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走近地下水

2019-10-24 09:04  来源:中国水利报

什么是地下水?

地球上有近14亿立方公里的水,其中海水和咸水占绝大部分,98%以上的淡水或处于地球两极的冰盖或深埋于地下。地球上的水一直在不停循环,其中一部分在海洋、大气和地表流转,另一部分会进入地下成为地下水,地下水中的大部分最终会汇入海洋。

地下水(Ground Water),是指赋存于地面以下岩石空隙中的水,狭义上是指地下水水面以下饱和含水层中的水。在国家标准《水文地质术语》(GB/T 14157—1993)中,地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。地下水可简单分为浅层地下水(地表下60米左右)和深层地下水(地表下1公里左右),目前地下水饮用水水源主要取自深层地下水。

 

为何要合理开采地下水?

地球上的淡水储量仅占全球总水量的2.53%,其中68.7%又属于固体冰川;液态淡水资源包括地下水、湖泊、河流和沼泽水。其中,地下水绝大部分都无法取得。

绝大多数地下水都在岩石和地下物质之间的空隙里,更像海绵中的水。在地表以下的一定深度处,土壤和岩石颗粒之间的空间完全被水填充,从而形成含水层,如果在这个含水层打一口井,就可以抽取地下水。

人们能开采多少地下水,一方面取决于地下含水层的储水量,同时也取决于含水层的渗透率。地下水运动的方向和速度取决于含水层的各种特征和地下岩石的限制层(水难以穿透的地方)。如果岩石具有允许水相对自由地通过的特性,那么地下水可以在几天内移动很长的距离。若地下水沉入更深层的含水层,就需要数千年的时间才能回到地表环境,甚至变成“化石水”。

由于地球上各个地区的气候条件差异巨大,一些地方极为干旱,不得不开采地下水以满足生产生活需要。不过,对地下水的开采应符合科学规律,如果地下水过量开采又长期得不到循环补充,将酿成严重后果。超量开采地下水有可能导致相应区域地下水资源枯竭、地下空洞和地表塌陷,还可能导致地表土壤盐渍化、地下水水质污染等严重后果,因此应珍惜和科学利用地下水资源。

 

中国地下水开发有多长历史?

中国是世界上开发利用地下水最早的国家之一。水井的开凿利用(浙江省余姚市河姆渡村的木结构水井)可上溯到7000年前的仰韶文化时期。汉朝四川自贡地区在中生代坚硬岩层中开凿了深达百米以上的自流井以汲取盐卤水,比法国和意大利12世纪出现的自流井至少要早千年。中国西北干旱地区的“坎儿井”有悠久的使用历史,至今仍不失为当地引用地下水灌溉的有效方法。20世纪50年代以来,各地均不同程度开发利用了地下水作为城市生活用水和工农业用水的主要水源。

改革开放以前,许多地方地下水水位离地面只有几米,用手压井就可以提上来。20世纪80年代起,地下水水位每年下降0.5~1米,需用潜水泵提水。进入新世纪,情况急转直下,钻井深达几十米,每年有60亿~80亿吨地下水超采,其中多是难以恢复的深层地下水。

由于地下水易抽取、难补给的特殊性,经过近几十年的开发利用,全国有20多个省(自治区、直辖市)存在地下水超采问题。地下水超采,引发地下水水位下降、地面沉降、地裂缝、湖泊湿地萎缩、泉水干涸、海水入侵、地下水水质恶化等一系列生态环境问题。

 

如何看待华北地下水超采现象?

据测算,自20世纪70年代大规模开始机井灌溉以来,华北地区地下水储存量已累计亏损1800亿立方米。除浅层地下水超采外,补给条件较差的深层地下水超采更为严重。以河北省为例,《2012年河北省地质环境状况公报》显示,全省共有地下水降落漏斗26个,其中漏斗面积超过1000平方公里的有7个。2014年国家启动实施河北省地下水超采综合治理试点工作。通过3年试点,河北实现农业地下水压采约20亿立方米,南水北调受水区城市地下水开采量减少7亿立方米。这两项相加,占河北超采量近一半,但目前距离地下水采补平衡仍有缺口。

“先天不足”也是华北地下水超采治理面临的现实瓶颈。华北是我国人均水资源量最少的地区,国家973计划项目“海河流域水循环演变机理与水资源高效利用”研究表明,按照超采治理前的地下水开采强度,京津冀地区降水需达748毫米时,才能实现地下水采补平衡,而当地多年平均实际年降雨量仅540毫米。

可见,地下水超采的直接原因是开采量超过了补给量,但本质是区域经济社会发展带来的水资源压力超过了其承载能力。华北地区不仅地下水严重超采,且河湖生态环境需水全面亏缺,造成系统性失衡问题。

2019年年初,水利部、财政部、国家发展改革委、农业农村部联合印发《华北地区地下水超采综合治理行动方案》,明确了“节、控、调、管”四项治理措施,即强化节水、实行禁采限采、调整农业种植结构、充分利用当地水和外调水置换地下水开采。这四项措施相互配合,缺一不可。在这些措施中,强化节水是前提;禁采限采是保障;种植结构调整和外调水置换是关键,也最为迫切。其中,2019年计划向21条河湖进行补水,已补水21亿立方米,基本达到年度补水22亿立方米的目标。

(中国水利报 滕红真)