华北平原有咸水区雨洪控制利用

华北平原有咸水区雨洪控制利用

华北平原有咸水区雨洪控制利用

摘要：华北平原有咸水区，水资源短缺，深层地下水严重超采，生态环境恶化。在这个地区开发利用咸水，腾出地下库容，能够减少潜水蒸发与雨洪径流，增大降雨入渗，把时空分布不均的天然降雨转化为可利用的水资源。该文总结了农村用微咸水灌溉，抗旱增产，调控地下水埋深，增大雨洪回灌，淡化地下水质的经验。提出了城区雨洪控制利用的建议。

关键词：有咸水区咸水开发利用调控地下水埋深减少雨洪径流增大降雨入渗

 

1 大气降水与四水转化特点

黄河以北的华北平原，属季节性干旱半湿润大陆性季风气候区。大气降水到达地面后，在下垫面条件共同作用下，一部分形成地表水，一部分渗入到土壤，在重力作用下，其中一部分形成了地下水，大部分被拦截成为土壤水。大气水、

土壤水、地下水、地表水在一定条件下相互转化（图1）。大气降水与四水转化关系有以下特点：

1.1 年际降水量变化大华北平原多年平均降水量500～600 mm。气候为过渡带，降水很不稳定，降水量年际变化很大。常有连丰、连枯水年，丰、枯水年交替。少水年，降水可小于400 mm，呈现半干旱甚至干旱地区特点。多水年，降水量可大于800 mm，呈现湿润气候特点。海河东部平原南皮县1956－1986年平均降水量550 mm，最大年降水量1 184.9 mm（1977年），最小降水量26

2.4 mm（1956年），最大与最小相差4.5倍。

1.2 年内降水集中干湿季分明在季风气候影响下，降雨集中在夏季（7、8月份），其余时间为旱季。南皮多年平均夏季降水量占全年的73 ％；春季（3—5 月）和秋季（9—11月）雨量较少，分别占全年降水量的11 ％和13 ％; 冬季（12月—2月）雨量稀少，仅占2 ％。形成春旱夏涝、秋冬又旱、旱涝交替的特点。

1.3 蒸发量大于降水量据德州、新乡、安阳、保定、南皮

等气象站分析，全年蒸发量与降水量之比为 3.1∶3.9。南皮多年平均蒸发量2 138.6 mm，为年降水量的3.9倍。最大年蒸发量2 659.2 mm。冬春两季的蒸发量最大，为降水量的16～38倍。

1.4 四水转化运动以垂向排补为主华北平原地势平坦，大部分平原地下水水力坡降都很小，含水层岩性颗粒较细，地下水、土壤水水平向运动很小，水分运动和交换主要是竖向入渗补给、土壤蒸发、潜水蒸发和人工开采排泄。降雨和灌溉入渗量约占平原浅层地下水总补给量的84 ％，若计入河渠侧向补给，竖向补给量达94 ％。总排泄量中人工开采和潜水蒸发的竖向排泄量达99.4 ％。

1.5 包气带是四水转化的主要场所多年平均降水量的8 ％转化为地表径流，20.6 ％转化为浅层地下水，71.4 ％转化为包气带土壤水，若计入潜水蒸发量，则由包气带向大气转化的水量约为降水量的78 ％左右。

2 开发地下咸水灌溉，增大雨洪利用

华北平原东部广泛分布有>2 g/L的浅层地下咸水（图2），总面积8.39万km2。地下咸水长期弃置不用，占据着

浅层地下水的地层空间，影响这个地区蓄纳雨水及地表淡水，而且蒸发浓缩，成为土地盐碱的根源。这个地区长期以来靠开采深层地下水支撑工农业生产，由于严重超采，已引起地面沉降、上部咸水层下移、深层地下水质变差等生态环境问题。为了克服水资源严重短缺对农业生产的威胁，自上世纪70年代开始开发微咸水发展灌溉。在季风气候及排水条件下，用微咸水灌溉的连作小麦、玉米，比不灌的旱作可增产1～2 倍，而并未发生土壤积盐，地下水还有所淡化。80年代应用咸水灌溉成果，引进联合国IFAD 贷款，建立南皮农业开发项目区，建设机井灌渠排沟，大面积开发咸水，使灌溉面积增加一倍，盐碱地面积改好一半，农业产值及人均收入翻了两番。华北地区已开发利用咸水6.6亿m3,其中河北平原为3亿m3。咸水大量开发利用，改变了四水转化条件，使大气降水更多地转化为可利用的水资源。开发利用咸水，所以能够增大雨洪利用，综合治理旱涝碱咸，促使生态环境良性循环。这是由于：

2.1 调控地下水埋深在临界动态地下水埋深动态是大气降水、地表水、土壤水、地下水之间消长转化的集中反映。调控合理的地下水埋深，是增大雨洪利用的关键。不同季节需

要调控的地下水埋深临界动态：旱季在防治盐碱的地下水临界深度（2～3 m），尽量减少潜水蒸发，防止土壤返盐；雨季前在防涝蓄雨深度（4～6 m），尽量增大降雨入渗，减少地表径流，增强伏雨洗盐及淡化地下水的作用；雨季在作物的抗湿深度（0.5～1 m）, 即在2日内将降雨形成的地表积水排出, 并将因降雨抬高的地下水位回降到作物抗湿深度以下（图3 ）。大量开发利用咸水，腾出地下库容, 能够调控地下水埋深在临界动态。南皮项目区建立前地下水年开采量600万m3, 建项目区后到1987年达到1 380万m3。汛前6月地下水埋深至1988年全部调控在3 m以下，与1985年同期比较，2～3 m的减少了77 ％，4～6m的增加了53 ％。1986—1988年地下水埋深，春季3月在2.78～3.73 m，汛前6月在4.48～5.03 m，汛后9月在1.15～2.95 m，已调控到地下水临界动态指标（图4）。

2.2 减少潜水蒸发潜水蒸发量与地下水埋深密切相关。在轻砂壤土地区，地下水埋深为1 m时，其潜水蒸发量大于地下水埋深为2.5 m时的6倍。调控地下水埋深在临界动态，

可以大量减少潜水蒸发。南皮项目区按1984—1986年平均水位埋深计算可采量为433.85 万m3，而按1986—1988年地下水埋深调控在临界动态（2.5 ～5 m ）计算可采量为1 322.39万m3，即可从潜水蒸发中夺取888.54万m3 可利用的水资源。

2.3 增大降雨入渗降雨渗入地下，除补给土壤水外，其余转化为地下水成为可利用的水资源。在平水年雨季降水434 mm情况下，降雨入渗补给地下水量最大值相应的雨季前埋深在4.5 m左右。在雨季前地下水埋深2.5～4.5 m范围内，每降深1 m，降雨入渗补给地下水量增加22～6 mm。雨季前地下水埋深大于4.5 m时，降雨入渗将随埋深增大而减少。在枯水年及丰水年，降雨入渗补给最大值相应雨季前埋深分别在5.5 m及4 m左右（表1，图5）。南皮项目区地下水埋深处于临界动态，增大了降雨入渗对地下水的补给。1986年10月至1987年9月，1987年10月至1988年9月，降雨入渗系数分别达到25 ％和21 ％。1986—1987年尽管由于雨季前干旱，大量开采地下水，但经过雨季降雨补充，地下水位上升1.75 m，扣除当年开采及潜水蒸发水量，可采量模数增加85 230 m3/km2/a，为秋季及来年春季抗旱增补了地下水源。