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　　浅层地下水的补给来历主要有降水入渗补给、浇灌水入渗补给、地表水入渗补给和侧向径流补给。4 个汇项中, 地表水入渗可以忽略不计, 侧向径流量相对不变, 因此地下水动态主要受到降水入渗补给、浇灌水入渗补给的影响。大气降水是浅层地下水的主要补给水源。地面灌水定额在60~ 100mm, 相当于一次暴雨- 大暴雨的强降水, 因此在水位较浅的环境下, 存在浇灌水的渗漏直接补给地下水, 引起水位上升。
　　除入境水量淘汰外, 工农业出产的快速成长所引起的用水量急剧增加, 也加剧了该区域水资源短缺状况, 沧州市也已经成为全国严重缺水的110 个都市之一。由于区域自然、气候特点, 沧州农业用水量很大, 如前文所述, 用水布局中农业用水也占绝对大都, 且农业用水中地下水占了891 6%。而从地下水资源角度来看, 自1981 年以来, 沧州地域已经累计超采地下水约401 9 亿m3, 个中2001 年- 2004 年累计超采22 亿m3 [6] 。
　　青县与沧州市相邻, 水文地质条件相似, 但从农田浇灌用水量可以看出( 图2) , 青县农业成长程度比沧州市高。图4- 图6 别离为1991 年、1996 年、1997 年浅层地下水与降水的动态变革。个中, 水位埋深为日视察数据, 而降水为月降水量。尽量降水与水位埋深变革不能完全同步, 但可以或许反应短期内降水对浅层地下水的影响。假如忽略非雨季降水对地下水的补给, 可以按照水位埋深的变革, 揣度出是否存在浇灌直接入渗补给浅层地下水。
　　综合阐明认为, 公道开拓操作微咸水, 充实操作雨洪资源, 是将来沧州地域浇灌农业可一连成长的有效途径, 是水安详和粮食安详的重要保障。
　　要害词: 农业用水; 农业成长程度; 深层地下水; 浅层地下水; 地下水颠簸; 沧州地域河北省作为我国北方的农业大省, 是全国粮、棉、油会合产区之一, 个中浇灌为农业高产、稳产提供了重要保障。进入21 世纪以来, 河北省年用水总量一直维持在200~ 210 亿m3 之间。从用水布局上阐明, 家产用水在总用水量中的比例由1950 年的21 05%增加到此刻的15%, 都市糊口用水由1950 年的21 18% 增加到此刻的61 1%; 农村糊口用水由51 5%增加到61 5%; 农业用水比例由1950 年的90%淘汰到此刻的75%阁下[1] 。可见, 尽量河北省用水布局产生了很大变革, 但仍然没有改变农业是用水大户的特点。
　　需要说明的是尽量海兴和孟村两个县在20 世纪80 年月初期水位埋深大抵相当, 而且海兴农业用水量相对孟村增长更快, 但水位下降速率却相对迟缓。这是由于海兴县属于河北省11 个沿海县市之一, 由于紧靠渤海海岸线, 该区域地下水位除了受到农业用水影响外, 还会受到滨浪潮汐浸染,因此实际测定地下水位偏高, 下降趋势不明明。
　　1997 年为枯水年, 沧州市、青县年降水量别离为2891 6mm 和286 mm, 降水漫衍相对匀称, 没有明明强降雨。水位都呈现下降态势, 但青县下降趋势更明明, 年头、末水位对比, 沧州市、青县水位别离下降了01 78 m、11 77 m, 年均水位埋深别离为11 57 m、21 76 m, 与1996 年相似, 说明农业浇灌加快了浅层地下水位的下降, 有大概存在浅层微咸水的开采操作环境。雨季前, 沧州初始水位埋深在11 2 m 阁下, 仅在4月份之前, 水位呈现回升, 后期一连干旱, 水位又开始下降。
　　沧州地域水资源匮乏, 泥土盐碱化水平较高, 尤其是滨海平原地域。农业浇灌用水主要来自于第? 含水层组, 农业浇灌需水量的变革进程在必然水平上反应了区域农业的成长过程。水土资源条件是农业成长程度的重要影响因素, 远离滨海地域农业成长相对较快, 接近滨海区域由于相对贫瘠的水土资源, 农业成长迟钝。除了自然情况条件, 都市化成长水平是影响农业成长程度的另一个因素。都市化成长限制了浇灌农田面积的增长, 导致农业用水量增长不明明。
　　[ 1] 河北省农业用水布局产生明明变革[ J] . 河北环保文摘, 2009,182 ( 19 ) : 11. ( S ignifi cant l y Change of Agricu ltural Wat erS t ructure in H eb ei Province[ J] . T he Abst ract of E nvironment alNew s, 2009, 182( 19) : 11. ( in C hinese) )[ 2] 周炼, 刘存富, 姜山, 等. 河北沧州地域第四纪地下水36Cl 示踪[ J ] . 矿物岩石地球化学传递, 2001, 20 ( 4 ) : 4182420. ( ZHOULian, LIU Cun2fu, JIANG Shan, et al. T he Tracing of 36C l inQu at ernary Groundw at er of the Cangz hou Area, H ebei Pl ain[ J ] . Bu lletin of Mineral ogy, Pet rol ogy an d Geoch emis try, 2001,20( 4) : 4182420. ( in C hinese) )
　　3 将来浇灌农业可一连成长探讨与发起
　　浅层地下水位的颠簸主要受降雨影响, 其次为农业浇灌。当水位埋深小于11 2 m 时, 浇灌可以或许直接入渗补给地下水, 引起水位回升; 水位埋深在11 5 m 以下时, 不能直接入渗补给地下水。都市化成长较高地域, 浅层地下水位较浅, 不易于降水垂向入渗, 雨季大水径流损失或潜水蒸发损失较大。
　　3. 1 改进农业用水布局, 公道开拓操作微咸水通过数据阐明得知农业成长程度与区域深层地下水动态密切相关, 农业高产稳产的快速成长, 导致了深层地下水位的一连下降。今朝, 农业用水仍然是深层地下水耗损的主体, 2000 年- 2008 年农业深层水用量占深层水总用量的691 5%[ 12] , 要淘汰深层地下水的超采量, 首先应该从办理农业用水问题人手。沧州地域咸水资源储量富厚, 可开采的资源量有4 亿多m3 , 而今朝的操作率不敷5%。在开展节水农业、节制深层地下水开采的同时, 安详高效操作富厚的微咸水资源是办理该区淡水资源匮乏的重要途径。马文军等[研究表白, 要害期淡咸水处理惩罚既能担保作物产量到达充实淡水处理惩罚的85%, 同时可以或许节省淡水资源的60% ~ 75%。陈素英等[14] 研究表白, 假如在小麦季举办1 次微咸水补灌, 则可以替代1/ 4~ 1/ 3 的淡水资源, 并担保全年粮食不减产, 可大大缓解盐碱区域深层淡水资源的不敷。李振声、郭凯等[ 15216] 回收的冬季咸水结冰浇灌技能, 为微咸水的开拓操作提供了新的要领。
　　参考文献( Refer ences) :
　　4 结论
　　图2 沧州区域典范县市深层地下水对农业浇灌需水量的响应Fig. 2 Res ponse of deep groundw at er tabl e depths t o w at er requ irement f or irrigati on in sub2region of Cangz hou region按照8 个县市浇灌用水量变革趋势的差别, 大抵分为两类, 一类为浇灌用水量增加较量平缓的县市, 如孟村、海兴、沧州市、青县; 另一类为农业浇灌用水量快速增长的县市, 如献县、泊头、南皮和盐山, 它们相对远离滨海( 图3 中经纬度为深水井水位监测位置, 沧州市、青县数据欠缺) , 浇灌用水量平缓增加的县市则接近滨海区域。区域的自然情况条件限制了农业的成长, 如相邻的海兴和盐山, 行政面积别离为836 km2 、795 km2, 而1986 年- 1999 年总浇灌用水量别离为51 08 亿m3 、101 89 亿m3。别的, 相对县区而言, 沧州市都市化成长限制了浇灌农田面积的增长, 导致农业用水量增长不明明, 1986 年- 1999 年总浇灌用水仅为21 50 亿m3。从农业用水量的趋势来看, 青县增长不明明, 主要是由于1990年、1994 年用水量较低, 这与当年的降水条件有关。但总体农业用水量与其他快速增长型县市一样, 相对偏高, 反应了相对较高的农业出产程度, 1986 年- 1999 年总计浇灌用水到达121 52 亿m3。
　　浇灌是农业高产的有效保障, 尽量国度南水北调工程可以或许为沧州区域提供41 5 亿m3 / a 的水量, 但仅仅浇灌需水量就高达141 0 亿m3 / a, 远远不能满意区域可一连成长的需要。今朝, 地层压密释水成为了深层地下水开采量的主要来历之一, 但这部门水量属于系统内储存资源的耗损, 并以地面沉降、海水入侵等情况地质问题为价钱[9211] 。为保障将来的水安详和粮食安详, 除了大力大举推广节水农业外, 公道开拓操作微咸水、充实操作雨洪资源是截止超采地下水、教养地下水资源的重要途径。
　　3. 2 充实操作雨洪资源
　　跟着家产出产和人口的不绝增长, 家产和糊口用水量还将进一步增加, 而有限的水资源要求农业用水量只能是零增长, 甚至是负增长。鉴于农业用水在水资源耗损中的绝对主导职位, 本文以河北省水土资源贫瘠的沧州地域为例, 阐明白农业成长对区域水资源的影响, 并以此为基本探讨区域农业可一连成长途径, 为沧州地域将来的水安详和粮食安详筹划提供了重要的科学依据。
　　Yang 等[728] 操作作物模子和蒸发皿系数法, 以恒久气象视察、统计数据为依托, 模仿了河北平原差异作物( 小麦、夏玉米、棉花、蔬菜和果树) 的浇灌需水量, 研究了区域农业用水变革趋势实时空漫衍。图2 为沧州地域8 个县市( 孟村、海兴、沧州市、青县、献县、泊头、南皮和盐山) 1986 年- 1999年浇灌用水量的变革趋势。
　　图1 研究区域图
　　1 沧州区域轮廓
　　今朝, 沧州地域30 m 以上含水层中大部门为咸水, 只有在埋藏古代河流内有淡水存在, 但出水量较小, 因此开采程 度不大。而300~ 400 m 深度范畴内, 则淡水资源富厚, 开采水平较高, 主要用于农业浇灌和糊口用水, 个中农业是主要用水大户, 由于研究县市的浇灌用水都来自于第? 含水层孔隙水, 具有相似的水文地质条件, 故在阐明地下水位与农业成长干系时, 忽略了由于开采条件差别引起的水位变革。
　　到70 年月, 出格是1977 年大大水产生之后, 入海水系险些处于常年断流的状态, 加之常常经验比年干旱, 来水量急剧淘汰[4] 。沧州多年平均水资源量121 33 亿m3 , 人均水资源量192 m3 , 相当全国平均程度的8%。近10 多年的统计资料表白, 跟着华北地域的一连干旱, 沧州年均水资源量已淘汰至81 27 亿m3 , 人均水资源量已淘汰到129 m3 [ 5] 。
　　2. 1 农业成长对区域深层地下水的影响
　　区域深层地下水动态与农业成长程度密切相关。农业成长较慢的区域, 由于相对不变的农业浇灌用水, 深层水位一连迟钝下降, 不存在水位年际间的猛烈变革。而农业成长较快的西部地域, 深层水位也呈下降趋势, 但存在年际颠簸,并大抵与农业浇灌用水量变革趋势相反。导致水位颠簸的直接原因是抽水浇灌, 间接原因是降水。
　　 　　摘要: 农业用水是河北省水资源耗损的主要组成部门, 农业灌水量的变革进程在必然水平上反应了区域农业的成长过程。通过比拟阐明沧州地域农业成长及区域地下水的变革特征, 功效表白: 区域深层地下水动态与农业成长程度密切相关, 水位与农业浇灌需水量变革趋势相反; 浅层地下水位颠簸主要受降雨影响, 其次为农业浇灌。内地下水位埋深小于11 2 m 时, 浇灌水可以或许直接入渗补给地下水; 而地下水埋深大于11 5 m 时, 则不会直接入渗补给地下水。
　　图2 比拟了由于农业成长差别引起的深层水位埋深( 沧州市、青县数据欠缺) 的动态变革环境。从图中可以看出, 区域深层地下水动态与农业成长程度密切相关。濒临渤海的海兴、孟村, 农业用水迟钝增长, 导致深层水位迟钝一连下降, 不存在水位年际间的猛烈变革。而农业成长程度较高的西部地域, 深层地下水位也呈下降趋势, 但存在年际变革, 并大抵与农业浇灌用水量变革趋势相反。可见, 导致水位颠簸的直接原因是抽水浇灌, 间接原因是降水。
　　通过农业成长对区域浅层地下水的影响阐明得知, 沧州地域浅层地下水位埋深浅, 地下水库调蓄本领弱, 极易形成雨洪径流损失和潜水蒸发损失, 因此科学调蓄暴雨大水是经济有效的开源法子之一。沧州2000 年- 2008 年平均雨洪资源可操作量为l01 39 亿m3 , 现有闸涵、沟渠、水库及洼淀等最大蓄水本领为81 03 亿m3 。而实际上, 由于多年运行, 造成工程老化失修, 河流淤积严重, 洼淀相继凋谢, 调蓄本领大大低落, 实际境外拦蓄量仅占雨洪资源可操作量的10%。在暴雨条件下, 农田沥涝水量所占比重最大, 可达总径流量的351 1%, 不只给农业出产造成了严重损失, 还造成了水资源的极大挥霍。
　　沧州地处河北省东南( 图1) , 东临渤海。境内阵势平坦,气候干旱, 属大陆性半干旱季民俗候区, 多年平均降水量为500~ 600 mm, 6 月- 9 月降水量占全年降水量的80% ~90% 。年均气温12 e ~ 13 e , 蒸发量1 864 mm[ 223] 。南运河、子牙河、大清河三洪流系流经沧州入海。20 世纪60 年月, 由于各水系上游拦蓄工程不绝增多, 来水量有所淘汰。
　　为充实操作雨洪资源, 首先应维护与查验现有水利水电设施, 整治河流, 加强排水疏水本领, 在确保防洪安详前提下, 尽最大尽力拦蓄雨季降水, 增加地表水资源量。别的, 还应增强小型农田水利建树与打点, 彻底办理雨季农田积水问题。
　　青县水位埋深在11 5 m 以下, 水位一连下降。与1991 和1996 年相似, 水位埋深在11 2 m 阁下时, 浇灌可以或许引起水位回升, 11 5 m 以下时, 不会补给地下水。
　　别的, 微咸水浇灌还能加快水轮回进程, 有利于区域水、土情况的改进。回收公道浇灌制度, 泥土盐分的积聚跟着时间的推移呈递减趋势, 地下水位的下降幅度及含水层盐分的增加量都有所减缓[17218] 。因此, 公道有效操作微咸水是沧州地域农业水资源短缺的重要缓解途径。
　　1991 年沧州、青县平均地下水位埋深别离为11 12 m,21 42 m, 年降水量别离为6491 4 mm 和5011 8 mm。浅层地下水位动态变革与降水特征密切相关, 1991 年除7 月份降水量差别显著外, 其他月份降雨量相似。在雨季前( 1 月- 5月) , 沧州市和青县降水量别离为1151 2 mm 和127 mm, 但沧州市浅层地下水水位有一连上升趋势, 而青县不存在明明上升趋势。雨季前根基不存在有效降水补给, 因此揣度沧州市水位上升为小麦发展季候浇灌入渗补给所致, 水位埋深小于11 2 m 时, 才存在浇灌入渗补给。从图中还可以看出, 尽量沧州市年降水更多, 降水更匀称, 但1991 年水位始末对比, 沧州市水位下降了01 36 m, 而青县仅下降01 1 m。说明沧州市雨季大水径流损失或潜水蒸发损失较大, 在水资源匮乏的配景下, 应充实收集、操作雨季大水。
　　Fig. 1 Locat ion of the Cangzhou region in hebei province2 农业成长对区域地下水的影响
　　尽量国度南水北调工程可以或许为沧州区域提供必然的水源, 但远远不能满意区域可一连成长的需要。为保障将来的水安详和粮食安详, 除了大力大举推广节水农业, 还需要改进农业用水布局、开拓操作微咸水, 充实操作雨、洪资源等途径,实现将来沧州地域浇灌农业的可一连成长。
　　2. 2 农业成长对区域浅层地下水的影响
　　1996 年沧州市、青县初始水位埋深别离为11 63 m、11 43m, 年降水量别离为5791 2 mm 和3471 6 mm。纵然在初始水位相当环境下, 由于降水量与漫衍特征的明明差别, 水位动态变革趋势明明差异。雨季沧州市降雨会合、降水强度大,水位明明上升。但青县水位仅在8 月有明明上升, 9 月又开始下降。年头、末水位对比, 沧州市水位上升了01 51 m, 而青县水位下降了01 66 m, 年均水位埋深别离为11 42 m、11 88m, 说明降水是浅层地下水动态变革的主要驱动因素。在雨季前, 沧州市水位埋深已经下降到11 5 m 以下, 而且一连下降, 青县下降更明明, 尤其在6 月份。说明水位埋深在11 5 m阁下时, 浇灌不会补给地下水, 相对农业成长程度高的地域,农田浇灌会加快浅层地下水位下降。