洮兒河沖洪積扇地下水總量控制動態管理指標體系研究

周 巍，牛權森，顧冬梅，李亞莉

(吉林省白城市水資源管理辦公室，吉林 白城 137000)

洮兒河沖洪積扇地區位于白城市的北部，包括洮北區大部洮南市小部分，該區有豐富的土地資源和地下水資源，地表水資源匱乏，目前工農業生產供水主要為地下水，特別是糧食生產幾乎全部依靠地下水。大量開發利用地下水，雖增加了我市糧食產量，促進了經濟社會的暫時發展，但消耗了地下水的儲存資源，導致地下水位迅速下降。1999年以來加之該區持續干旱，2010年與1998年相比，地下水位平均下降2.39 m，最大下降為9 m，原有的農田井大部分報廢，局部地段含水層被疏干。目前農業使用的水源井絕大多數是近幾年重新打鑿的，成井深度增加了10～30 m，單井出水量明顯下降，工農業生產和人民生活用水都面臨著巨大的威脅，有些村屯居民的生活飲用水已得不到保障。如果不采取有效措施加強地下水資源的管理和保護，后果不甚設想。為保持水資源的可持續利用，支撐該區經濟社會的可持續發展和糧食生產安全，必須嚴格地下水管理和保護，實行地下水取用水總量控制和水位控制。在此背景下，本文以洮兒河沖洪積扇區為典型地區對地下水取用水總量控制動態管理指標體系進行研究，以更好地實施地下水總量控制動態管理方案。

1 洮兒河沖洪積扇區基本情況

洮兒河沖洪積扇區為分布洮兒河、蛟流河出口，向東南呈扇形散開，面積為2838km2的扇形地。扇頂位于洮北區鎮西一帶，弧形前緣在洮南市的新立屯、大全道堡、白城市的前高平山、鎮賚縣的朱家窯、聚寶山一線。地勢由扇頂微向前緣傾斜。地面坡度上游較陡，下游較緩。地面坡度2/1 000～3/10 000)。

物質組成為上更新統的沖積砂礫石，上覆 0.2～2.0 m厚的亞礫砂土或亞粘土。洮兒河沖洪積扇主要含水層為第四系中更新統——全新統砂礫石、礫卵石構成的潛水含水層，厚10～40 m，局部邊緣地帶小于10 m，扇中地帶局部大于40 m(圖1)。含水層透水性好，滲透系數100～200 m/d，富水性強，單井出水量大于 100 m3/h，給水度 0.1～0.3，降水入滲系數大部分為0.3～0.4，水化學類型為重碳酸鈣鎂型水，礦化度低(小于 0.5 g/L)。

地下水埋深，豐水期間多數小于5 m，干旱期間多數為5～10 m。主要接受大氣降水和洮兒河水補給，排泄以蒸發、人工開采和側向流出為主。沖洪積扇潛水總的流向是由西北流向東南，扇頂水力坡度1/1 000～2/1 000，前緣水力坡度4/10 000～8/10 000。

洮兒河沖洪積扇地區，地下水的多年平均天然補給資源6.34億 m3，多年平均可開采資源5.54億 m3。

圖1 扇形地第四系含水層厚度等值線圖

該區總耕地193.17×104畝，人口約 52.67萬人。2009年實際播種面積 187.71×104畝，玉米 86.67×104畝，水稻36.2×104畝，其他經濟作物40.55×104畝。其中利用地下水灌溉144.21×104畝，該區共有農田井36 686眼。

2 地下水總量控制動態管理評價指標

我國目前出臺的第一部有關用水總量控制的地方政府規章是《山東省用水總量控制管理辦法》(以下簡稱《辦法》)，為全國加快建立最嚴格水資源管理制度、進一步加強水資源管理，尤其是在實行用水總量控制方面提供了借鑒。江蘇省制定的《蘇錫常地區2001年度地下水開采計劃》中規定，江蘇省蘇錫常地區地下水超采區取水量每年壓縮不少于1/3，非超采區每年壓縮不少于1/5。根據《江蘇省水資源管理條例》第十四條“開采地下水實行總量控制，江蘇省水行政主管部門下達開采計劃，由當地人民政府組織實施”的規定，江蘇省從2003年開始逐年制定各市地下水開采控制總量計劃，要求各地級市將計劃分解下達到各縣(市、區)和各地下水取水戶，以確保地下水開采得到有效控制。白城市借鑒上述地區的經驗，2009～2010年研究制定了適合當地實際的地下水總量控制制度，實行了地下水總量控制動態管理，并以洮兒河沖洪積扇區為典型地區，對地下水總量進行了分配，制定了動態管理方案。

該區制定的地下水總量控制動態管理方案，雖然考慮到應從地下水位動態埋深、地下水位、地下水開采量、用水定額、地下水儲存量變化量(也稱地下水蓄變量)五個方面進行實施，但是，對地下水資源評價的結果和控制總量指標，必須通過地下水位變化、地下水蓄變量、用水定額的合理性分析不斷進行完善和優化來驗證，并適時調整，使其更加合理，更加完善。必要時還應對用水定額進行優化，當水量不能滿足需要時就必須壓縮灌溉面積或灌溉定額，強行推廣節水技術。另外，灌溉用水定額還受地形條件、土壤理化性質、地下水位埋深、灌溉方式、田間技術等多方面因素制約，地下水位的變化除受地下水開采量制約外，還受地層巖性、給水度、降水量、蒸發量、灌溉滲漏量乃至江河水位及流量的制約。給水度不同的分區，即使水位變化相同，也并不意味著地下水蓄變量變化也相同，因此地下水蓄變量也是一個重要指標，它是隨給水度和地下水位變化而變化的，這些問題都要因地制宜的對待，可以說地下水總量控制動態管理方案的確定是一個復雜的系統工程。

本次研究對地下水位的控制是直接采用地下水動態監測資料確定的;地下含水層蓄水量的變化則是根據水位監測資料與試驗確定的給水度計算的;地下水開采控制量指標則是根據實際超采程度通過調整地下水開采系數確定的;考慮有關部門已經確定了各地的灌溉定額，因此，通過灌溉定額系數來調整灌溉用水量。本次研究提出以地下水動態水位埋深、地下水位變化和地下水蓄變量為動態監測指標，以地下水開采系數、農業灌溉定額系數為動態管理指標的地下水總量控制動態管理評價指標體系。

2.1 地下水動態水位埋深

采用地下水動態埋深與地下水管理水位埋深之間的關系表示，一般要求:

Dd＞DL

Dd＜DH

式中:Dd為地下水動態埋深，m;DL為地下水管理水位藍線埋深，m;DH為地下水管理水位紅線埋深，m。

2.2 地下水位變化控制指標

采用地下水位年變化值(H)表示，即

H=H末－H初

H=D初－D末

式中:H末為年末地下水位，m;H初為年初末地下水位，m;D初為年初地下水位埋深，m;D末為年末地下水位埋深，m。

2.3 地下水蓄變量指標

采用給水度與地下水位變化值的乘積表示，即

W=H

其中:W為地下水蓄變量，m/a;——給水度;H為地下水位年變化值，m/a。

2.4 地下水開采量指標

采用地下水總量控制調整系數(Ki)表示，即

Q開=Ki×Q控

其中:Q開為隨時調整的地下水開采控制量，萬 m3/a;Ki為地下水總量控制調整系數;Q控為最初確定的地下水開采控制量，萬 m3/a。

2.5 用水定額指標

采用用水定額調整系數(Ci)表示，即

E實際=Ci×E標準

其中:E實際為調整后的灌溉定額，m3/a·畝;Ci為灌溉定額調整系數;E標準為地下水灌溉定額，m3/a·畝。

地下水總量控制動態管理確定的指標體系見表1。其中地下水動態埋深、地下水位變化指標和地下水蓄水變量通過地下水動態觀測或地下水專門調查獲得，直接用于地下水控制總量的動態管理;地下水開采量指標(總量控制調整系數)和灌溉定額指標(定額調整系數)用于不斷完善地下水總量控制的數量及其適時調整。這樣通過水位和水量的系統結合，可以較好地實現地下水總量控制的動態管理。

表1 地下水總量控制動態管理方案確定的指標體系

3 洮兒河沖洪積扇地下水總量控制現狀管理方案

經過對洮兒河沖洪積扇上各鄉鎮地下水開采狀態的分析，洮兒河沖洪積扇區地下水總體處于超采狀態，應壓縮開采地下水。詳見表2。

3.1 洮北區境內鄉鎮地下水總量控制現狀管理方案

洮北區在洮兒河沖洪積扇上有11個鄉鎮(場站包括在各鄉鎮內)，農業用地下水處于嚴重超采狀態，必須實施壓縮開采量方案。其中林海鎮、東風鄉、金祥鄉、鎮南和城區地下水也已處于嚴重超采狀態，必須壓縮地下水開采量。東勝鄉、平安鎮地下水處于微超采的壓縮開采狀態;平臺鎮處于控制開采狀態，青山鎮、嶺下鎮、三合鄉地下水處于微潛力開采狀態。詳見表2。

3.2 洮南市境內鄉鎮地下水總量控制現狀管理方案

洮南市在洮兒河沖洪積扇上有6個鄉鎮，地下水處于擴大開采狀態。其中大通鄉、福順鄉地下水處于基本穩定開采狀態;瓦房鎮地下水處于微潛力開采狀態;聚寶鄉、永茂鄉、蛟流河鄉處于可擴大開采區。詳見表2。

表2 洮兒河沖洪積扇上各鄉鎮地下水開采狀態統計表

4 結語

(1)以地下水動態水位埋深、地下水位變化和地下水蓄變量為動態監測指標，以地下水開采系數、農業灌溉定額系數為動態管理指標的地下水總量控制動態管理方案評價指標體系，這樣通過水位和水量的系統結合，可以較好地實現地下水總量控制的動態管理。在理論上是可行的，也是可操作的。

(2)制定的壓縮開采、控制開采、穩定開采、微潛力開采、可擴大開采五種狀態的地下水總量控制動態管理方案，符合當地的實際，為地下水的合理開發與利用提供科學的管理方法。

(3)建議建立水資源實時監控系統，更好地實行地下水總量控制動態管理。目前，該區的地下水監測井仍采用傳統的人工監測方式，從監測信息的傳輸方式看，人工監測數據信息的傳輸速度十分緩慢，月報動態信息傳輸周期較長，信息化管理有待加強，目前地下水自動監測技術已經成熟，采用GIS地理信息技術、GPRS無線傳送技術、網絡技術、信息化技術對地下水的水位、水量、水質進行實時監測、監控，以提高科學管理地下水的水平和能力。

(4)建議對于地下水超采嚴重的鄉鎮，積極引用地表水替代地下水，大力實施節水灌溉，堅決壓縮地下水開采量，切實保護好地下水資源，使地下水控制總量動態管理不斷得到完善并真正落到實處。