廊坊市地下水资源可持续利用的主要问题及对策分析

胡景鹏,何 平

(1.河北省衡水水文水资源勘测局,河北衡水 053000;2.河北省廊坊水文水资源勘测局,河北 廊坊 065000)

1 廊坊市水资源现状

廊坊市位于华北平原东北部,京津两大城市之间,全市国土面积6429 km2,总人口 413万人,耕地 36.8万 hm2。全市多年平均水资源总量为 8.041亿 m3,人均水资源量为195m3,耕地平均水资源量占有量为2 115m3/hm2,均低于全省平均值,人均水资源远低于国际公认的水资源极度紧缺标准 500m3。[1]

廊坊市无地表水可以利用,工农业生产和居民生活用水全部开采地下水,随着国民经济的发展和人民生活条件的提高,需水量越来越大,造成地下水多年来一直处于超采状态,多年平均超采量 2.712万 m3,已形成多处地下水降落漏斗。根据廊坊市地下水观测资料分析,廊坊市浅层地下水降落漏斗主要分布在全淡水区,目前探明的浅层地下水降落漏斗有固安、霸州漏斗区和三河漏斗区;深层地下水降落漏斗主要分布在有咸水区和城市中心区,目前探明的有大城农业开采型漏斗区和廊坊市区工业、生活开采型漏斗区。由于长期掠夺性开采和地下水补给的严重不足,以上各个漏斗已全部发展为常年性漏斗。[2]

2 水文地质概况

廊坊市地处华北地台的冀中坳陷区,隶属华北沉降带的二级构造单元,次一级构造有固安凹陷、牛驼凸起,断裂呈北东向发育,基底埋深2 000～6 000 m。它是在中生代以下降为主的新构造运动中形成的,第四纪以来仍处于下降状态,接受巨厚的松散沉积物。中更新世后期,新构造运动比较活跃,下降速度增大,以后又趋减缓,到晚更新世后期,以沉降为主的新构造运动变化得更加缓慢,沉积岩相由粗变细,全新世平原被淤平,成为目前的地貌状态。由于新构造运动及古气候冷暖交替,发生了三次明显的海侵与海退,形成近山河流沉积,洪积由粗到细多旋回构造。进入新生代之后,华北平原仍以下降为主,覆盖于基底之上的第三系、第四系地层承袭了基底形态,第四系Ⅱ～Ⅳ含水组底板形态均不同程度地显示基底形态特征。

廊坊市第四系地下水系统由潮白河、蓟运河冲洪积平原、永定河冲洪积平原、大清河冲洪积平原、子牙河冲洪积平原等次级地下水系统组成。第四系地下水通常被分为 4个含水层组,基本对应于第四系全新统 Q4、上更新统 Q3、中更新统 Q2和下更新统 Q1。含水层底板埋深分别为:第一含水层组 30～60m;第二含水层组 100～150 m;第三含水层组240～300m;第四含水层组 450～520m。其中第一含水层组为潜水,第二含水层组为微承压水,在全淡水区域,由于人为混合开采,二者基本混为一体,称为浅层地下水。第三含水层组和第四含水层组埋藏较深,均为承压水,称为深层地下水。[1]

3 地下水开发利用中存在的问题

3.1 地下水位持续下降改变了地下水循环规律

大规模开采地下水的直接后果就是造成地下水位持续下降,形成地下水降落漏斗,地下水漏斗的出现,改变了天然地下水循环条件和补给模式,对地下水的形成演化及可持续利用产生深刻影响。

首先,上游地区阻截了来自山区和山前平原区向下游流动的地下水,使下游地区接受的本来不多的侧向径流补给变得更小。其次,诱发了平原地区的地下水径流补给,漏斗区地下水补给模式由单向补给变为双向或多项补给。第三,山前平原区地下水循环更新速度更快,地下水与含水介质之间的水岩作用增强。第四,中东部平原区地下水循环模式由垂直交替为主,侧向径流为辅型变为单一垂直交替型。

3.2 地下水位持续下降形成环境地质问题

地面沉降是地下水超采主要的环境地质问题之一,因其范围广,沉降速率小,不易察觉而被忽视。据国家地震局第一地形形变监测中心地面沉降监测资料,自二十世纪六十年代中期廊坊开始出现地面沉降,沉降面积和沉降速率逐渐增大。到 2005年,廊坊沉降中心累计沉降量为 845mm。地面沉降中心与深层地下水水位漏斗基本吻合,充分说明深层地下水严重超采是造成地面沉降的主要原因。廊坊供水区地面沉降造成的地质灾害主要表现在地面标高降低,出现钻孔井管抬生现象,地面沉降使城市供排水系统受到严重影响,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现裂缝和沉降即是由地面沉降引起的。[3]

3.3 地下水位持续下降造成地下水污染

由于地下水的严重超采,使得有咸水区的咸水层底板埋深增大,并对其下层水源造成了污染。地下水污染问题已逐渐凸显,并成为影响廊坊市地下水利用的一个不可忽视的重要因素。同时,地下水污染加剧了廊坊市地下水供水紧张局面,由单一资源性缺水,演变成资源性缺水与水质性缺水交融的复合型缺水。

3.4 降雨量偏少加剧了地下水紧张局面

北方干旱是我国最严重的生存环境问题之一。20世纪90年代以来,与干旱化相关的灾害的直接经济损失每年都在千亿元以上,严重阻碍了当地社会经济的可持续发展。干旱现象的发生主要取决于大气降水的减少。环渤海地带是中国东部降水年际变率最高的区域。在过去的 50年内,华北地区降水量呈明显减少趋势。自 20世纪 90年代中期以来,降水下降趋势尤其显著。由于降雨量连续偏少,大部分河道干涸,地表水资源贫乏,为维护人类生存和维持社会经济发展,只能超采地下水,由于地下水的严重超采,河北平原已形成中国最大的地下水位降落漏斗和地面沉降地区。

3.5 咸水微咸水的大量分布限制了地下水的开发利用

受古地理、古气候、海侵、海退、蒸发、溶解等综合地质作用过程的影响,华北平原中东部地区分布有大量的咸水或微咸水。廊坊市咸水和微咸水面积为3 455 km2,占廊坊市国土面积的 54%,尤其是廊坊市中南部地区,浅层地下水大部分为咸水或微咸水。由于咸水微咸水的广泛分布,极大限度的限制了地下水资源的开发利用,在目前经济条件下,很难对咸水微咸水进行大规模的开发利用,只能超采深层地下水来满足人民生活和生产需求。而大规模开采深层地下水,必然会诱发严重的地面沉降、地裂缝等地质环境问题,进而威胁人民群众生命财产安全,制约经济社会可持续发展。

4 地下水可持续利用对策分析

4.1 加强极端干旱气候影响的研究

近年来,干旱、高温、严寒等极端气候现象在全球范围内频繁发生,在严重干旱的情况下,如何科学合理的开采地下水?应急超采地下水会有什么影响?要对极端气候情况下的水资源应对策略进行研究,要加强应急水源地的勘察评价和环境影响进行评价分析,不断提高抵御极端干旱的应急供水能力,以积极应对极端气候的措施,来减缓和控制地面沉降,保障地下水可持续利用,促进生态环境良性发展。[4]

4.2 加强地下水污染评价与防治措施研究

廊坊市地下水污染形势不容乐观,据廊坊市水资源公报,廊坊市浅层地下水 80%以上测井水质不达标,地下水受到不同程度的污染。因此,应在地下水污染调查评价的基础上,加强地下水污染的长期监测和科学研究,制定防治地下水污染对策,修复改善地下水资源,确保地下水资源不受污染。

4.3 落实污水处理厂的建设,充分利用再生水资源

通过水源配置,利用经济手段、行政手段加快污水处理厂的建设。加大城镇生活污水处理和回收力度,改造城镇排水管网,使城市的污水处理率达到 60%以上。确保再生水有明确用水户,保证污水处理厂良性发展。改造现有用水管网,饮用水和清洁用水应采用不同水源,提高再生水的利用效率,减少地下水的开发利用。

4.4 发展农业节水、改善用水结构

廊坊市农业用水一直占总用水量的 70%左右,比重较大,且农业用水主要开采地下水,因此发展农业节水对水资源合理配置有着重要的作用。要以节水、高效为目标,对灌区实施“两改一提高”即改革灌区管理体制,改造灌溉设施和技术,提高灌溉水的有效利用率。其次是在节水增效示范项目和节水增产重点县的建设中,分别推广发展管道输水、渠道防渗、滴灌、微灌、膜上灌等工程节水措施,努力缓解水资源供需矛盾。三是加强用水定额管理,推广节水灌溉制度。在加强工程管理的同时,制定各主要农作物的用水定额,根据定额确定灌溉水量,实行控制。四是平田整地开展田间工程改造。地面灌溉是目前采用最多的一种灌水方式,预计今后相当长的一段时间内,仍将占主导地位。据分析,地面灌溉用水损失中,田间部分损失占到 35%左右,说明田间节水潜力很大。实施田间工程改造投资小、效益大,节水增产效果良好。五是大力推广节水技术。农业节水技术措施包括抗旱节水品种、地膜覆盖、秸秆覆盖、节水增产栽培、农业结构调整等,都具有投资小,节水、增产效果显著,技术成熟等特点。[3][5]

4.5 充分利用雨洪资源

廊坊市地处平原区,且各河道多年径流量极少,因此如果能够有效的利用雨洪资源可部分缓解水资源压力。要充分集蓄雨洪资源,通过河道、坑塘、洼淀等蓄积雨洪资源,使雨水入渗回灌地下水;修建透水路面、边道,增大降雨入渗;改高草坪为低草坪,滞蓄雨洪资源。实行雨污分流,使雨水径流排入河道、湖塘,增加淡水,净化水体,增加对地下水回补,淡化地下水质。

4.6 加强咸水微咸水的开发利用

咸水微咸水分布面积占廊坊市总面积的一半以上,咸水微咸水的有效开发利用对于缓解廊坊市水资源供需矛盾非常重要。因此,要进一步创新工作思路,更新传统理念,加强咸水微咸水的开发利用研究,最大限度的实现咸水微咸水资源化,以咸水微咸水的区域性改善与开发利用,促进区域地下水资源的可持续利用。

要加大非传统水资源利用,科学利用微咸水、咸水资源,通过咸淡轮灌、咸水淡化,扩大微咸水及咸水的利用范围,增加利用量,不仅增辟可利用的水资源,缓解水资源短缺的局面,而且与河水、中水、当地水,雨水统筹安排,优化调度,修复与改善水资源环境。[2][5]

4.7 全面加强节水型社会建设,提高社会节水水平

城市生活、工业、绿化等用水按照节水型标准进行节水技术改造。工业节水主要通过发展低耗水行业,提高新水的重复利用率,关停高耗水、高污染企业。加强建设项目水资源论证和取水许可管理制度,全面推行水平衡测试等措施,降低万元产值用水量,达到发展工业节水的目的。城市生活、绿化用水等主要是对自来水、再生水等供水企业要强化检测、维修,减少供水漏失率。全面推行节水型用水器具,水量计量设备要安装到户,三级水表配备率要达到 100%。清洁用水、绿化用水应尽可能采用中水。

4.8 加快南水北调工程建设步伐,力争南水北调早日通水

廊坊市水资源开发利用程度已远远超出国际公认的40%～50%警戒线,总体上已经没有多少潜力。南水北调工程无疑是解决廊坊市水资源供需矛盾的重要途径。南水北调工程通水后,应充分利用地表水,控制地下水开采,使地下水位得到恢复,抑制地面沉降。南水北调工程的尽快实施,对于促进该区域经济的快速增长,实现水资源和经济社会的可持续发展,具有重要的战略意义。

[1]河北省廊坊水文水资源勘测局等.廊坊市水资源评价[R].2007.

[2]河北省廊坊水文水资源勘测局等.廊坊市超采区地下水开发利用与管理研究[R].2008.

[3]何平廊坊市地下水超采现状及对策分析[J].地下水 2009.4.

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

[5]何平廊坊市区域水资源可持续利用措施 [J].河北工程技术高等专科学校学报 2009.3.