关键词咸水;微咸水;开发利用技术;河北沧州
中图分类号 tv213.9 文献标识码a文章编号 1007-5739(2010)02-0321-01
沧州是我国水资源严重短缺的地区之一。全市多年平均地表水资源量为5.74亿m3,地下水资源量为6.7亿m3,扣除重复计算量0.5亿m3,全市多年平均水资源总量为11.94亿m3。全市人均水资源占有量183m3,为全国平均值的8%,河北省平均值的61%。按照国际公认的贫水与非贫水地区定量指标,沧州为绝对贫水区。自20世纪70年代以来,为维持本地区人民的正常生活和生产,不得不大量超采深层地下水和依靠外调水源,经过30多年对地下水的过量开采,致使地下水位持续下降,地下水降落漏斗面积不断扩大,并引发了地面下沉、机井报废、工程设施遭到不同程度破坏、地下水环境恶化等一系列环境地质问题[1]。
沧州特定的水文地质条件,使得浅层咸水、微咸水分布广泛,水量比较丰富,全市总面积14 056km2,其中2~3g/l的微咸水面积4563km2,占总面积的32%,资源量为5.9亿m3,可开采量4亿m3;3~5g/l的咸水分布面积2 085km2,占总面积的15%,资源量为2.6亿m3,可开采量为1.6亿m3;大于5g/l的咸水分布面积1 915km2,占总面积的14%,资源量为2.3亿m3,可开采量为1.2亿m3。
1咸水与微咸水的开发利用现状
由于沧州淡水资源匮乏,供需矛盾突出,为满足工农业生产的需要,从20世纪70年代初就开发利用微咸水。主要应用在咸淡混浇、解决农村人畜饮水、发展水产养殖、城镇居民生活、工业生产、抽咸补淡等方面。
20世纪70年代,首先在沧县创造性地发展了机井组,把深层淡水和浅层微咸水混配后,用于农业灌溉。之后河北省水科院又在南皮县乌马营搞咸水灌溉试点,采取直接利用2~3g/l和3~5g/l的微咸水与咸水,在干旱时给作物浇关键水,能降低土壤溶液浓度,减少土壤溶液渗透压,作物因得到必需的水分补充而增产[3]。据10年定位观测,微咸水、咸水灌溉小麦、玉米连作,产量6 960~8 355kg/hm2,比不灌的旱作增产120%~160%。
2咸水与微咸水的利用技术
2.1咸淡混浇
咸淡混浇就是在现有深井(淡水井)旁,打一眼浅机井(咸水井),利用管道一体化技术,将淡水和咸水通过一个混合罐,按一定比例混合后,进行农田灌溉。按照出水压力条件,浅深井咸淡水混合的方式主要包括无压混合和有压混合2种形式。无压混合是指浅井、深井出水分别进入混合水池,在无压状态下,通过明渠或地下管道输水至田间(图1)。有压混合是指浅井、深井出水分别在有压状态下进入混合水塔(亦称“限压通气管”)或直接通过地下管道(亦称“管道一体化混合”)输水至田间[4](图2)。
目前,把深层淡水和浅层微咸水混配后,用于农业灌溉,取得了显著的经济效益和社会效益。混合灌溉技术成果的应用在沧州市的大部分县、市得到广泛的推广应用,已发展咸淡混浇井组3 000组左右,按每个井供给控制灌溉面积13.33 hm2,灌溉定额按1 800m3,每个井组可节水1/4左右计算,这样,可控制灌溉面积400hm2左右,每个井组年可节约深层地下水1 800万m3左右。
近年来,沧州市为解决东部地区农村饮水困难,采取打一眼咸水浅机井,安装一套水处理设备(总投资在8~10万元),利用电渗析和反渗透技术,可把含盐量3～5g/l的苦咸水,通过淡化工艺脱盐、降氟、净化等,变成小于1.0g/l的淡水,达到国家规定的饮用水标准。每套设备可解决1 000~1 500人的安全饮水问题,到目前该技术已在黄骅、海兴、沧县、东光、吴桥、盐山、孟村、南皮、青县等县市大力推广,并已做为水利部推广项目,目前,沧州市已发展苦咸水淡化站151处,使15万人解决了饮水难的问题。
2.3发展水产养殖
充分利用地下水、咸水、微咸水和咸水淡化后的浓咸水,选择适当水产品种和养殖技术,大力发展养殖业,增加农民收入。目前沧州市海兴县已有利用咸水养殖对虾的经验。
2.4用于城镇居民生活
沧州市的城镇生活用水主要为外调水源和深层地下水,如果将咸水、微咸水用于居民生活洗涤、冲厕、洗车等,可替代生活用自来水的一半。仅沧州市区每年可少用750万m3自来水。还可将咸水用于喷洒道路、消防、游泳池、喷水池、浇灌城市草坪绿地、补充湖塘水体养鱼用水等,目前,沧州市个别小区已有成功的利用经验。
2.5用于工业生产
沧州市规划用于工业的微咸水、咸水量为840万m3。主要用于沧州市区、沧县、黄骅、中捷、大港5个县市的大中小型企业的工业循环冷却水、纺织、铸造及水泥制品等。沧化集团沧井公司23万t pvc厂,为解决水源问题,该厂于1999年投资8 000万元,兴建了由30眼120～250m深咸水井组成的咸水水源地,日淡化咸水1.8万t。原水平均含盐量12.596 g/l,产品水含盐量0.213g/l,各项指标均达到设计要求,完全能满足企业用水需要,为大量集中利用咸水提供了技术与科学依据。
2.6抽咸补淡
在汛期到来之前,抽取地下咸水微咸水,或利用或排走,把地下水位调控到4~5m,能减少潜水蒸发。腾出地下库容,加大汛期降雨入渗,增补地下淡水量,使地下水位提升到1.5~2.0m。这样既可以减少地表径流,又可以淋洗土壤中盐碱,把降雨转化为地下水资源,并淡化地下水。依据南皮县乌马营乡的经验,如此经过15~20年,可使微咸水区域的微咸水基本变为淡水,咸水也发生了明显的淡化。
3小结
咸水微咸水的利用是缓解沧州水资源短缺的一项重要措施,不仅可以节约大量的淡水资源,节省各类开支,还可以提高农作物的产量,促进国民经济的发展,更主要的是咸淡混浇技术的应用,在节约淡水资源、抽取浅层地下咸水的同时,大大改善了水环境,主要表现在以下几个方面:一是保护地下水,抑制沧州地区地下漏斗的发展,缓解由此造成的地面下沉、机井报废、工程设施遭到不同程度破坏、地下水环境恶化等一系列环境地质现象;二是降低城区浅层地下水位,减少咸水对建筑物基底的顶托和腐蚀作用;三是促进农业、工业乃至整个国民经济的发展;四是提高人民群众的生活水平和生活质量;五是促进节水型和环境友好型社会的发展;六是调控加大地表水的入渗量,淡化浅层地下水。 编辑
4参考文献
[1] 胡荣花,冯听雨.充分利用咸水、微咸水改善沧州水环境[j].地下水,2009(5):58-59.
[2] 方生,代文元.华北平原有咸水区雨洪控制利用[j].南水北调与水利科技,2003,1(1):38-43.
[3] 刘玉春,安秀容,杨路华.河北省微咸水利用潜力分析[j].科学与工程技术,2006(1):13-15.
[4] 李青霞,徐红蔚,王秀敬.山东省咸水资源开发利用与治理措施研究[j].山东水利,2008(7):23-24.
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