对既保冬小麦产量又防承压水耗竭的灌溉策略之探讨

李佩, 任理. 对既保冬小麦产量又防承压水耗竭的灌溉策略之探讨[J]. 水文地质工程地质, 2022, 49(4): 207-214. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202204027
引用本文: 李佩, 任理. 对既保冬小麦产量又防承压水耗竭的灌溉策略之探讨[J]. 水文地质工程地质, 2022, 49(4): 207-214. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202204027
LI Pei, REN Li. A study of the irrigation strategy to maintain winter wheat production and prevent confined groundwater depletion[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2022, 49(4): 207-214. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202204027
Citation: LI Pei, REN Li. A study of the irrigation strategy to maintain winter wheat production and prevent confined groundwater depletion[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2022, 49(4): 207-214. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202204027

对既保冬小麦产量又防承压水耗竭的灌溉策略之探讨

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(42002252);国家公益性行业(农业)科研专项/农业部行业计划项目(201303133)
详细信息
    作者简介: 李佩(1991-),女,讲师,硕士生导师,主要从事水土资源与环境管理的模拟研究。E-mail:lipei2022@chd.edu.cn
    通讯作者: 任理(1959-),男,教授,博士生导师,主要从事土壤物理学与农业水文学的研究。E-mail:renli@cau.edu.cn
  • 中图分类号: S512.11;S274

A study of the irrigation strategy to maintain winter wheat production and prevent confined groundwater depletion

More Information
  • 我国深层地下水超采最严重的区域当属华北平原的河北省黑龙港地区,该区域的深层承压含水层面临枯竭的安全风险。然而,黑龙港地区作为我国优质冬小麦的重要产区和河北省冬小麦的主产区,肩负着河北省确保冬小麦这一重要口粮稳产的责任。因此,冬小麦生育期的灌溉策略必须在区域尺度上兼顾深层地下水的禁采和冬小麦产量的稳定,这也是当前黑龙港地区这个“华北平原地下水超采综合治理行动方案”重点实施区域的有关部门所亟需的。本文基于分布式农业水文模型的模拟研究及进一步的估算,表明:就黑龙港地区整体而言,在现状灌溉情形下冬小麦生育期多年平均所用的深层地下水开采量和其他用途的深层地下水开采量分别约为9.62×108 m3和12.47×108 m3。考虑到该区域生活和工业所用的深层地下水开采量目前大多已被南水北调中线工程的引水所置换,我们建议:进一步增加“南水北调东线一期工程北延应急供水工程”和“引黄入冀补淀工程”置换黑龙港地区冬小麦井灌所用深层地下水的水量,以满足外调引水9.62×108 m3用于冬小麦生育期进行渠灌的需求,如此才能既确保该地区冬小麦稳产又遏制深层地下水的超采态势。若外调引水量只可以分别满足在冬小麦生育期灌水3次、2次和1次的灌溉定额,则每年在冬小麦生育期所需的外调引水量分别约为8.21×108 m3、5.47×108 m3和2.74×108 m3。然而,与现状灌溉情形相比,冬小麦总产将分别减少约8%、34%和56%。总之,本研究可为相关部门就兼顾禁采深层地下水与稳定冬小麦产量而规划外调引水方案提供一定的参考。

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  • 图 1  现状灌溉情形下黑龙港地区各县(市)在模拟时段内多年平均的冬小麦生育期灌溉所用的深层地下水开采量和其他用途的深层地下水开采量

    Figure 1. 

    图 2  不同的限水灌溉情景与现状灌溉情形相比黑龙港地区各县(市)在模拟时段内多年平均冬小麦产量的变化量及变幅和冬小麦生育期灌溉所用深层地下水开采量的变化量及其削减量占深层地下水总开采量之比

    Figure 2. 

    表 1  估算的黑龙港地区范围内在模拟时段多年平均的深层地下水开采量

    Table 1.  Estimated average exploitation amount of deep groundwater during the simulation period in the Heilonggang region

    区域模拟时段内多年平均的
    冬小麦生育期在现状灌溉
    情形下所用的深层地下水
    开采量/(104 m3
    其他用途的深层地下水开采量/(104 m3深层地下水
    开采量/
    (104 m3
    廊坊地区*6577893715514
    保定地区*385236497501
    沧州地区266433520161844
    衡水地区394345009689530
    邢台地区*94381963929077
    邯郸地区*10300722517525
    黑龙港地区96244124747220991
    注:*表示的这些地区为各自包含在黑龙港地区内的区域。
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    表 2  估算的黑龙港地区范围内模拟时段冬小麦生育期在限水灌溉情景下多年平均的井灌所用深层地下水开采量

    Table 2.  Estimated average deep groundwater exploitation for winter wheat irrigation under the limited irrigation scenarios during the simulation period in the Heilonggang region

    区域模拟时段内多年
    平均的冬小麦生育期限水灌溉3 次
    所用的深层地下水
    开采量/(104 m3
    模拟时段内多年
    平均的冬小麦生育期限水灌溉2 次
    所用的深层地下水
    开采量/(104 m3
    模拟时段内多年
    平均的冬小麦生育期限水灌溉1 次
    所用的深层地下水
    开采量/(104 m3
    廊坊地区*512334151708
    保定地区*304020271013
    沧州地区27382182559127
    衡水地区310152067710338
    邢台地区*745349682484
    邯郸地区*810554032702
    黑龙港地区821185474527372
    注:*表示的这些地区为各自包含在黑龙港地区内的区域。
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    表 3  估算的黑龙港地区范围内模拟时段冬小麦生育期在限水灌溉情景下多年平均的冬小麦产量及其与现状灌溉情形相比的变幅

    Table 3.  Estimated average winter wheat yield and the variation under the limited irrigation scenarios during the simulation period compared with the current irrigation schedule in the Heilonggang region

    限水灌溉情景区域单产量总产量
    产量/(kg·hm−2变幅/%变化量/(kg·hm−2产量/(108 kg)变幅/%变化量/(108 kg)
    灌水3次廊坊地区*3354−22−9202.99−21−0.81
    保定地区*3678−20−9323.37−20−0.86
    沧州地区47201250717.06101.55
    衡水地区5064−9−50813.67−9−1.39
    邢台地区*3362−21−8994.77−21−1.28
    邯郸地区*4365−17−9078.66−17−1.74
    黑龙港地区4258−9−44550.52−8−4.53
    灌水2次廊坊地区*2429−43−18452.16−43−1.63
    保定地区*2682−42−19282.46−42−1.76
    沧州地区3393−19−82012.19−21−3.32
    衡水地区3612−35−19609.77−35−5.29
    邢台地区*2299−46−19623.27−46−2.78
    邯郸地区*3235−39−20376.49−38−3.91
    黑龙港地区3056−35−164736.34−34−18.69
    灌水1次廊坊地区*1429−67−28451.27−67−2.53
    保定地区*1623−65−29871.49−65−2.74
    沧州地区2410−43−18038.59−45−6.92
    衡水地区2565−54−30076.95−54−8.11
    邢台地区*1359−68−29021.94−68−4.11
    邯郸地区*2082−61−31894.22−59−6.18
    黑龙港地区2033−57−267024.46−56−30.59
    注:*表示的这些地区为各自包含在黑龙港地区内的区域。
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出版历程
收稿日期:  2022-04-11
修回日期:  2022-06-08
刊出日期:  2022-07-25

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