談海河流域地下水資源狀況和保護對策范文

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摘　要：為研究海河流域地下水資源管理和保護的有效措施，本文分析了2000年以來海河流域地下水資源狀況,以及影響地下水資源主要因素的作用。從自然條件的角度研究了地下水資源量與降水量的響應(yīng)關(guān)系，從人類活動影響角度分析了地下水供水量和地下水水位的變化趨勢，并分析了外調(diào)水對地下水置換的作用。結(jié)果表明，近年來海河流域地下水資源量減少明顯，地下水供水量雖然總體呈減少趨勢，但開發(fā)利用程度依然很高，地下水水位與開發(fā)利用程度相關(guān)關(guān)系明顯。同時，近年來隨著南水北調(diào)工程通水，外調(diào)水對地下水置換作用明顯。以此為基礎(chǔ)，提出了海河流域地下水資源管理和保護的對策。

關(guān)鍵詞：地下水資源；地下水水位；供水量；資源保護；海河流域

20世紀60年代以來，伴隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展，海河流域水資源需求增長較快。從2000年以來的海河流域歷年水資源公報統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，地下水資源支撐了一半以上的用水需求。由于長期過度開采，流域地下水資源衰減，地下水總儲量急劇減少[1]。研究表明，人類活動致使區(qū)域地下水補給、徑流和排泄條件均發(fā)生了變化[2]，而大規(guī)模開采地下水資源，使海河流域13.2×104km2的平原區(qū)淺層地下水水位在1959年至2013年期間累計下降10.99m[3]，該區(qū)域地下水資源的開發(fā)利用處于不可持續(xù)狀態(tài)[4]，在流域平原區(qū)產(chǎn)生了嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，如地面沉降、地下水漏斗擴大、水質(zhì)惡化、咸水入侵等[5]，加之海河流域地下水脆弱性比較嚴重，地下水資源危機已顯現(xiàn)[6]。總之，海河流域地下水資源問題應(yīng)當引起高度關(guān)注，有必要對近年來特別是進入21世紀以來的地下水總體狀況以及人類活動對地下水的影響進行探討，為地下水資源管理和保護提供參考。

1海河流域地下水資源總體情況

1.1地下水資源量總體情況

據(jù)海河流域2000—2019年水資源公報，2000年以來，流域地下水資源量平均為224×108m3，與1956年以來的多年平均水資源量相比明顯減少，減少15%以上（圖1）。近20年中的18個年份地下水資源量少于多年平均水平，占比90%。僅有2012年、2016年在多年平均水平以上，主要是因為該兩年降水量均在600mm以上，比多年平均降水量增加一成以上。盡管如此，此兩年的地下水資源量也僅是略高于多年平均水平，分別僅比多年平均值高6%、3%。近20年來，降水量高于多年平均降水量的年份有7年，其中有5年地下水資源量低于多年平均水平。以上分析表明，2000年以來，海河流域地下水資源量常年維持較低數(shù)值，即使在豐水年，轉(zhuǎn)化成的地下水資源量依然較少。流域地下水總體呈現(xiàn)水量少，且資源轉(zhuǎn)化率不高的特點。

1.2對降水的響應(yīng)

點繪近20年海河流域年平均降水量與年度地下水資源量的關(guān)系表明，作為主要的地下水補給源，降水量與地下水資源量呈現(xiàn)出較好的正相關(guān)關(guān)系（圖2）。二者線性相關(guān)系數(shù)R為0.95。年降水量在400mm左右時，地下水資源量約為150×108m3，降水轉(zhuǎn)化為地下水資源的比例約為11.7%；年降水量在600mm左右時，地下水資源量約為280×108m3，降水轉(zhuǎn)化成地下水資源的比例約為14.6%。因此，降水是影響海河流域地下水資源量最主要的因素。此外，海河流域降水轉(zhuǎn)化成地下水資源的比例不高。

2地下水資源供水變化趨勢

2.1地下水供水情況

海河流域地下水供水量近20年總體呈明顯減少趨勢（圖3）。2000—2007年間地下水供水量在250×108m3以上，維持在較高水平。2008—2012年間基本維持在230~240×108m3之間，比以往有所減少。2014年年底南水北調(diào)中線通水后，下降趨勢較為明顯，到2019年流域地下水供水量減少至160×108m3。南水北調(diào)通水后，海河流域使用的外調(diào)水逐年增加。2014年引黃和南水北調(diào)供水量約40×108m3，到2019年引黃和南水北調(diào)供水量約110×108m3。期間，海河流域?qū)Φ叵滤拈_采量呈現(xiàn)出逐年明顯減少的趨勢。因此，在總體缺水的形勢下，外調(diào)水對海河流域地下水的置換作用十分明顯。

2.2地下水供水比例

與地下水年供水量變化趨勢相似，地下水供水量占海河流域總供水量的比例總體也呈下降趨勢（圖4）。2000—2013年，地下水供水比例基本保持在60%以上，較為穩(wěn)定。2014年之后所占比例呈明顯下降趨勢，到2019年，地下水供水量占總供水量的42%。與此同時，隨著南水北調(diào)中線通水，外調(diào)水在總供水量中所占比例逐年上升，從2014年的11%上升到2019年的29%。2014年之前，深層地下水供水量在地下水總供水量中占比在20%以上，其中，2002年占比最高，為28.7%；2014年后降至20%以下，且占比逐年遞減，2019年占比降至14.2%。因此，南水北調(diào)對優(yōu)化海河流域供水結(jié)構(gòu)，改善地下水高強度開采的狀況具有十分重要的作用。

2.3地下水開發(fā)利用程度

20世紀70年代以來，華北地區(qū)地下水開采量快速增加[7]，海河流域地下水開發(fā)利用程度長期維持在很高的強度。近20年來地下水開發(fā)強度依然很高，直到近年來才有所緩解，地下水年供水量與各年地下水資源量的對比如圖5所示。過去20年，地下水總供水量與地下水資源量的比值為1.03，地下水開采總體仍為“入不敷出”狀態(tài)。特別是2011年之前，流域地下水供水量一直高于當年地下水資源量，當年地下水資源量基本處于“吃干喝凈”狀況，且地下水儲量資源一直被開采，因此超采現(xiàn)象明顯。2012年之后，地下水開采形勢有所緩和，地下水總供水量與地下水資源量的比值下降至0.84。每年地下水供水量基本在當年地下水資源量以下，僅在2014年降水量極少的年份超過了當年地下水資源量。2016年和2018年地下水供水量與地下水資源量的比值最小，分別為0.70、0.68。因此，雖然近年來地下水開采強度總體呈減小趨勢，但仍有較大的壓采空間。

3地下水水位和漏斗區(qū)變化趨勢

由于多年高強度開采，海河流域地下水水位下降的面積占平原區(qū)面積比重較高，地下水水位一直呈現(xiàn)下降趨勢。2019年水位降幅超過0.5m的面積為5.54×104km2，占流域整個平原區(qū)面積的49%。20年以來，每年均有地下水水位下降的區(qū)域。下降區(qū)面積同地下水開發(fā)利用程度呈現(xiàn)出較明顯的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R為0.73（圖6）。隨著地下水供水量占地下水資源量比例的提高，水位下降區(qū)面積總體呈直線增大趨勢。因此，地下水開采強度對地下水水位具有十分重大的影響。近20年來，海河流域地下水漏斗區(qū)總體仍呈擴大趨勢（圖7）。2000—2004年漏斗區(qū)面積增大較快，從2000年的1.8×104km2增至2004年的2.8×104km2。此后，2005—2013年漏斗區(qū)面積較為穩(wěn)定，維持在2.9×104km2左右。2014年之后漏斗區(qū)面積保持在歷史最高值，超過3.5×104km2。流域地下水水位下降趨勢尚未得到根本遏制。

4對策措施

基于以上分析，海河流域地下水補給主要受天然降水影響，在排泄端受人類開采活動影響十分顯著，控制地下水開發(fā)利用程度極為重要。應(yīng)采取多種措施，系統(tǒng)推進海河流域地下水保護和治理，遏制地下水高強度開采態(tài)勢和地下水水位下降趨勢。一是從需求端控制用水總量需求。繼續(xù)實施華北地區(qū)地下水超采綜合治理，重點加快推進農(nóng)業(yè)地下水綜合治理工作，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，增加節(jié)水作物比例，壓減地下水開采量。持續(xù)開展國家和各省節(jié)水行動，強化海河流域節(jié)水控水，推進農(nóng)業(yè)節(jié)水增效、工業(yè)節(jié)水減排和生活節(jié)水降損，深入挖掘海河流域節(jié)水潛力。二是從供給端優(yōu)化供水結(jié)構(gòu)。堅持開源與節(jié)流相結(jié)合，充分利用中線一期工程、東線一期北延應(yīng)急供水工程，以及引黃入冀補淀工程、萬家寨引黃入晉工程，保障和增加外調(diào)水水量，進行地下水開采置換，減少地下水開采。鑒于海河流域長期缺水導致的包氣帶增厚、河道水流下滲強烈的特點，結(jié)合京津冀協(xié)同發(fā)展六河五湖綜合治理與生態(tài)修復等行動，持續(xù)實施大清河、南運河、白洋淀等重要河湖生態(tài)水量調(diào)度，通過河湖補水回補地下水。三是從管理端實行動態(tài)預(yù)警。構(gòu)建地下水水位監(jiān)測網(wǎng)，加快推進國家地下水監(jiān)測二期工程建設(shè)，重點加密地下水超采區(qū)、生態(tài)補水區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)等特殊類型區(qū)監(jiān)測站點。構(gòu)建地下水動態(tài)分析評估和預(yù)警系統(tǒng)，建立地下水數(shù)字流場模型，實現(xiàn)區(qū)域地下水水位預(yù)測預(yù)警，為地下水超采治理提供信息化支撐。

5結(jié)語

對于海河流域的地下水，降水補給因素難以控制，目前唯有控制和引導人類活動，尤其要通過綜合施策控制地下水開采量，遏制地下水位下降趨勢。對于各種措施作用的量化，也有待進一步通過地下水模擬進行研究，為制定更精確的地下水綜合治理方案提供依據(jù)。

作者：周根富 解文靜 單位：江蘇省水利防汛物資儲備中心 水利部海河水利委員會