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第 2 楼

2 超采地下水的负效应

　　由于超采引发的地下水环境的改变，导致了一系列环境地质问题，如地面沉降、地面塌陷、咸水及海水侵入淡水含水层以及地下水水质恶化等。以地面沉陷为例，河北平原中东部地区，自20世纪70年代以来，因深层淡水的大规模开采，已导致大面积的地面沉降。据1995年统计，沉降量大于0.2 m的面积为42 120 km2，沉降大于0.5 m的面积为6 340 km2, 沉降大于1.0 m的面积为755 km2[1]。北京东郊、天津、沧州、冀枣衡、德州等地漏斗已连成一片，造成了北京、天津、沧州等城市地面沉降。天津市尤为严重，累计沉降大于1.5 m的面积已达112 km2，市区漏斗中心沉降已达2.69 m。由此可见，地下水环境的负面演化对人类生态环境和社会经济的持续发展都会产生深远影响。

　　长期持续的地下水过量开采，导致了华北平原浅层和深层地下水位的下降。过去30年间，华北地区山前平原的大部分农村地区甚至冲、洪积扇的平原部分地区，地下水位下降超过了15 m。在城市和井灌区，地下水位的下降幅度大于其他地区。华北平原地下水枯竭地区分布非常广泛。

　　地下水开采量的迅猛增加，不仅造成了地下水位的下降，也使地下水流场发生了巨大变化。华北平原（河北）开采的是第Ⅰ、Ⅱ含水组的浅层淡水和第Ⅲ含水组的深层淡水。据华北平原（河北）长期观测资料分析，地下水流场已发生不利的变化。1975—1995年间，河北平原区域地下水位急剧下降，其中浅层地下水位由平均5.88 m降至11.88 m，深层地下水位由平均7.37 m降至30.25 m。形成了石家庄漏斗、冀枣衡漏斗、沧州漏斗等十余个大小不等的浅、深层漏斗，或浅、深层叠置的地下水位降落漏斗，漏斗面积占河北平原总面积的20％。

　　由于人类的过量超采地下水，加剧了地下水系统的水分循环，人为环境物质通过大气－土壤－地表水系统对地下水环境的输入，使地下水（特别是浅层地下水）容易遭受有毒、有害物质的污染；同时，随着城市污水、工业废水的排放及污水灌溉，造成了地下水水质污染。据最新统计，大约50％的地下水含水层遭受了不同程度的污染。华北平原的沿海地带，由于过量开采地下水导致的地下水位的下降，使得咸、淡水界面向陆地推进。20世纪70年代以来，华北地区胶东出现海水入侵，以后逐渐加剧，80年代达到高峰。

3 南水北调重大生态效益之一在于对地下水回灌的作用

　　从1970年开始，我国就已开始进行人工回补地下水的试验。华北平原古河道十分发育，有巨大的地下蓄水库容或场所。适用的地下水回补技术主要包括地面入渗、回补池、回补渠，泄洪和钻孔注水等，可用的回补水源包括河川径流、洪水径流。但是苦于华北平原的河川径流、洪水径流非常少，巨大的地下蓄水库容无水可装。按“有河则干”与“有水则污”的说法，即使有水也是污水，不可用于回灌。南水北调实施后，将为华北地区提供大量的水源，不仅为城市、工业供水，促进经济、社会发展，而且还为地下水的回灌提供了条件。

　　根据南水北调规划设计[5]确定的调水规模，东线工程与中线工程分别从长江下游和长江中游汉江引水，它们的最终规模分别是148亿m3和130亿m3，共计278亿m3，相当于海河片现状供水量的40％左右，相对而言，新增供水的数量将不算少。考虑到南水北调工程完工以后，长期向华北输水的作用，干渠沿岸与沿渠的引水区，地下水将会得到渗水的回补。虽每年渗水数量不大，但年复一年地长期回补能使原来被超采的地下含水层逐渐恢复。这是一个自然而漫长的过程，其潜在效应不可忽视。应当计入南水北调工程的生态、环境效应中。现行的南水北调工程供水对象主要是城市与工业。但值得提出的是，城市生活与工业生产用水相对农业灌溉用水来说，对水量的消耗是非常低的。城市工业的废污水数量一般要占取（新）水量的70％左右。按东、中线最终调水的规模计算，将来废污水的排放量估计可以达到120亿m3左右。这一可观数量废污水必将要预处理回收，可作为再生水加以利用：一部分用作城市的杂用水和工业的回收重复利用；另一部分用于回灌地下水，恢复地下水位，增强地下水循环的可再生性。

　　借鉴美国加州的地下水回灌经验，调水与当地水、地表水与地下水统一调度管理，实行联合利用。从体制上发展了“水银行（Water Bank）”的方式。水银行是与调水有关的一种机制。水银行与金融中的银行类似，可以存贮与提取。建立起水的市场型转化，州政府向水的自愿出售者买水，并配给城市与农村用户的急需、鱼类与野生生物的需求。实行地下水人工回灌与地表水、地下水联合利用。例如洛杉矶大都市的西部流域城市水资源区（West Basin Municipal Water District）为恢复地下水，并防止海岸区海水向内陆的入侵，发展了人工地下水的回灌，回灌的水源包括引水与利用污水处理厂回收处理好的水。回灌方式是利用砂、砾石河道（开渠）引渗，同时利用入渗井把污水处理厂加收处理后的水进行灌注。在区内回灌注入井共布设25眼。由于选择了较清洁的水与向砂、砾层注水，入渗的效率可达到每天2 743.2 mm左右。效果很好，每年可回灌1 233万m3。注水的成本大约0.32美元1 m3。

4 结语

　　在华北平原地区地表水资源短缺，地下水在经济、社会可持续发展中具有举足轻重的作用。由于长期持续的地下水过量开采，已经导致了地下水位大幅下降、地下水流场发生变异、地下水位降落漏斗、地面沉陷、海水入侵淡水含水层、地下水质污染等环境地质灾害。目前，华北平原大部分地区的地下水位仍以每年1 m的速度下降，地下水资源面临无以为继和枯竭的危险，为此，应采取强有力的措施，遏制地下水的过量开采，实现地下水资源的持续利用，支持经济社会的可持续发展。南水北调的实施将为华北地下水的修复创造条件。因此该文提到南水北调工程这一重要的潜在生态效益的发挥，似可作为今后工程的参考。此外还必须指出，调水工程应与大力推行节水相结合。通过节水减少井灌区地下水的开采，实际是节水与调水异曲同工。在河北省科技厅支持下，开展的该节水项目（49890330）已展示了节水的巨大潜力。在栾城的示范区，通过农艺节水，可望减少开采100 mm的地下水并获取高产1 000 kg的粮食，称其为“节100打1 000”。总之，笔者坚信：按照中央“三先三后”的调水方针，充分发挥南水北调工程的生态效益，长期发展地下水的回灌，同时大力推行农艺节水，那么目前所面临的水危机问题将会得到最终的解决。

参考文献：

[1] 张宗祜，沈照理，薛禹群，等.华北平原地下水环境演化[M]. 北京:地质出版社，2000.

[2] 贾金生，刘昌明华北平原地下水动态及其对不同农业开采量响应的计算[J]地理学报， 2002,（2）：201－209.

[3] Liu Changming，Yu Jingjie, Eloise Kendy Groundwater Exploitation and Its Impact on the Environment in the North China Plain [J] Water International, Vol. 26, (2), 265－272.

[4]斯蒂芬·福斯特,等.华北平原地下水灌溉农业的评估和可持续发展.世界银行、全球水伙伴地下水管理指导组，2002.

[5]张国良.对南水北调工程调水规模的几点认识[J]. 中国水利，2002，(10): 120－123.

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