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期刊信息

刊名:陕西水利
主办:陕西省水环境工程勘测设计研究院
ISSN:1673-9000
CN:61-1109/TV
语言:中文
周期:月刊
影响因子:0
被引频次:8714
期刊分类:水利建筑
期刊热词:
水资源,水利工程,引水工程,下坂地水库,水土保持,水库,泵站,水利建设,水利,黄土,水库,水利工程,灌区,水资源,水利,水土保持,水土流失,水电站,施工技术,除险加固,

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浅析泾惠渠灌区地下水涵养可行性

来源:陕西水利 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-05-22 17:20

【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】泾惠渠灌区位于陕西省关中平原中部,是从陕西省泾阳县泾河仲山口引水的自流灌溉工程。农作物以高耗水型作物小麦、玉米、棉花、蔬菜为主 [1] 。近些年,随着区内降水、径流的减

泾惠渠灌区位于陕西省关中平原中部,是从陕西省泾阳县泾河仲山口引水的自流灌溉工程。农作物以高耗水型作物小麦、玉米、棉花、蔬菜为主[1]。近些年,随着区内降水、径流的减少,大规模采用地下水灌溉,加之节水措施的施行,补给地下水条件变差,逐步加剧了区域地下水位下降,进而引发了一系列水文地质灾害。

随着时代的发展,马克思主义思想中的生态哲学愈来愈得到人们的重视。曾繁仁的生态美学思想就是继承发展了马克思恩格斯唯物实践存在论中的生态理论。通过对马克思恩格斯创立的实践观的研究,证明了其是一种富有革命精神的生态人文主义,具有浓郁的生态内涵,因此我们把它作为现阶段建设生态观和生态审美观的理论基础是完全可行的。

由表6可知,ATB—25下面层施工质量良好,并且开放交通一年后,沥青路面技术状况良好,未产生较严重的损坏。ATB结构层碾压效果良好,表面平整,压实度与平整度均符合规范要求;该高速公路开放通车一年后,路面在行车荷载的作用下未出现严重破损与开裂,ATB柔性结构层能较好地抑制基层裂缝向面层发展。

本文通过分析灌区地下水开发利用现状、调蓄水源、储水空间、涵养模式及调蓄预测,对灌区地下水涵养可行性进行分析和论证[2]

1 灌区地下水开发利用现状

灌区工农业活动加剧,用水需求不断增长。灌区从上世纪30、40 年代开始大力发展灌溉事业,20 世纪60~80 年代机井规模不断扩张,目前机井数量已超过20000 眼[3]。受人为和自然因素的双重影响,灌区井渠灌溉比由上世纪80 年代的0.4 增加到本世纪初的1.37,近些年稳定在0.9 左右,地下水开采量稳定在2 亿m3 左右,埋深由1977 年的3.6 m 下降至2014 年的18.07 m,累计下降14.47 m[4]

2 调蓄水源分析

渠灌作为本区地下水补充的一大因素,对水资源可利用量及渠道工程可引水量进行分析是确定调蓄水源、并进行合理配置的基础[5]

2.1 河道水资源可利用量

本文利用河道水资源量扣除非汛期河道内生态环境最小需水量和汛期弃水量对河道水资源可利用量进行计算[6]。取泾河多年平均非汛期天然径流量15%(1.059 亿m3)为多年平均非汛期河道最小生态需水量[7]。渠道引水受含沙量的限制,经向泾惠渠管理局咨询,在不影响渠道灌溉,造成淤积拥堵的前提下,一般沙限控制在13%(142.00/kg/m3)以内[8]。计算可得,灌区汛期多年平均弃水量为6.8 亿m3,河道水资源可利用量为8.05 亿m3

2.2 渠首工程可引水量

地下水存储需要足够大的地下空间[9]。灌区地下水长期超采,大容量储水空间被腾出,为本区地下水调蓄提供了足够的空间。

表1 水资源可利用量、渠首工程可引水量、可引水潜力对比

沙限 水资源可利用量(亿m3)可引水量潜力(亿m3)13% 7.42 7.34 5.53渠首工程可引水量(亿m3)

刚开始他很为何冰不值,一度考虑过要不要把真相告诉她,但这就违反了他与那女人签下的保密协议。后来他向那笔钱妥协了,开始认真考虑要用怎样的手段拆散他们。

图1 渠首工程可引水量P-Ⅲ型曲线

表2 各特征值统计表

沙限 变差系数 偏度系数 不同频率渠首工程可引水量(亿m3)CV CS P=25% P=50% P=75% P=90%13% 0.4 1 8.97 6.87 5.19 4.03

灌区渠首工程为自留引水,无调节库容,在沙限为13%的条件下,灌区多年平均实际渠首引水量仅占渠首工程可引水量的24.7%,并不能够完全被利用,造成了地表水资源的浪费。可以考虑在来水量较大的季节,通过充分灌溉或在保证作物不长时间淹水的情况下适当进行过量灌溉,充分利用泾河水源补给本区地下水,达到涵养地下水的目的。

3 储水空间分析

本区渠首设计引水能力为50 m3/s,计算可得多年平均水资源可利用量、渠首工程可引水量、可引水潜力见表1。

3.1 调蓄层岩性特征

泾惠渠灌区含水层由第四系冲洪积层构成,主要以砂砾石、亚砂土、亚黏土为主,厚度10 m~80 m,黄土层空隙及其渗透性具垂直方向变化大、水平方向均一的特点,具良好透水性[10]。随着潜水位不断上升,黄土层易于形成“新含水层”[11],目前新含水层被破坏,若重新形成,也可为灌区提供大量地下水。

3.2 调蓄库容计算

调蓄库容与给水度、调蓄厚度、调蓄区面积有关,利用体积疏干法和三角剖分法[12]对灌区1978 年~2012 年、2012 年~2014 年的疏干地下水资源量进行估算。步骤如下:

(1)绘制1978 年、2012 年、2014 年地下水位等值线图;

(2)将相近两年地下水位等值线图叠加后进行三角剖分,见图2、图3,利用监测点地下水位,对每个三角剖分单元内插得到中心点水位值;

图2 泾惠渠灌区1978 年~2012 年地下水疏干水量计算时剖分三角网格图

图3 泾惠渠灌区2012 年~2014 年地下水疏干水量计算时剖分三角网格图

泾惠渠灌区历来采用井渠结合灌溉模式,利用现有的渠系系统引泾河水源灌溉,可在很大程度上对本区地下水进行有效补给,此法易于控制、经济合理。

参考《陕西省渭河干流可调水量分析与调度机制研究报告》,得到灌区不同水文频率下农业适宜灌溉需水量分别为2.76 亿m3,4.21 亿m3,6.15 亿m3,7.12 亿m3;利用均衡法预测,计算公式如下:

(6)流程中烟气与锅炉气有各自的通道,因锅炉气的量比较小,风机选择也较小,从而风速也小,而且又从进矿端抽出,进矿端物料比较湿,几乎不会有扬尘,而锅炉气从排矿端带入进矿端的已烘干的矿粉尘因与进入端的湿矿相遇又会掉入烘干筒内,因而抽出的锅炉气几乎不带矿,所以直接用水洗涤也不会造成矿粉流失;

式中:Qi 为第i 分区疏干水量,m3;Si 为第i 分区调蓄厚度,m;Fi为第i 分区面积,m2;μ 为给水度,这里统一取0.1;Q 为灌区总的疏干水量,m3

计算可得1978 年~2012 年疏干水量为7.17 亿m3,2012 年~2014 年为0.51 亿m3,灌区地下水疏干严重。

2)纸地膜成本较高是限制大规模推广应用的重要原因[4,20]。目前也有研究表明,纸地膜的成本可以有效降低,如专利00125308.5[11]采用较为低廉的普通农作物秸秆纤维,可以降低成本,使其成本低于聚乙烯地膜成本,从而有利于纸地膜的推广应用。

3.3 调蓄潜力评价

地下水调蓄的潜力影响因素有砂层分布状况、调蓄库容、蓄水能力[13]等。灌区调蓄区为良级可利用性,可直接进行地表水回灌[14]

4 调蓄涵养模式

利用区内降水、径流灌溉等入渗补给、减少开采地下水等方式,构成了间接调蓄和直接调蓄的地下水涵养模式[15]

关于旅游的本质,在目前汉语学术界比较有影响和有代表性的两种学说是谢彦君先生的“体验说”[24]和张凌云先生的“非惯常环境说”[25],此外还有其他学者提出的“空间超越说”[26]等。笔者认为“体验说”过于宽泛,也有学者对此说法进行了详尽的驳析[27]。而“非惯常环境说”和“空间超越说”主要还只是一种旅游现象的其然描述,而没有揭示出所以然的本质。对此,也有学人指出“关于旅游的所有定义,迄今为止,都是对旅游表象的思考,是将旅游作为一种社会、经济等表象来定义,而没有追问到旅游的本质。旅游是什么?它的本性为何?它来自何处?这是在表象层面难以解答的问题”[27]。笔者认同此说法。

通过图3可以看出,不同叶片数量搅拌桨的混合室内监测点浓度随时间变化的曲线整体波动趋势相同,主要是由于混合室内流场情况相似。不同的监测点受NaCl扩散过程的影响所得到的浓度响应曲线不同,即混合时间不同。监测点P1在混合室底部,受旋转桨叶的作用,可能首先监测到NaCl达到峰值,但是受到混合室内复杂的流场作用,可能迅速降低,监测点P1不一定在很短的时间内达到稳定值。为了更加清晰的分析混合速率,下面给出四种不同叶片数量搅拌桨的混合室中各监测点达到稳定浓度值的具体混合时间。混合时间的长短决定了混合效率的高低,把监测点得到的最大混合时间作为混合室内最终混合时间,结果如表2所示。

4.1 直接调蓄

(3)对比不同时期水位,得到三角剖分单元的水位差值;

涵养地下水的主要形式是直接减少灌区地下水开采量,泾惠渠灌区可通过引水、储水,从而减少地下水的开采量,将其控制在可开采范围内,达到涵养地下水的目的,此种方法简单易行,经济实用。

灌区年引水量远远低于可引水量,一方面受泥沙的影响,可以在春夏季增加引水量对地下水进行回灌;另一方面,当来水量较大时,适当调整沙限,增大引水。

4.2 间接调蓄

雨洪资源对地下水的补给是不可忽视的。近些年,降雨量虽有所减少,但夏季暴雨频现,易形成地表汇水,可集中入渗补给地下水,可采取工程措施拦蓄、滞留雨洪资源进行地下水补给。

5 涵养效果预测

灌区视为一均衡区,面积1180 km2,近几年灌溉面积保持在310 万亩左右,设定沙限13%,分别选取25%、50%、75%、90%水平年进行涵养效果预测。

(4)利用下列公式求得剖分单元疏干水量:

利用P-Ⅲ型曲线对灌区1990 年~2013 年渠首工程可引水量进行拟合,可得出不同频率年渠首工程可引水量,见图1,各特征值见表2。

式中:Q 为地下水补给量,m3/a;Q 为地下水排泄量,m3/a;μ 为给水度,这里统一取0.1;F 为均衡区面积,m2;ΔH 为均衡期水位变幅,m;Δt 为均衡期时间长度,a。

具体计算见表3。

箱式变电站采用欧式箱变,为保证进线处熔断器能够在短路电流流过设备时顺利熔断,一次侧高压负荷开关处需要加装熔断器,避免损坏设备。二次侧出线端为了给继保装置提供电流信号,需要加装电流互感器。最后加装无功补偿装置,采用并联电容器组成电容补偿柜,以提高电压质量。

表3 不同水平年不同井渠灌溉比对应水均衡及水位变幅计算

水平年井渠灌溉比田间灌溉水量渠首引水量地下水开采量 Q 补 Q 排 ΔH(亿m3)(亿m3)(亿m3)(亿m3/a)(亿m3/a)(m)25% 0.4 1.96 3.92 0.8 1.75 1.24 0.43 0.77 1.56 3.12 1.2 1.642 1.64 0.0016 50% 0.5 2.81 5.62 1.4 2.15 1.84 0.26 0.64 2.57 5.14 1.64 2.084 2.08 0.003 75% 1.37 2.595 5.19 3.555 2.33 4 -1.41 90% 2.53 2.015 4.03 5.105 2.23 5.55 -2.78

由上表可知,在25%、50%水平年,保证井渠灌溉比分别在0.77、0.64 以下,适当增加渠灌量,即可达到涵养地下水目的;在75%、90%水平年,将渠首可引水量全部利用,灌区地下水位仍会下降,根据实际情况适当减少灌溉量,尽可能少开采地下水,从而减缓地下水的亏空。

6 结论

(1)泾惠渠灌区地下水资源有限,在气候旱化和长期超采地下水的影响下,打破了地下水环境平衡状态,导致本区地下水环境越来越脆弱。因此,认识区域地下水形成、演变等过程十分必要。

(2)在灌区地下水动态变化中,人类因素占主导地位,地下水的开采、地表径流的拦截、农业规模的不断扩大、节水措施的不断改进,进一步加剧了地下水位的不断下降,同时也降低了地下水的补给能力。

(3)在25%、50%水平年主要采用渠灌,增加补给,实现地下水涵养;在75%、90%水平年,适当调整灌溉水量、减少地下水开采,尽可能减少地下水亏空。

为保证采样均匀性以及初始设计点附近的拟合精度,拟采用包含初始设计点(继承点)的继承拉丁超立方采样作为初始采样准则。下面通过一个二维算例验证该采样准则的有效性,比较方法为网格采样(grid sampling)和拉丁超立方采样(Latin Hypercube Sampling, LHS),该二维函数为

(4)灌区要涵养和修复地下水,应实行以丰补歉,以渠养井,以井补渠,丰储枯用,采补平衡的方针,这对于提高本区地下水可持续利用具有重大意义。

[中图分类号] P641.8

[文献标识码] B

文章编号:1673-9000(2020)02-0044-03

[收稿日期] 2019-04-22

[作者简介] 张盼盼(1990-),女,陕西宝鸡人,工程师,主要从事水文水资源方面工作。

文章来源:《陕西水利》 网址: http://www.sxslzz.cn/qikandaodu/2020/0522/339.html

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