河北省地下水超采綜合治理中的坑塘設計

□趙一丞

河北省地下水超采綜合治理中的坑塘設計

□趙一丞

坑塘是地下水超采綜合治理地表水工程中的重要蓄水建筑物，總結坑塘布置的設計原則、設計方法及設計步驟，為相關設計提供借鑒與參考。

坑塘；設計原則；步驟

河北省80%以上農田是井灌區，農業灌溉用水占河北省經濟社會年用水總量的70%以上，全省超過1000km2的深層水漏斗有5個。2014年河北省啟動地下水超采綜合治理試點工作。地下水超采綜合治理措施分為調整種植結構、農藝節水、高效節水、地表水工程及地表水與微咸水混澆等。本文主要研究地下水超采綜合治理中非持續性水源下地表水工程中的坑塘設計。

非持續性水源下地表水工程主要分為輸水工程、蓄水工程、揚水站及田間工程4部分。水源供水期，輸水工程將水引至蓄水工程（坑塘及部分河渠）；非灌溉期間，蓄水工程儲蓄水量；灌溉期間，揚水站從蓄水工程揚水至田間工程，進行農業灌溉。

坑塘在地下水超采綜合治理中具有重要作用?？犹磷鳛樾钏ㄖ?，其興利庫容及蓄水效果決定了控制地塊農作物的灌溉保證率；坑塘工程在地下水超采綜合治理工程中占有較大的投資比例；坑塘布置會影響項目運行期的管理。

1.坑塘布置及設計原則

（1）坑塘布置應滿足各村莊坑塘單獨使用，不應跨村控制地塊。

（2）坑塘位置應根據村莊的耕地分布和現狀確定。

（3）坑塘的控制地塊面積不宜太大，采取就近原則合理劃分控制地塊。

（4）選擇現狀條件較好的坑塘進行清淤擴挖，合理深挖；不占耕地或少占耕地，可占用周圍閑置土地進行規整擴挖。

（5）村莊的不同坑塘可根據需要在坑塘間埋設混凝土管道，實現聯合使用。

（6）村莊內現狀無坑塘，可優先選用附近河渠蓄水、進行灌溉。

下面利用邊值關系和初始條件求解色散關系和待定系數.將界面兩邊的電場、磁場用下標1、2區別，對該模型而言，沒有自由電荷和自由電流，邊值關系為[15]：

（7）考慮坑塘周邊建筑物安全，坑塘頂邊緣應盡可能遠離既有建筑物。

（8）除非影響坑塘安全，原則上不對坑底進行回填。

2.坑塘設計方法

地下水超采綜合治理中坑塘設計方法如下：

（1）坑塘庫容盡量控制在1萬m3以上，能聯合運用的坑塘庫容可適當調整。

（2）考慮坑塘生態環境及養殖需要，坑塘設計宜考慮1m3死庫容。

（3）坑塘上口邊線高低起伏對坑塘蓄水能力產生影響。若情況允許，可利用開挖土對上口邊線高程較低部位適當進行回填。

（4）邊坡設計。根據地質資料及坑塘現狀情況，合理確定坑塘邊坡。邊坡整治以削坡為主，當現狀邊坡較陡且無放坡空間時，適當回填夯實至設計邊坡，避免大土方量邊坡回填、減少蓄水量。

（5）坑塘防滲。綜合考慮工程投資，根據地質及地下水情況，適當對坑塘防滲處理。

（6）安全防護設計。應在坑塘周邊設安全隔離防護設施，設置安全警示牌。建議地方政府組織宣傳安全知識，以避免發生安全事故。

3.坑塘設計步驟

坑塘設計可分為農業灌溉用水計算、坑塘結構計算兩大步驟。

3.1 農業灌溉用水計算

①確定項目區及灌溉片區位置。

②項目區作物種植結構。根據《國民經濟統計資料》及當地政府部門提供的有效資料，確認項目區村莊數量、耕地面積及主要農作物、種植比例等。

③灌溉制度。

依據河北省地方標準《用水定額》（DB13/T1161-2009），并參照《河北省主要農作物灌溉定額》，綜合分析確定主要作物凈灌溉定額，計算項目區內綜合灌溉定額。

④農業毛需水量計算

根據耕地面積和作物組成，確定耕地毛灌溉需水量。

毛灌溉需水量=耕地面積綜合灌溉定額

⑤蓄水量計算

根據項目區耕地面積、綜合灌溉定額及損失系數（灌溉水利用損失系數、坑塘蒸發滲漏損失系數）可計算出坑塘需供給田間灌溉的水量。

3.2 坑塘結構計算

根據灌溉面積所需毛灌溉水量及坑塘復充次數等因素綜合分析確定以下各數據作為坑塘的設計參數。

①興利庫容?？犹量刂频貕K農作物田間灌溉毛需水量，作為坑塘興利庫容。

②最高蓄水位。為防止土壤鹽堿化，坑塘蓄水位一般控制在地面高程以下1.0～1.5m。綜合分析坑塘供水干支渠最高蓄水位及坑塘地形條件，確定坑塘最高蓄水位。

③坑塘邊坡。根據坑塘設計方法確定坑塘邊坡。

④坑塘興利坑底高程。根據坑塘現狀、興利庫容、最高蓄水位、坑塘邊坡，經試算，確定坑塘興利坑底高程。

⑤坑塘底高程。根據興利坑底高程，考慮1.0m死水深，確定坑塘底高程。

⑥進行邊坡穩定計算，復核坑塘邊坡的合理性。

⑦坑塘總庫容。根據以上參數確定坑塘總庫容。

4.結語

坑塘設計在地下水超采綜合治理項目中起著重要作用，其設計原則、方法、步驟制定的合理與否直接影響到治理效果。

河北省地下水超采綜合治理實行3年多來，擴容整治坑塘1015個,蓄水效果顯著。試點區淺層地下水埋深下降速率減緩，深層地下水60%的面積呈現回升態勢?！?/p>

2017-10-18

趙一丞，男，漢族，河北省水利水電勘測設計研究院，工程師。