我國地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及保護措施探討

張學(xué)偉

(湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410131)

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我國地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及保護措施探討

張學(xué)偉

(湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410131)

地下水資源具有多種特性，其年更新量達到地球上所有淡水湖泊儲量的39.8%，我國作為全球13個人均資源貧乏的國家之一，地下淡水資源已成為國民日常生產(chǎn)生活用水的主要來源，多年來已經(jīng)被國家所深層次開發(fā)利用。在開發(fā)利用的實際開發(fā)利用過程中產(chǎn)生水資源供需矛盾突出、地下水位逐年下降、地下水嚴(yán)重超采和地下水污染嚴(yán)重等問題，影響了我國地下水資源的長遠發(fā)展態(tài)勢。本文基于多角度探討我國地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的問題，在此基礎(chǔ)上提出強化組織管理、統(tǒng)籌規(guī)劃地下水資源平衡等措施加強水資源保護，實現(xiàn)地下水資源長期有序發(fā)展。

地下水資源；開發(fā)利用；現(xiàn)狀；問題；儲量；保護治理

地下水資源具有多種特性，比如它的可再生性與不可再生性，由于現(xiàn)在地下水多參與到現(xiàn)代水循環(huán)體系中，所以它的年更新量能夠達到地球所有淡水湖泊水儲量的39.8%，這說明地下水的循環(huán)體系相當(dāng)龐大，甚至對地表水系統(tǒng)產(chǎn)生了較大影響。但地下水的更新周期(1400年)與更新率(0.663 8%)卻偏低，這說明它的補給速度偏小，導(dǎo)致大部分地下水資源實際無法全面投入到現(xiàn)代水循環(huán)體系中。因此基于地下水的這兩種特性，它并不能作為持續(xù)穩(wěn)定的供水水源為人類所使用，人類在開發(fā)利用它時也應(yīng)該重視對它的保護治理措施，保證總體水資源的平衡狀態(tài)。

1 我國地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

我國雖然地大物博，但在水資源方面卻相對緊張，已經(jīng)被全球列為13個人均水資源貧乏的國家之一，整體表現(xiàn)為水資源使用量巨大，但利用效率偏低。以農(nóng)業(yè)用水為例，我國各地的梁灌區(qū)水利用系數(shù)僅為0.3左右，井灌區(qū)水也不足0.7，城市人均耗水量只能達到發(fā)達國家的中等水準(zhǔn)。而在工業(yè)方面用水所存在的巨大問題就是工業(yè)生產(chǎn)用水重復(fù)利用率偏低(40%)，與發(fā)達國家水平(80%～85%)還相去甚遠。另外就是我國是全球水資源污染最為嚴(yán)重的國家之一，對污水的處理與利用技術(shù)也遠遠落后于世界先進水平。像我國部分西部地區(qū)，由于存在地下水的超采現(xiàn)象，也間接導(dǎo)致了成井質(zhì)量差，地區(qū)水質(zhì)惡化的惡劣后果。而隨著近年來我國地表水資源的日益貧瘠與氣候的日趨惡化，大部分地區(qū)土地沙漠化面積逐年擴大，草場退化現(xiàn)象也逐漸明顯，水土流失問題相當(dāng)嚴(yán)重。地表水的越來越少也造成了地下水位的逐年下降，地下水資源開發(fā)利用形勢越來越嚴(yán)峻。

自十一屆三中全會以來，我國政府也意識到對地下水資源保護治理的必要性，分別通過國家立法、地方立法來為地下水保護條款增援加項，但實際上保護治理力度還是有所欠缺，即宏觀調(diào)控工作正在逐步強化，但微觀科學(xué)治理保護措施還有待改善。

2 我國地下水資源開發(fā)利用中的問題

我國地下淡水資源從總量來看已經(jīng)占到國家水資源總量的1/3。自改革開放以后的30年來，我國年均地下水開采量都超過25億 m2，全國有近400個以上的城市在共同開采和利用地下水，這讓地下水在城市中的淡水用水總量達到30%以上，某些西北、華北城市在地下水利用比例上高達70%以上，可見我國地方對于地下水資源利用的依賴程度。我國雖然對地下水的使用量相當(dāng)之大，但在開發(fā)利用方面卻不甚科學(xué)，多年來全國各地都存在地下水大量超采的違規(guī)現(xiàn)象，這也造成了地下水污染狀況，引發(fā)了一系列的自然生態(tài)問題，為地下水體系的健康發(fā)展帶來巨大壓力。

2.1 水資源供需問題

我國存在嚴(yán)重的水資源供需矛盾，這在我國經(jīng)濟迅速發(fā)展的大背景下體現(xiàn)得愈發(fā)明顯。隨著國民生活水平的普遍提高，工農(nóng)業(yè)及生活用水需求量也在不斷增加，這為我國許多貧水城市帶來了極大的水資源供需壓力。為此，許多城市都會采取水資源量計算方法來預(yù)測城市總需水量，希望彌補未來水資源供需缺口，促成水均衡分析體系。以某西部地區(qū)的地下水資源量計算為例，他們就采用了水均衡方程式：

Q進-Q出=Q蒸

Q地收-Q地支=0

上述水均衡方程式中，Q進表示進入該地區(qū)的各種水量，這其中包括地表水徑流流量、山前側(cè)滲流流量、降水入滲補給量等等；Q出表示地區(qū)出境水量；Q蒸表示地區(qū)內(nèi)消耗在大氣中的蒸發(fā)水量；Q地收表示地下水的收入總和，Q地支表示地下水的支出總和。

該地區(qū)每年都需要大量地下水資源補給來均衡總用水供需量。以2016年為例，該地區(qū)的地表天然水補給量為65×108m3/a，而地下水的轉(zhuǎn)化補給量卻高達287×108m3/a，這說明當(dāng)?shù)貙Φ叵碌Y源的需求量偏大，這也為該地區(qū)地下水體系供需平衡帶來極大壓力[1]。

2.2 地下水水位下降問題

我國地下水超采嚴(yán)重，因此多年來地下水位一直呈現(xiàn)持續(xù)下降態(tài)勢。在過去10年的統(tǒng)計當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，我國已經(jīng)有近200多座城市與井灌區(qū)在地下水水位方面呈現(xiàn)連年下降趨勢。以北京市為例，該市在2000～2005年間由于過度抽取地下水已經(jīng)造成3.47～3.80 m的地下水位下降后果，甚至導(dǎo)致了嚴(yán)重的地表沉降現(xiàn)象，這為市區(qū)內(nèi)的道路、建筑、地下管線帶來嚴(yán)重破壞影響，它也嚴(yán)重阻礙了城市的經(jīng)濟發(fā)展勢頭。而與北京類似的天津、西安、上海等20多座城市也在2000～2010年期間出現(xiàn)了不同程度的地面沉降現(xiàn)象，其中以天津最為嚴(yán)重，該城市過去10 a的地表累計沉降量已經(jīng)達到2.72 m。從科學(xué)角度講，人類對地下水的過度開采勢必會造成實際開采量大于開采資源量的逆發(fā)展?fàn)顩r，這種違背自然規(guī)律的行為會為地下水位形成降落漏斗，這也是導(dǎo)致地面嚴(yán)重沉降的主要原因。目前我國面積較大的地下水降落漏斗已經(jīng)達到60個以上，總面積超過10萬 km2，它為國家的地下水資源體系保護治理帶來極大阻礙。

2.3 地下水污染問題

如上文所述，我國工農(nóng)業(yè)高速發(fā)展的主要代價之一就是地下水資源嚴(yán)重污染。許多工農(nóng)業(yè)“三廢”未經(jīng)科學(xué)處理就直接排放到自然環(huán)境中，且排放量極大，這也是構(gòu)成地下水污染的主要源頭。近10年來我，我國十余個沿海城市已經(jīng)出現(xiàn)了地下水水位大幅下降的不利發(fā)展趨勢，其中大量海水已經(jīng)入侵地下水系。據(jù)統(tǒng)計，目前我國海水入侵地下水面積已經(jīng)超過2 000 km2，入侵距離最大可達到10 km。海水入侵以后，咸淡水兩水資源體系平衡狀態(tài)自然會被打破，對淡水資源的進一步削弱也成為必然，而大量土地次生鹽堿化現(xiàn)象的出現(xiàn)，也嚴(yán)重影響了地方農(nóng)業(yè)農(nóng)耕發(fā)展體系。另一方面，城市生活如水、易用廢水、動物排泄物對地下水資源的影響不容忽視，目前我國城市生活污水的凈化處理率偏低(20%)，它甚至影響到了深層地下水資源，讓地下水資源開發(fā)利用逐漸失去價值[2]。

3 我國地下水資源開發(fā)利用中的保護治理措施

我國地下水資源在開發(fā)利用上存在諸多問題，它們都在嚴(yán)重影響著國家地下水資源的開發(fā)利用進程，甚至對其它領(lǐng)域也有所波及。提出以下措施來強化國家對地下水資源開發(fā)利用的相關(guān)保護治理過程。

3.1 強化組織機構(gòu)管理建設(shè)

對地下水資源的保護應(yīng)該由國家牽頭作出表率，從上層組織強化組織機構(gòu)建設(shè)，例如為國家建立符合標(biāo)準(zhǔn)的的地下水資源保護中心，解決我國當(dāng)前地下水資源保護機構(gòu)不夠完善、聯(lián)網(wǎng)體系未成熟建立等問題。設(shè)立如此機構(gòu)也是考慮到地下水資源流失往往會在大型生態(tài)災(zāi)難發(fā)生后才被發(fā)現(xiàn)，所以為了避免這種由開采所引發(fā)的惡性后果，要建立基于3S、Internet Grid等先進信息技術(shù)的地下水資源保護中心，同時建立國家地下水資源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對地下水資源的動態(tài)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管與規(guī)劃，為地下水體系編繪水文地質(zhì)圖，管理地下水儲量，觀測更新速度，并最終確定地下水資源的可利用量數(shù)據(jù)。另外，地下水保護中心還會對地下水資源實施分級預(yù)警制度與地面塌陷預(yù)警制度，嚴(yán)控各個地區(qū)的地下水過量開采及污染行為，特別是針對沿海地區(qū)城市的海水倒灌問題要做好及時預(yù)警。

3.2 統(tǒng)籌規(guī)劃地下水資源平衡

我國地下淡水資源多年平均量都能達到8 850億 m3左右，但整體上呈現(xiàn)“南多北少”的不均衡格局，北方地下淡水天然資源量僅為南方地區(qū)的77%，而西北地區(qū)更少，僅為13%。所以要做到對地下水資源的統(tǒng)籌規(guī)劃和平衡調(diào)度，解決各地水資源供需矛盾問題。

具體來講，要實現(xiàn)地下水資源的聯(lián)合調(diào)度。以北方地區(qū)為例，首先要明確它的各個季節(jié)用水量要求，北方7～9月為干旱季，對地下淡水需求量較大，而3～6月為雨季，對地下淡水需求量則較小。所以在每年3～6月應(yīng)該考慮到地方地下水體系可能長時間無法得到補給這一問題，為保證地下水水位需要減少地下水調(diào)水量，最大可能利用地表水源，緩解地下水位下降和水環(huán)境惡化問題。另外在跨流域水資源調(diào)度方面，我國一直以來都在實施“南水北調(diào)”政策，在未來應(yīng)該以現(xiàn)有基礎(chǔ)進行進一步工程規(guī)劃，發(fā)展更多調(diào)水路線，并形成相互配合作用，進一步解決貧水地區(qū)地表地下水資源短缺問題。同時也要做到減少長江水入海量，改善地方生態(tài)環(huán)境，尤其是對南方地區(qū)旱災(zāi)問題的防治緩解一定要堅持做到位。

3.3 解決地下水資源污染問題

對我國來說，實現(xiàn)地下水資源保護治理體系的重點就是解決水資源污染問題。為此要基于以下兩點展開分析。

1)要合理開采地下水資源，確保其長期可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢。地下水資源寶貴，對它的開采也應(yīng)該以“補給平衡”作為基本原則，即保證開采與補給的雙向平衡，嚴(yán)格防止地下水位下降現(xiàn)象造成環(huán)境的被動破壞。為此，地方政府應(yīng)該配合地下水資源保護中心點及相關(guān)部門做好地下水資源統(tǒng)一管理工作，管理好地表水資源與地下水資源體系的良性循環(huán)，做到統(tǒng)一管理，協(xié)調(diào)發(fā)展。另一方面，也要應(yīng)用好現(xiàn)代化信息技術(shù)，為地下水資源建立管理模型，將地下水源、廢水處理、水道等等因素統(tǒng)籌匯總，確立地下水資源保護治理的最佳方案，構(gòu)建數(shù)字化信息管理系統(tǒng)。最后要強化地下水資源開采布局，為地方劃分地下水資源的可開采區(qū)、限制開采區(qū)和禁止開采區(qū)，并嚴(yán)格控制其允許開采量。

2)要為地下水資源體系建立“地下水銀行”，以實現(xiàn)人工補給規(guī)劃。這也是借鑒了發(fā)達國家的先進做法，即利用地下含水層來取代地表水庫形成“地下水銀行”，以此做法來緩解地方水資源供需緊張格局。“地下水銀行”不但能解決上述問題，也能節(jié)約地下水資源管理成本，它主要通過土壤帶、地下飽水含水層中的吸附作用及細(xì)菌作用來改善地下水水質(zhì)，做到地下水自然儲備，人工補給輔助，這樣不但能通過人工配合自然來控制地面沉降量，也能維持地表河流基流，達到生態(tài)環(huán)境保護效果。而補給水除地表水以外，更多來自于工農(nóng)業(yè)處理后廢水水源，利用諸如滲透、疏導(dǎo)等方式就能實現(xiàn)地下水源補給，使“地下水銀行”能夠穩(wěn)定循環(huán)運營[3]。

4 結(jié)語

除上述保護治理方式以外，地方還可以建立雨水、微咸水收集系統(tǒng)，大膽靈活運用非傳統(tǒng)地下水資源治理方法，實現(xiàn)對海水等非淡水資源的合理利用，補充地下水資源。可以見得，如果能端正對地下水資源開發(fā)利用的態(tài)度，開拓思維結(jié)合多方面科學(xué)技術(shù)，就能實現(xiàn)對其正確的保護治理途徑，解決水環(huán)境及自然生態(tài)環(huán)境污染問題。

[1]高程,尹強舟,胡曉斌，等.地下水開發(fā)利用中的環(huán)境問題和防治措施研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2015(2):150-150.

[2]孔德輝.建平縣地下水資源狀況及其開發(fā)利用分析[J].黑龍江水利科技.2014(9):155-157.

[3]任家民.試論地下水資源特性及其合理開發(fā)利用[J].民營科技.2016 (7):23.

2017-02-22

張學(xué)偉(1983-)，男，山西大同人，講師，主要從事水工結(jié)構(gòu)分析與水資源利用方面教學(xué)研究工作。

P641.8

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1004-1184(2017)03-0055-02