廊坊市地下水資源可持續(xù)利用的主要問題及對策分析

胡景鵬,何 平

(1.河北省衡水水文水資源勘測局,河北衡水 053000;2.河北省廊坊水文水資源勘測局,河北 廊坊 065000)

1 廊坊市水資源現(xiàn)狀

廊坊市位于華北平原東北部,京津兩大城市之間,全市國土面積6429 km2,總?cè)丝?413萬人,耕地 36.8萬 hm2。全市多年平均水資源總量為 8.041億 m3,人均水資源量為195m3,耕地平均水資源量占有量為2 115m3/hm2,均低于全省平均值,人均水資源遠(yuǎn)低于國際公認(rèn)的水資源極度緊缺標(biāo)準(zhǔn) 500m3。[1]

廊坊市無地表水可以利用,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水全部開采地下水,隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活條件的提高,需水量越來越大,造成地下水多年來一直處于超采狀態(tài),多年平均超采量 2.712萬 m3,已形成多處地下水降落漏斗。根據(jù)廊坊市地下水觀測資料分析,廊坊市淺層地下水降落漏斗主要分布在全淡水區(qū),目前探明的淺層地下水降落漏斗有固安、霸州漏斗區(qū)和三河漏斗區(qū);深層地下水降落漏斗主要分布在有咸水區(qū)和城市中心區(qū),目前探明的有大城農(nóng)業(yè)開采型漏斗區(qū)和廊坊市區(qū)工業(yè)、生活開采型漏斗區(qū)。由于長期掠奪性開采和地下水補(bǔ)給的嚴(yán)重不足,以上各個漏斗已全部發(fā)展為常年性漏斗。[2]

2 水文地質(zhì)概況

廊坊市地處華北地臺的冀中坳陷區(qū),隸屬華北沉降帶的二級構(gòu)造單元,次一級構(gòu)造有固安凹陷、牛駝凸起,斷裂呈北東向發(fā)育,基底埋深2 000～6 000 m。它是在中生代以下降為主的新構(gòu)造運動中形成的,第四紀(jì)以來仍處于下降狀態(tài),接受巨厚的松散沉積物。中更新世后期,新構(gòu)造運動比較活躍,下降速度增大,以后又趨減緩,到晚更新世后期,以沉降為主的新構(gòu)造運動變化得更加緩慢,沉積巖相由粗變細(xì),全新世平原被淤平,成為目前的地貌狀態(tài)。由于新構(gòu)造運動及古氣候冷暖交替,發(fā)生了三次明顯的海侵與海退,形成近山河流沉積,洪積由粗到細(xì)多旋回構(gòu)造。進(jìn)入新生代之后,華北平原仍以下降為主,覆蓋于基底之上的第三系、第四系地層承襲了基底形態(tài),第四系Ⅱ～Ⅳ含水組底板形態(tài)均不同程度地顯示基底形態(tài)特征。

廊坊市第四系地下水系統(tǒng)由潮白河、薊運河沖洪積平原、永定河沖洪積平原、大清河沖洪積平原、子牙河沖洪積平原等次級地下水系統(tǒng)組成。第四系地下水通常被分為 4個含水層組,基本對應(yīng)于第四系全新統(tǒng) Q4、上更新統(tǒng) Q3、中更新統(tǒng) Q2和下更新統(tǒng) Q1。含水層底板埋深分別為:第一含水層組 30～60m;第二含水層組 100～150 m;第三含水層組240～300m;第四含水層組 450～520m。其中第一含水層組為潛水,第二含水層組為微承壓水,在全淡水區(qū)域,由于人為混合開采,二者基本混為一體,稱為淺層地下水。第三含水層組和第四含水層組埋藏較深,均為承壓水,稱為深層地下水。[1]

3 地下水開發(fā)利用中存在的問題

3.1 地下水位持續(xù)下降改變了地下水循環(huán)規(guī)律

大規(guī)模開采地下水的直接后果就是造成地下水位持續(xù)下降,形成地下水降落漏斗,地下水漏斗的出現(xiàn),改變了天然地下水循環(huán)條件和補(bǔ)給模式,對地下水的形成演化及可持續(xù)利用產(chǎn)生深刻影響。

首先,上游地區(qū)阻截了來自山區(qū)和山前平原區(qū)向下游流動的地下水,使下游地區(qū)接受的本來不多的側(cè)向徑流補(bǔ)給變得更小。其次,誘發(fā)了平原地區(qū)的地下水徑流補(bǔ)給,漏斗區(qū)地下水補(bǔ)給模式由單向補(bǔ)給變?yōu)殡p向或多項補(bǔ)給。第三,山前平原區(qū)地下水循環(huán)更新速度更快,地下水與含水介質(zhì)之間的水巖作用增強(qiáng)。第四,中東部平原區(qū)地下水循環(huán)模式由垂直交替為主,側(cè)向徑流為輔型變?yōu)閱我淮怪苯惶嫘汀?/p>

3.2 地下水位持續(xù)下降形成環(huán)境地質(zhì)問題

地面沉降是地下水超采主要的環(huán)境地質(zhì)問題之一,因其范圍廣,沉降速率小,不易察覺而被忽視。據(jù)國家地震局第一地形形變監(jiān)測中心地面沉降監(jiān)測資料,自二十世紀(jì)六十年代中期廊坊開始出現(xiàn)地面沉降,沉降面積和沉降速率逐漸增大。到 2005年,廊坊沉降中心累計沉降量為 845mm。地面沉降中心與深層地下水水位漏斗基本吻合,充分說明深層地下水嚴(yán)重超采是造成地面沉降的主要原因。廊坊供水區(qū)地面沉降造成的地質(zhì)災(zāi)害主要表現(xiàn)在地面標(biāo)高降低,出現(xiàn)鉆孔井管抬生現(xiàn)象,地面沉降使城市供排水系統(tǒng)受到嚴(yán)重影響,也使河道降低了泄水能力,八十年代大清河千里堤文安段和中亭河中亭堤霸州段出現(xiàn)裂縫和沉降即是由地面沉降引起的。[3]

3.3 地下水位持續(xù)下降造成地下水污染

由于地下水的嚴(yán)重超采,使得有咸水區(qū)的咸水層底板埋深增大,并對其下層水源造成了污染。地下水污染問題已逐漸凸顯,并成為影響廊坊市地下水利用的一個不可忽視的重要因素。同時,地下水污染加劇了廊坊市地下水供水緊張局面,由單一資源性缺水,演變成資源性缺水與水質(zhì)性缺水交融的復(fù)合型缺水。

3.4 降雨量偏少加劇了地下水緊張局面

北方干旱是我國最嚴(yán)重的生存環(huán)境問題之一。20世紀(jì)90年代以來,與干旱化相關(guān)的災(zāi)害的直接經(jīng)濟(jì)損失每年都在千億元以上,嚴(yán)重阻礙了當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。干旱現(xiàn)象的發(fā)生主要取決于大氣降水的減少。環(huán)渤海地帶是中國東部降水年際變率最高的區(qū)域。在過去的 50年內(nèi),華北地區(qū)降水量呈明顯減少趨勢。自 20世紀(jì) 90年代中期以來,降水下降趨勢尤其顯著。由于降雨量連續(xù)偏少,大部分河道干涸,地表水資源貧乏,為維護(hù)人類生存和維持社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展,只能超采地下水,由于地下水的嚴(yán)重超采,河北平原已形成中國最大的地下水位降落漏斗和地面沉降地區(qū)。

3.5 咸水微咸水的大量分布限制了地下水的開發(fā)利用

受古地理、古氣候、海侵、海退、蒸發(fā)、溶解等綜合地質(zhì)作用過程的影響,華北平原中東部地區(qū)分布有大量的咸水或微咸水。廊坊市咸水和微咸水面積為3 455 km2,占廊坊市國土面積的 54%,尤其是廊坊市中南部地區(qū),淺層地下水大部分為咸水或微咸水。由于咸水微咸水的廣泛分布,極大限度的限制了地下水資源的開發(fā)利用,在目前經(jīng)濟(jì)條件下,很難對咸水微咸水進(jìn)行大規(guī)模的開發(fā)利用,只能超采深層地下水來滿足人民生活和生產(chǎn)需求。而大規(guī)模開采深層地下水,必然會誘發(fā)嚴(yán)重的地面沉降、地裂縫等地質(zhì)環(huán)境問題,進(jìn)而威脅人民群眾生命財產(chǎn)安全,制約經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展。

4 地下水可持續(xù)利用對策分析

4.1 加強(qiáng)極端干旱氣候影響的研究

近年來,干旱、高溫、嚴(yán)寒等極端氣候現(xiàn)象在全球范圍內(nèi)頻繁發(fā)生,在嚴(yán)重干旱的情況下,如何科學(xué)合理的開采地下水?應(yīng)急超采地下水會有什么影響?要對極端氣候情況下的水資源應(yīng)對策略進(jìn)行研究,要加強(qiáng)應(yīng)急水源地的勘察評價和環(huán)境影響進(jìn)行評價分析,不斷提高抵御極端干旱的應(yīng)急供水能力,以積極應(yīng)對極端氣候的措施,來減緩和控制地面沉降,保障地下水可持續(xù)利用,促進(jìn)生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展。[4]

4.2 加強(qiáng)地下水污染評價與防治措施研究

廊坊市地下水污染形勢不容樂觀,據(jù)廊坊市水資源公報,廊坊市淺層地下水 80%以上測井水質(zhì)不達(dá)標(biāo),地下水受到不同程度的污染。因此,應(yīng)在地下水污染調(diào)查評價的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)地下水污染的長期監(jiān)測和科學(xué)研究,制定防治地下水污染對策,修復(fù)改善地下水資源,確保地下水資源不受污染。

4.3 落實污水處理廠的建設(shè),充分利用再生水資源

通過水源配置,利用經(jīng)濟(jì)手段、行政手段加快污水處理廠的建設(shè)。加大城鎮(zhèn)生活污水處理和回收力度,改造城鎮(zhèn)排水管網(wǎng),使城市的污水處理率達(dá)到 60%以上。確保再生水有明確用水戶,保證污水處理廠良性發(fā)展。改造現(xiàn)有用水管網(wǎng),飲用水和清潔用水應(yīng)采用不同水源,提高再生水的利用效率,減少地下水的開發(fā)利用。

4.4 發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水、改善用水結(jié)構(gòu)

廊坊市農(nóng)業(yè)用水一直占總用水量的 70%左右,比重較大,且農(nóng)業(yè)用水主要開采地下水,因此發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水對水資源合理配置有著重要的作用。要以節(jié)水、高效為目標(biāo),對灌區(qū)實施“兩改一提高”即改革灌區(qū)管理體制,改造灌溉設(shè)施和技術(shù),提高灌溉水的有效利用率。其次是在節(jié)水增效示范項目和節(jié)水增產(chǎn)重點縣的建設(shè)中,分別推廣發(fā)展管道輸水、渠道防滲、滴灌、微灌、膜上灌等工程節(jié)水措施,努力緩解水資源供需矛盾。三是加強(qiáng)用水定額管理,推廣節(jié)水灌溉制度。在加強(qiáng)工程管理的同時,制定各主要農(nóng)作物的用水定額,根據(jù)定額確定灌溉水量,實行控制。四是平田整地開展田間工程改造。地面灌溉是目前采用最多的一種灌水方式,預(yù)計今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi),仍將占主導(dǎo)地位。據(jù)分析,地面灌溉用水損失中,田間部分損失占到 35%左右,說明田間節(jié)水潛力很大。實施田間工程改造投資小、效益大,節(jié)水增產(chǎn)效果良好。五是大力推廣節(jié)水技術(shù)。農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)措施包括抗旱節(jié)水品種、地膜覆蓋、秸稈覆蓋、節(jié)水增產(chǎn)栽培、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等,都具有投資小,節(jié)水、增產(chǎn)效果顯著,技術(shù)成熟等特點。[3][5]

4.5 充分利用雨洪資源

廊坊市地處平原區(qū),且各河道多年徑流量極少,因此如果能夠有效的利用雨洪資源可部分緩解水資源壓力。要充分集蓄雨洪資源,通過河道、坑塘、洼淀等蓄積雨洪資源,使雨水入滲回灌地下水;修建透水路面、邊道,增大降雨入滲;改高草坪為低草坪,滯蓄雨洪資源。實行雨污分流,使雨水徑流排入河道、湖塘,增加淡水,凈化水體,增加對地下水回補(bǔ),淡化地下水質(zhì)。

4.6 加強(qiáng)咸水微咸水的開發(fā)利用

咸水微咸水分布面積占廊坊市總面積的一半以上,咸水微咸水的有效開發(fā)利用對于緩解廊坊市水資源供需矛盾非常重要。因此,要進(jìn)一步創(chuàng)新工作思路,更新傳統(tǒng)理念,加強(qiáng)咸水微咸水的開發(fā)利用研究,最大限度的實現(xiàn)咸水微咸水資源化,以咸水微咸水的區(qū)域性改善與開發(fā)利用,促進(jìn)區(qū)域地下水資源的可持續(xù)利用。

要加大非傳統(tǒng)水資源利用,科學(xué)利用微咸水、咸水資源,通過咸淡輪灌、咸水淡化,擴(kuò)大微咸水及咸水的利用范圍,增加利用量,不僅增辟可利用的水資源,緩解水資源短缺的局面,而且與河水、中水、當(dāng)?shù)厮?雨水統(tǒng)籌安排,優(yōu)化調(diào)度,修復(fù)與改善水資源環(huán)境。[2][5]

4.7 全面加強(qiáng)節(jié)水型社會建設(shè),提高社會節(jié)水水平

城市生活、工業(yè)、綠化等用水按照節(jié)水型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行節(jié)水技術(shù)改造。工業(yè)節(jié)水主要通過發(fā)展低耗水行業(yè),提高新水的重復(fù)利用率,關(guān)停高耗水、高污染企業(yè)。加強(qiáng)建設(shè)項目水資源論證和取水許可管理制度,全面推行水平衡測試等措施,降低萬元產(chǎn)值用水量,達(dá)到發(fā)展工業(yè)節(jié)水的目的。城市生活、綠化用水等主要是對自來水、再生水等供水企業(yè)要強(qiáng)化檢測、維修,減少供水漏失率。全面推行節(jié)水型用水器具,水量計量設(shè)備要安裝到戶,三級水表配備率要達(dá)到 100%。清潔用水、綠化用水應(yīng)盡可能采用中水。

4.8 加快南水北調(diào)工程建設(shè)步伐,力爭南水北調(diào)早日通水

廊坊市水資源開發(fā)利用程度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國際公認(rèn)的40%～50%警戒線,總體上已經(jīng)沒有多少潛力。南水北調(diào)工程無疑是解決廊坊市水資源供需矛盾的重要途徑。南水北調(diào)工程通水后,應(yīng)充分利用地表水,控制地下水開采,使地下水位得到恢復(fù),抑制地面沉降。南水北調(diào)工程的盡快實施,對于促進(jìn)該區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速增長,實現(xiàn)水資源和經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展,具有重要的戰(zhàn)略意義。

[1]河北省廊坊水文水資源勘測局等.廊坊市水資源評價[R].2007.

[2]河北省廊坊水文水資源勘測局等.廊坊市超采區(qū)地下水開發(fā)利用與管理研究[R].2008.

[3]何平廊坊市地下水超采現(xiàn)狀及對策分析[J].地下水 2009.4.

[4]何平廊坊市地下水位下降漏斗的氣象成因分析[J].地下水 2009.3.

[5]何平廊坊市區(qū)域水資源可持續(xù)利用措施 [J].河北工程技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報 2009.3.