渠井雙灌區(qū)地下水超采情況下的動(dòng)態(tài)分析及人工補(bǔ)給研究——以涇惠渠灌區(qū)為例.pdf

1、地下水作為水資源的重要組成部分，在促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康和諧發(fā)展，維持生態(tài)環(huán)境平衡方面發(fā)揮著重要的作用。但是由于長(zhǎng)期以來缺乏對(duì)地下水實(shí)行有效的管理和保護(hù)，地下水超采現(xiàn)象及由此產(chǎn)生的諸多生態(tài)環(huán)境問題日益加劇。因此，開展超采條件下的地下水資源動(dòng)態(tài)分析及人工調(diào)蓄等方面的研究與實(shí)踐，對(duì)水資源的可持續(xù)利用，實(shí)現(xiàn)“三水”統(tǒng)籌統(tǒng)管具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 陜西省涇惠渠地處關(guān)中盆地，古稱鄭國(guó)渠，是我國(guó)古代三大水利工程之一。灌區(qū)作為一個(gè)典型的渠井雙灌

2、區(qū)，幾經(jīng)投資改善和擴(kuò)建，形成了一個(gè)渠井結(jié)合，以渠養(yǎng)井，以井補(bǔ)渠，灌排相濟(jì)，控制鹽漬、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的大型灌區(qū)，為關(guān)中地區(qū)糧食生產(chǎn)安全作出了巨大的貢獻(xiàn)，其地表水、地下水聯(lián)合運(yùn)用模式曾是我國(guó)大型灌區(qū)水資源綜合利用的一個(gè)優(yōu)秀典范。
　　 但近年來，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和當(dāng)?shù)刈匀粭l件變化，再加上灌區(qū)管理體制改革和供水水價(jià)調(diào)整等各方面原因，致使灌區(qū)地下水連年超采，特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，地下水采補(bǔ)失衡現(xiàn)象愈演愈烈，地下水位大面積持續(xù)下降，降落漏斗的

3、面積不斷擴(kuò)大，并由此帶來的一系列環(huán)境地質(zhì)問題。因此，分析灌區(qū)地下水超采條件下的水位動(dòng)態(tài)特征，開展地下水人工補(bǔ)給研究，恢復(fù)和發(fā)展地下蓄水，進(jìn)一步科學(xué)實(shí)施渠井結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“三水”聯(lián)合運(yùn)用，就成了解決問題的有效途徑。
　　 本文依托長(zhǎng)安大學(xué)水與發(fā)展研究院所承擔(dān)的陜西省水利廳項(xiàng)目“提高大型灌區(qū)水資源利用效益，促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的試驗(yàn)與示范”項(xiàng)目，以前人的研究成果為基礎(chǔ)，在充分考慮了環(huán)境演變、人類活動(dòng)影響的基礎(chǔ)上，分析了典型渠井結(jié)合灌區(qū)

4、——涇惠渠灌區(qū)地下水系統(tǒng)的水文地質(zhì)條件、轉(zhuǎn)化規(guī)律及其地下水超采條件下的動(dòng)態(tài)特征，建立了基于三層水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、同時(shí)考慮隨機(jī)一確定參數(shù)耦合的三維地下水預(yù)測(cè)模型，對(duì)灌區(qū)地下水資源開采現(xiàn)狀及兩種補(bǔ)給方案條件下灌區(qū)未來20年地下水動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了多種方式的計(jì)算、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)，結(jié)合試驗(yàn)并以耦合模型為平臺(tái)對(duì)在灌區(qū)大面積推廣地下水人工補(bǔ)給進(jìn)行了研究，得到如下研究成果：
　　 1、系統(tǒng)闡述了地下水人工補(bǔ)給的概念、原理，分析了影響地下水人工補(bǔ)給的因素，

5、總結(jié)了其優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)人工補(bǔ)給地下水中采用的計(jì)算理論進(jìn)行了歸納，展望了未來地下水人工補(bǔ)給研究和實(shí)施中的新技術(shù)、新方法和新理論。
　　 2、系統(tǒng)分析了研究區(qū)域地下水系統(tǒng)的水文地質(zhì)環(huán)境及超采情況下地下水動(dòng)態(tài)的演變歷程；基于“三水轉(zhuǎn)換”原理，確定了灌區(qū)的水均衡關(guān)系和均衡參數(shù)，并進(jìn)行了水均衡計(jì)算，指出灌區(qū)地下水己處在嚴(yán)重的負(fù)均衡狀態(tài)，超采嚴(yán)重，由此說明了在灌區(qū)大面積開展地下水人工補(bǔ)給措施已刻不容緩，同時(shí)也為人工補(bǔ)給的研究提供了必要的數(shù)據(jù)

6、支撐。
　　 3、將研究區(qū)水文地質(zhì)概念模型和GIS集成，建立了灌區(qū)地下水隨機(jī)一確定耦合預(yù)測(cè)模型，并進(jìn)行了20年地下水位動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，結(jié)果表明：在現(xiàn)狀用水模式條件下未來灌區(qū)地下水系統(tǒng)一直處在負(fù)均衡狀態(tài)，地下水位將持續(xù)下降，這對(duì)灌區(qū)地下水資源可持續(xù)發(fā)展提出嚴(yán)峻考驗(yàn)。
　　 4、對(duì)灌區(qū)開展地下水人工補(bǔ)給進(jìn)行了必要性和可行性分析，嘗試建立起了灌區(qū)地下水人工補(bǔ)給的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確定了體系中各種評(píng)價(jià)因子，采用AHP（層次分析法）中語氣算

7、子比較法確定了每個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，利用MapGIS軟件對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并根據(jù)分析結(jié)果劃分出了灌區(qū)地下水人工補(bǔ)給適宜性分區(qū)。
　　 5、通過地下水人工補(bǔ)給試驗(yàn)，研究了農(nóng)業(yè)灌溉水補(bǔ)給地下水的機(jī)理，計(jì)算了補(bǔ)給量和補(bǔ)給效率等參數(shù)，評(píng)價(jià)了最佳引滲補(bǔ)給方式，為灌區(qū)大面積開展地下水人工補(bǔ)給提出決策建議。
　　 6、結(jié)合試驗(yàn)，初步提出了灌區(qū)兩種開展地下水人工補(bǔ)給的方案，以建立的隨機(jī)一確定耦合模型為平臺(tái)對(duì)各種人工補(bǔ)給方案條件