉降、减轻农田水土污染和改善农村水环境；对促进当地经济建设发展和修复生态环境有积极作用；实现水资源优化配置，缓解水资源供需矛盾[3]；实现节水稳粮和压采地下水的目标，进而逐步实现地下水采补平衡。

4 结语

通过对小林窑坑和东韩窑坑的调查研究，认为改造窑坑能灌溉周边农田面积27 507亩，压缩地下水开采量为290.4万m3，达到缓解地下水超采、美化周边环境、提高灌溉效率等目的。目前正值雄安新区规划建设阶段，随着新建城市规模的扩大，河北地下水超采问题将会更加严峻，所以综合利用大量废弃的窑坑改建成蓄水工程具有很重要的意义。

[1] 王 忠,王婧雅.沧州农业压采深层地下水技术措施探讨[J].地下水，2016,38(4):30-31.

[2] 王 震，杨军耀.超采区关井压采地下水环境修复评价体系初探[J].人民黄河，2013,35(9):83-85.

[3] 赵兰霞．兰村泉域地下水位预测研究[J]．人民黄河，2007，29(3)：49-52.

On role of water storage project of pits on relieving over-mining of underground water

Zhang Zhihu

(ZhongshanWaterConservancyProjectSurveying&ConstructionCo.,Ltd,Zhongshan528403,China)

Combining with the geological conditions and irrigation of pits in Nanhe County, the paper illustrates the construction of the small reservoir water-storage project by using the pits from the water diversion, irrigation, and points out the pit water storage and irrigation can relieve the underground water over-mining, beautify the surrounding environment, and improve the irrigation efficiency.

pit, water storage project, underground water, irrigation coverage

1009-6825(2017)15-0202-02

2017-03-17

张志虎(1985- )，男，硕士，助理工程师

TV211.12

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