理论教育 宁夏河套平原地下水资源开采现状及供水水源地分布统计

宁夏河套平原地下水资源开采现状及供水水源地分布统计

时间:2023-10-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:宁夏河套平原工业用水、城镇生活及农村人畜用水全部取自地下水,同时地下水也是农业用水的重要组成部分。据调查,宁夏河套平原现有已勘察的工业、城市供水水源地约30 个。据近年来地下水资源开采现状调查,宁夏河套平原30个供水勘察水源地中,只有23个水源地处于开采过程。据初步统计,宁夏河套平原现有开采井8249眼,主要开采第四系松散岩类孔隙承压水和潜水。

宁夏河套平原地下水资源开采现状及供水水源地分布统计

宁夏河套平原总面积7983km2,其中引黄灌区面积6573km2,宁夏引黄灌区包含银川市、石嘴山市和银南部分地区。以青铜峡水利枢纽为界,上游为卫宁灌区(以黄河为界又分为河南、河北灌区),系多渠首无坝引水,面积686km2;下游为青铜峡灌区(永宁县北部四乡以南为银南灌区,四乡以北(包括四乡)为银北灌区;黄河以西称河西灌区,以东称河东灌区),为有坝控制引水,面积5228km2

沿黄河两岸分布的引黄灌区,享引黄灌溉之利,水土光热资源充足,农业发达,素有“天下黄河富宁夏”、“塞上江南”之称誉,已有2000多年的历史,是全国四大古老灌区之一。

宁夏河套平原淡水可供水总量为43.61 亿m3/年,其中地表水32 亿m3/年,地下水淡水可开采资源11.61亿m3/年。

1997年,宁夏全区总用水量为94.37 亿m3。其中引、扬黄河水84.46 亿m3,石嘴山电厂提黄河水3.0亿m3;当地河川径流量1.48亿m3;取用地下水量5.43亿m3。宁夏引黄灌区总用水量92.05亿m3,占全区总用水量的97.5%,其中引用地表水87.75亿m3,地下水4.30亿m3

宁夏河套引黄灌溉历史悠久。灌区按地理位置和引水方式不同,可分为卫宁灌区、青铜峡灌区。卫宁灌区总土地面积138万亩,主要引水干渠有美丽渠、跃进渠、扶农渠、太平渠、七星渠、羚羊寿渠、羚羊角渠等7条,干渠总长354km,有效灌溉面积91.51万亩,现状供水能力204.0 m3/s。各干渠目前还是多渠首无坝引水;青铜峡灌区总土地面积848万亩,有东西两条总干渠,主要引水干渠有唐徕渠、汉延渠、惠农渠、西干渠、大清渠、泰民渠以及秦渠、汉渠、马莲渠、东干渠等10 条,干渠总长1026km,设计灌溉面积344.0万亩,有效灌溉面积351.06万亩,现状供水能力608.0 m3/s,是宁夏最大的自流灌区。1967年青铜峡水利枢纽建成,结束了青铜峡灌区无坝引水的历史,供水能力和供水保证率大大提高(青铜峡水利枢纽是宁夏最大的蓄水工程,总库容8.50亿m3,有效库容5000万m3)。

另外,在引黄灌区尚有部分提(扬)水工程提取黄河水用于工、农业生产。工业生产提取黄河地表水仅用于石嘴山电厂冷却用水,设计供水能力3亿m3(3亿m3 中的97%回归黄河);农业用水在陶乐扬水灌区,由多处小型提水泵站从黄河提水供灌溉之用,设计供水能力9.4m3/s(年供水量1.10 亿m3),现状供水能力11.9m3/s。另外,在卫宁灌区边缘尚有小型提水工程8处,供两岸台地灌溉和厂矿用水。

宁夏引、扬黄河水量几乎全部用于灌区农业灌溉。据《1997年宁夏水资源公报》,1997年河套平原引、扬黄河水量84.46 亿m3,比1996年多引4.0亿m3。农业灌溉用地表水量达81.46 亿m3,占该区地表水总用水量的96.45%;工业用地表水量仅为3.0 亿m3,占该区地表水总用水量的3.55%。其中卫宁灌区18.58 亿m3(包括固海、同心扬水),比1996年多引1.16 亿m3;青铜峡灌区引、扬黄河水65.88亿m3(包括盐环定、陶乐扬水),比1996年多引2.84亿m3。引、扬黄河水量增加的主要原因是:①黄河灌区降水偏枯;②盐环定扬水和固海扬水灌溉面积增加。城镇生活农村人畜用水未取用地表水。

1997年,黄河灌区各排水沟直接排入黄河水量为46.82亿m3,比1996年少排1.77亿m3。卫宁灌区排水量9.82亿m3,比1996年少排0.49亿m3;青铜峡灌区排水总量37.00亿m3,比1996年少排1.28亿m3。黄河灌区1997年引、排水总量差为37.64亿m3

宁夏引黄灌区降水量少,蒸发量大,农业发展完全依赖于引黄灌溉,可以说没有黄河,就没有宁夏农业的大发展,引黄灌区的一些骨干输水渠道已有一两千年的历史,如秦渠(修建于秦朝,公元前214年)、汉渠(修建于汉朝,公元前119年)、唐徕渠(修建于唐朝,公元前102年)和大清渠(修建于清朝)等,目前仍发挥着举足轻重的作用。同时,这个古老的灌区正因为历史悠久,渠系的布置格局,系历代演变至今,越来越多地暴露出了其设计上的缺陷,造成了因“大水漫灌”、“大引大排”等不良灌溉方式所带来的种种问题。如由于渠系布置不合理、渠道多、输水渠线长,加上昼夜温差大、防渗难度大、衬砌率低、工程老化严重、“重引轻排”以及管理体制上的问题等,使得灌区排水问题一直没有得到很好的解决,造成地下水埋深偏浅、潜水蒸发量过大,引起土壤次生盐渍化等。目前,灌区的中低产田面积超过总耕地面积的70%,而大多是由于地下水埋深浅、土壤次生盐渍化造成的。为了洗盐、改善生态环境等需要,灌区的灌溉定额一般都比较大,进一步增大了对引黄水量的需求。因此,宁夏灌区目前仍采用“大引大排”的传统灌溉方式,既有其客观需要、合理的一部分,也有人为因素不合理的一部分。

宁夏河套平原工业用水、城镇生活及农村人畜用水全部取自地下水,同时地下水也是农业用水的重要组成部分。大型工矿企业生产供水、城镇生活居民生活饮用水多采用水源地或集中开采井群形式开采地下水,水源地及开采井大多分布于工矿企业及城市附近。

据调查,宁夏河套平原现有已勘察的工业、城市供水水源地约30 个(不包括农灌机井水源地)。水源地总储量100.79万m3/d。供水水源地多集中于石嘴山市、银川市、青铜峡市。

据近年来地下水资源开采现状调查,宁夏河套平原30个供水勘察水源地中,只有23个水源地处于开采过程。整个平原地下水开采较混乱,除开采已勘察的水源地外,尚有未经正式勘察而施工的散井且经长期开采形成的集中供水水源地3个,即银川市新市区厂矿机井群开采区、贺兰县城机井群开采区、灵武县城机井群开采区。据初步统计,宁夏河套平原现有开采井8249眼,主要开采第四系松散岩类孔隙承压水和潜水。地下水总开采量91.31 万m3/d,其中潜水开采量55.06万m3/d,承压水开采量36.25万m3/d。在地下水开采总量中,用于工业生产、城市生活的地下水资源约78.58万m3/d,占总开采量的86%;用于农业灌溉的潜水资源约12.74万m3/d,多集中于贺兰山东麓一带,用于补充地表水灌溉不足的水资源量,仅占总开采量的14%。

根据《宁夏回族自治区水资源开发利用现状》等有关资料统计,宁夏引黄灌区12市、县工业万元产值取水量为220~454m3,农业灌溉毛取水量为1457~1744m3/亩,城镇人均生活用水量为150~213L/d,农村人均生活用水定额为20~21.6L/d。

需要说明的是,近几年来由于加强了水资源的管理,加强了节水措施的研究和实施,万元产值取水量呈下降趋势。节水农业的推广,使亩均取水量亦逐年下降。另外,随着人民生活和居住条件的改善,以及城市公用设施的逐渐增加和完善,城镇生活用水将会有所增长。

(一)水资源开发利用中存在的问题

从黄河的流域特征看,宁夏是唯一全部土地面积处于黄河流域的省区;从水资源开发利用现状看,宁夏的取用水量中过境的黄河水资源量占97.6%,而当地的水资源量仅占2.4%。因此,黄河是宁夏生存和发展的唯一水源。若没有引黄灌溉,就没有今天高产稳产的宁夏河套灌区。

宁夏引黄灌区是我国四大古老灌区之一,在为宁夏社会经济发展作出巨大贡献的同时,也遗留下来一系列亟持研究和解决的问题。

1.引黄灌区用水中存在的主要问题

(1)渠系布局不合理。干渠平行排列,渠系过长,渠道分级不明显,布局极不合理,不适应现代灌区管理和调度的要求。卫宁灌区由于长期采取无坝引水,随着黄河的摆动,渠首引水受黄河水位限制,要想多引水只有多开口、多修渠。青铜峡灌区由于具有开口、修渠的有利条件,渠首过于集中,造成干渠多达15 条,且上段各干渠之间的距离一般仅有3~5km,空流渠道过长(上段50km,全长100 多km),输水渗漏损失严重。

大部分“支斗渠”直接开口于干渠,灌区平均每公里有干渠开口2.1 个,个别灌区每公里竟高达5 个以上,不仅增加了引黄灌溉调度和管理的难度,而且使灌溉用水高峰期的供需矛盾加剧,浪费水的现象进一步强化。例如卫宁灌区为无坝引水,其渠道宽且浅;而青铜峡灌区渠线长,加上高地高斗灌溉要求水位高,缺少必要的节制闸等,不得不加大引黄流量,使得争水、抢水与陪衬水、穿堂水和无效泄水等现象时有发生。

(2)渠系淤积导致引水不足,排水不畅引起土壤次生盐渍化。由于黄河水泥沙含量较大,河道摆动频繁,引水渠首、渠道淤积严重。卫宁灌区无坝引水渠首进水口不断上延,当下河沿水文站流量小于800m3/s时,卫宁灌区引黄水量就会急剧减少,出现灌溉引水量严重不足的问题,进水口清淤若不及时,则会影响渠道的正常运行和引水效率。引黄灌区主要引用黄河水灌溉,极少利用灌溉入渗后形成的浅层地下水,造成大量地下水以潜水蒸发形式排泄;加之宁夏引黄灌区的下游地形比较平坦,自然坡降小,造成灌区的天然排水条件比较差,地下水位普遍偏高;而灌区的土壤特性松散,昼夜温差又较大,造成排水沟坍塌、淤积现象比较严重。灌区排水不畅,又强化了排水沟坍塌、淤积和地下水位抬高,引起土壤次生盐渍化和沼泽化的进一步发生或发展。

根据《宁夏水利统计资料》,截止到1995年,引黄灌区土壤盐渍化面积为130万亩,占耕地面积的26%。

(3)防渗衬砌难度大。由于渠系布置不尽合理,灌区渠道多、渠线长,使防渗衬砌工作量和投资十分巨大;昼夜温差大,导致冻胀损坏严重;保持完好周期时间短,防渗效益下降快,节水工作难度大。(www.daowen.com)

(4)传统的“大水漫灌”和“昼灌夜不灌”造成引黄灌溉严重浪费。由于宁夏位于黄河上游,黄河来水量比较充沛,引黄灌溉总的来说是有保证的,造成自古以来一直采用“大水漫灌”和“昼灌夜不灌”的传统方式灌溉。尽管近年来随着全国水资源紧缺和黄河上游来水量减少、下游经常发生断流,以及节水灌溉的宣传等,并通过一些必要的技术推广和示范,宁夏灌区加强了灌溉管理,在一定程度上灌溉用水方式得到了改进,但要全面得到改善还需要经过十分艰苦的努力和领导、示范等工作。

(5)水价偏低造成节水工作举步维艰。宁夏灌区目前仍在执行1994年的水价政策,即引黄灌区农业用水水价为6厘/m3,扬黄灌区农业用水水价为5分/m3。由于农业用水水价偏低,人们对引黄灌溉水量不珍惜,节约用水观念淡漠,加上目前灌区的管理体制不能适应现代灌区管理的要求,有效的节水机制和相应的配套法律法规还没有及时建立起来等种种原因,使得灌区节水工作举步维艰,节水效果不明显,投资过大,回报率不高,群众的积极性不大。

(6)银川新市区、石嘴山市大武口等地,因工业用水而导致地下水超采严重,新市区地下水降落漏斗波及范围达340km2,漏斗中心水位下降29m。

2.洗盐、生态环境用水分析

宁夏灌区灌溉面积自20世纪50年代初的192 万亩发展到现在的500 多万亩。在土地开垦和中低产田改造过程中,为了冲盐洗碱,需要引用大量的黄河水。冲洗定额与土壤质地和冲洗前土壤含盐量的大小有关,冲洗土层深度为1m,冲洗后土壤含盐量小于0.4%,一般比较适宜的洗盐定额为200~600 m3/亩。现在灌区中,尚有200多万亩盐碱中低产田需要继续改造。同时为了防止发生返盐现象,在引黄灌区还一直沿用以“洗盐、压碱、保墒”为目的的冬灌制度。这也是造成灌区大量引水和耗水的原因之一。

宁夏引黄灌区由于大量引用黄河水灌溉,现状引水量在1500m3/亩左右,加上排水不畅等原因,造成了灌区地下水埋深普遍较浅,从而在整个灌区内产生了潜水的大量无效蒸发损失,并产生了较严重的土壤次生盐渍化问题。而为了改造由于盐碱造成的中低产田,又需要大量地引水灌溉,进一步抬高了地下水位,形成了灌区水量、水盐的恶性循环。因此,必须采取有效措施降低灌区的地下水位,达到改造中低产田和减少潜水无效蒸发量的双重目的。

(二)水资源的供需分析

1997年现状年,宁夏河套平原水资源可利用总量为43.61亿m3/年,其中地表水可开采资源32 亿m3/年,占总量的73.4%;地下水淡水可开采资源11.61亿m3/年,占资源总量的26.6%。

宁夏引、扬黄河水量几乎全部用于灌区农业灌溉。1997年河套平原引、扬黄河水量计81.27亿m3,其中农业灌溉用地表水量达77.97 亿m3,占该区地表水总用水量的95.94%;工业用地表水量仅为3.31 亿m3,占该区地表水总用水量的4.06%。

地下水总开采量为91.31万m3/d(约合3.33 亿m3/年),其中潜水开采量为55.06万m3/d,承压水开采量为36.25万m3/d。在地下水开采总量中,用于工业生产、城市生活地下水资源约78.58 万m3/d,占总开采量的86%;用于农业灌溉的潜水资源约12.74万m3/d,仅占总开采量的13.95%。

1997年,引黄水量完全可满足农业灌溉需求,且具较大潜力;区域地下水淡水开采资源11.61亿m3/年,远大于地下水现状开采量3.33亿m3/年;地下水集中供水水源地储量132.92 万m3/d,亦完全可以满足现状工农业用水需求。

1.地表水工程规划的可供水量

国家计委水利部关于黄河用水量分配方案,在南水北调工程生效之前,每年分配宁夏可用水量为40亿m3,因此宁夏最大可利用黄河过境水资源量为40亿m3/年。目前,河套平原地区多年平均实际净耗黄河干流径流量为32亿m3/年,尚有8亿m3 的富余水量。根据自治区水利设施建设规划,“九五”水利供水工程主要有:①“九五”期末建成扶贫扬黄灌溉一期工程,包括红寺堡灌区及固海扩灌区,新增供水能力5.1 亿m3/年,新增灌溉能力80万亩,有效灌溉面积60 万亩;②“九五”期内建成盐环定扬水工程3 省共用工程,基本建成宁夏专用工程,新增供水能力0.6 亿m3/年,新增灌溉能力15万亩,有效灌溉面积10 万亩;③争取“九五”期内开工建设沙坡头水利枢纽工程;④完成引黄灌区水利骨干工程主要险工段及主要建筑物的更新改造,确保安全,确保灌溉。

2001~2010年规划水利工程设想主要有:①建成黄河沙坡头水利枢纽工程,并基本建成黄河沙坡头灌区,新增供水能力2.1亿m3/年,增加灌溉面积30 万亩;②继续建设扶贫扬黄灌溉一期工程,使红寺堡灌区和固海扩灌区灌溉面积分别达到设计能力75 万亩和55 万亩;③全部建成盐环定扬黄宁夏专用工程,增加灌溉面积5 万亩。伴随着固海扩灌区、红寺堡移民灌区及盐环定扬黄宁夏专用工程扬黄工程的实施,到2010年可新增供水能力7.8 亿m3 扬水量,加上目前已用32亿m3 黄河水量,接近国家计委和水利部每年分配给宁夏的可用水量40亿m3 的标准,似乎已无余量,而实际上随着灌溉管理的加强和节水技术的推广,实行科学的调配水制度、合理的节水灌溉制度和节水工程措施,引黄灌区节水仍有很大潜力。

2.地下水可供水量

引黄灌区浅层水资源补给充足,开发利用程度低。据初步统计,浅层地下水用于农田灌溉与农村人畜饮用水仅0.56 亿m3/年(其中灌溉水量0.47 亿m3/年,人畜饮用约0.09亿m3/年),仅占天然补给量的3%,占潜水调控可开采资源量的9.7%,尚有90%的潜水调控可开采资源未利用。

河套平原小于1g/L的淡水可开采资源量为11.6亿m3/年,近期地下水开采量为3.28亿m3/年,开采资源利用率仅为28.3%,开采潜力似乎很大,但平原区地下水资源的开采在时空上具有明显的不均一性,开采地段过于集中,重工业生产集中的石嘴山市,地下水已不能满足生产、生活需求,属资源、工程型缺水。从现有水资源对国民经济保证程度分析来看,银川地区、青铜峡—吴忠—灵武地区开采资源将不能满足经济增长的需要,水资源开采前景很小,尚需要寻找新的供水水源;平原内贺兰县城、中宁县城、灵武县城附近,开采目的层水质差,属水质型缺水;仅开采量相对较弱的陶乐平原、中卫平原及其他乡村地区,中远期尚存在有较大潜力的可开采资源。

埋藏于银川平原下伏160m 深度以下的深层水,以储存资源为特征,属封存水,以往的水文地质工作对其开采持保守意见。随着城市需水量的增加,银川市已有五里台水源地、新市区北郊水源地、银川化肥厂水源地采用中、深结合方法开采第Ⅲ含水岩组,现状开采量约0.06 亿m3/年。第Ⅳ含水岩组尚处于探查初期,为满足城市供水需求,在合理开发的前提下,深层水资源开发潜力有待进一步勘查。

3.供需矛盾原因的分析

据《宁夏回族自治区水中长期供求计划报告》,国家分配给引黄灌区黄河耗水量40亿m3,扣除支流耗水量约1.0亿m3,尚余39亿m3 的干流水量。据国民经济发展不同时期农业生产需用量预测,到2010年,引黄水量可满足生产需求。加之平原地表水利用率低,在以后的农业生产中,加强用水管理及节水措施,地表水尚有较大潜力可挖。2011年以后,虽然耕地面积有所增加,但随着农业节水技术的大力推广、地表水利用率的提高以及开发利用浅部地下水,灌区农业灌溉需水量基本保持在74亿~80亿m3/年的水平,扣除排水量,国家分配的40亿m3/年的用水指标基本可满足宁夏河套平原灌区用水。

以区域开采资源分布状况与国民经济发展不同时期需水量平衡结果来看,到2010年,宁夏平原各地区地下水开采目的层的地下水矿化度小于1g/L的淡水可开采资源可满足国民经济发展的需求,整个平原尚盈余3.30 亿m3/年的开采资源;到2020年,银川地区开始出现缺水;到2030年,河套平原地区开采资源已不能满足工业生产与城市生活需水的要求,区域缺水3.98亿m3/年。

若以平原区各市、县现已勘查地下水集中供水水源地储量,以及各单位自备井开采量和待开发水源地储量的总量为基础,与预测不同时期各市、县需水量进行比较分析,到2000年,整个平原开采储量缺少0.82亿m3/年,青铜峡市及银南地区开采储量不足;到2010年,整个平原开采储量缺少3.47亿m3/年。也就是说,进入21世纪,宁夏河套平原开采储量均不能满足经济发展对水资源的需求,必须从现在开始寻找新水源地,开展对深层水的系统研究,以期增加地下水的供水能力。

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