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海河流域地下水开发利用现状与对策

2015-12-15

海河水利 2015年1期
关键词:平原区开采量海河

韩 鹏

(水利部海河水利委员会,天津300170)

海河流域地下水开发利用现状与对策

韩 鹏

(水利部海河水利委员会,天津300170)

从海河流域地下水开发利用现状入手,分析了近年来地下水供用水量变化趋势和平原区地下水动态情况,阐述流域地下水存在的一系列生态环境问题和管理问题,并有针对性地提出地下水管理的法律、经济、行政等多方面的对策建议。

地下水;生态环境;管理;流域

海河流域是我国七大江河流域之一,水资源总量为370亿m3,其中地下水资源量为235亿m3,人均水资源量仅250 m3。地下水作为海河流域水资源的重要组成部分,是主要供水水源和抗旱应急水源,也是维系区域生态与环境的要素,在保障流域城乡供水安全、饮水安全、粮食安全和生态安全,支撑经济社会持续发展中起到十分重要的作用。海河流域多年平均地下水可开采量184.5亿m3,为满足经济社会发展用水需要,20世纪80年代以来不得不长期过量开采地下水。截至2010年,海河流域地下水累计超采量已超过900亿m3。全国8个特大型地下水超采区中有5个在海河流域,55个大型地下水超采区中海河流域占30个,海河流域地下水超采区的总面积占全国的50%[1],超采现象十分严重。

1 海河流域地下水开发利用情况

1.1 地下水水源工程

地下水水源工程包括农村机电井、城镇自来水井及企业自备井。2009年,海河流域共有机电井约151万眼,其中北京市4.63万眼、天津市3.47万眼、河北省95.62万眼、山西省3.22万眼、河南省16.18万眼、山东省27.07万眼、内蒙古自治区0.84万眼、辽宁省0.17万眼。根据近年来实际供水量分析,浅层地下水年供水能力225.1亿m3,深层水供水能力59.8亿m3[1]。

1.2 近年来地下水供用水量变化

根据海河流域水资源公报,流域地下水源供水量从2003年的261.4亿m3降至2012年的231.7亿m3[2],总体下降11.3%,年均下降率1.5%,2007年以来下降趋势尤为明显。其中,浅层水供水量2003—2008年呈平缓下降趋势,2009—2012年略有上升,2012年比2003年下降4.4%;深层水供水量降幅较大,2012年比2003年下降27.2%;微咸水供水量2012年比2003年下降51.9%。

从地下水源供水组成比例来看,以浅层水供水为主。浅层水供水比例由2003年的71%上升至2012年的76.6%,深层水由27.6%下降至22.6%,微咸水由1.4%下降至0.8%。可见,近年来流域地下水源供水量降低主要体现在深层水供水量逐渐减少。2003—2012年海河流域地下水源供水量组成变化趋势和分项变化趋势,分别如图1—2所示。

图1 2003-2012年海河流域地下水源供水量组成变化趋势

图2 2003-2012年海河流域地下水源供水量分项变化趋势

从地下水用水量组成来看,以农田灌溉用水为主,约占60%,由2003年占63.0%降至2012年59.7%;林牧渔畜用水、工业用水和城镇公共生活用水所占比例变化不明显,分别约占7.7%、15%和3.5%;居民生活用水由2003年的11.0%上升至2012年的13.1%;生态环境用水由2003年的0.3%上升至2012年的0.9%。可见,近年来流域地下水用水量结构有所调整,农业灌溉用水比重略降,居民生活和生态环境用水比重增加。2003—2012年海河流域地下水用水组成变化趋势和分项变化趋势,如图3—4所示。

1.3 平原区地下水动态

图3 2003-2012年海河流域地下水用水量组成变化趋势

图4 2003-2012年海河流域地下水用水量分项变化趋势

(1)平原区地下水开采总体动态情况。2002—2012年,海河流域平原区地下水年均开采量为203.1亿m3。按各水资源二级区来看,滦河及冀东沿海14.3亿m3,海河北系35.9亿m3,海河南系128.3亿m3,徒骇马颊河24.6亿m3。平原区地下水开采大部分位于海河南系,占63.2%。逐年开采量总体呈下降趋势,由2002年228.7亿m3下降至2012年186.0亿m3,总体降幅18.7%。其中,滦河及冀东沿海2002—2006年开采量缓步上升,2007年开始逐渐下降,总体降幅11.2%,开采量减少1.6亿m3;海河北系从2003年下降明显,降幅35.1%,开采量减少16.1亿m3;海河南系开采量呈持续下降趋势,降幅12.2%,开采量减少17.0亿m3;徒骇马颊河开采量下降十分明显,降幅27.1%,开采量减少8.0亿m3。2002—2012年海河流域平原区地下水开采总体动态变化趋势和各水资源二级区变化趋势,如图5—6所示。

图5 2002-2012年海河流域平原区地下水开采总体动态变化趋势

图6 2002-2012年海河流域平原区各水资源二级区地下水开采变化趋势

(2)平原区深层地下水开采动态情况。2002—2012年,海河流域平原区深层地下水年均开采量为48.7亿m3,占平原区地下水总开采量的24%。其中,滦河及冀东沿海3.5亿m3,海河北系6.6亿m3,海河南系37.5亿m3,徒骇马颊河1.1亿m3。深层地下水开采大部分位于海河南系,占77.1%。2003年以来开采量总体呈下降趋势,由2003年61.7亿m3下降至2012年41.2亿m3,总体降幅32.9%。其中,滦河及冀东沿海2003—2010年开采量缓步上升,2010年以后呈下降趋势,总体降幅14.5%,开采量减少0.4亿m3;海河北系从2003年持续下降,降幅67.3%,开采量减少8.29亿m3;海河南系开采量呈下降趋势,降幅22.5%,开采量减少9.6亿m3;徒骇马颊河开采量2003年急剧下降后保持平稳,2011年抬升后又呈下降趋势,2012年比2003年下降54.1%,开采量减少1.9亿m3。2002—2012年海河流域平原区深层地下水开采总体动态和各水资源二级区变化趋势,如图7—8所示。

图7 2002-2012年海河流域平原区深层地下水开采总体变化趋势

图8 2002-2012年海河流域平原区各水资源二级区深层地下水开采变化趋势

(3)平原区深层地下水和浅层地下水开采动态对比。按深层和浅层地下水开采来看,2002—2012年海河流域平原区地下水开采情况可分为3个阶段。第一阶段(2002—2004年)总体下降,具体表现为深层地下水开采波动,浅层地下水开采大幅下降;第二阶段(2004—2007年)基本平稳,深层地下水和浅层地下水开采比较稳定;第三阶段(2008—2012年)缓慢下降,具体表现为深层地下水开采持续下降,浅层地下水开采比较稳定。2002—2012年海河流域平原区深层地下水和浅层地下水开采动态,如图9—10所示。

图9 2002-2012年海河流域平原区深浅层地下水开采总体变化趋势

图10 2002-2012年海河流域平原区深浅层地下水开采分项变化趋势

(4)平原区地下水代表站浅层地下水埋深情况。从2012年海河流域山前平原地下水代表站浅层地下水埋深图(图11)可以看出,从秦皇岛市昌黎县围杆庄站到北京市昌平区七间房站的燕山山前平原,东部浅层地下水埋深较浅,西部较深;从河北省保定市清苑县西百楼站到河南省新乡市辉县市8号站的太行山山前平原,北部浅层地下水埋深较深,南部较浅。

2 海河流域地下水管理存在的主要问题

近几十年来,海河流域水资源供需矛盾突出,由于长期、持续、大规模过度开采地下水,流域地下水水位持续下降,部分含水层被疏干或枯竭,引发了地面沉降、地面塌陷和地裂缝、地下淡水水质恶化等生态与环境问题,并因地下水开采而引发省际水事纠纷,影响了区域水事稳定和经济社会的发展。

图11 2012年12月底海河流域山前平原地下水代表站位置和对应地下水埋深[3]

2.1 含水层疏干

长期过度开发地下水,造成流域地下水水位普遍持续下降,含水层遭到不同程度的疏干,其调蓄功能大幅削弱,对流域城乡供水安全构成严重威胁。如,河北省长期超采地下水,地下水水位持续下降,形成了大范围的地下水降落漏斗区,局部地区含水层被疏干,其中太行山山前平原区含水层疏干面积已达2 100 km2。河北省山前浅层地下水埋深变化,如图12所示。

图12 河北省山前浅层地下水埋深变化[4]

2.2 地下水位降落漏斗

地下水过量开采已在全流域形成深、浅层地下水位降落漏斗近20个,漏斗区总面积已达4.26万km2,造成流域内多个岩溶大泉泉水流量锐减,其中百泉、一亩泉已干涸,给相关区域的供水安全带来威胁。根据海河流域水资源公报,流域内主要地下水位降落漏斗中心水位埋深10~100 m,漏斗周边埋深6~65 m不等。从漏斗面积来看,大部分达上千平方公里,其中,500~2 000 km2的有北京市中心区、高蠡清、沧州、宁柏隆、宁津漏斗;3 000~5 000 km2的有天津第Ⅱ含水组、莘县—夏津漏斗;6 000~7 500 km2的有天津第Ⅲ含水层、安阳—鹤壁—濮阳漏斗。

2.3 地面沉降、塌陷及地裂缝

长期不合理开发利用地下水,导致一些地区产生不同程度的地面沉降,给城市基础设施、区域交通和通信、防洪安全和农业生产等带来严重危害。截至2009年,华北平原累计沉降量大于200 mm的沉降面积达6.2万km2,其中天津市和沧州地区地面沉降中心最大累计沉降量分别达3 378和2 580 mm。地面塌陷区主要分布在河北省唐山、保定、衡水、石家庄、邯郸及邢台等地,地裂缝主要发生在天津市以及河北省的唐山、廊坊、邢台等地。

2.4 海水入侵和地下水水质恶化

地下水的过量开采造成浅层地下水水位大幅度下降,水力坡度增大,促进了海水入侵和地表污水的下渗,相关区域地下水水质恶化严重;同时,被污染的浅层地下水通过串通开采井或越流补给形式污染了部分深层承压水[5]。如,沧州市典型区域的咸淡水界面一般下移超过10 m,最大下移深度超过30 m。部分地区深层水由淡变咸,致使机井报废。海水入侵区主要分布在渤海沿岸的秦皇岛等地。地下水污染呈现出由点向面、由城市向农村扩展的趋势。评价显示,部分平原区浅层地下水主要超标项目为总硬度、氨氮、硝酸盐氮、氟化物、铁、锰等,水质状况不容乐观。

2.5 地下水开采引发水事纠纷

随着经济的发展、城市化进程的加快和人口的增加,流域内各地对水资源提出了更高要求,人水矛盾更加尖锐,区域争水抢水矛盾更加突出。流域内省级行政区单方在省际边界、跨省地下水超采区或具有跨省补给特点的地下水水源地进行大规模地下水开采、兴建地下截潜流工程等,将会给对方相关区域的用水造成一定影响,极易引发省际间、地区间水事纠纷,影响社会和谐稳定。近10年,海河流域先后发生了多起省际水事纠纷[6]。

2.6 管理法规不完善,体制不健全

在法律规章制度方面,尚未制定地下水资源管理和保护的专项法律法规,仅在《中华人民共和国水法》等已颁布施行的有关法律法规中对地下水资源的管理和保护作了一些规定,缺乏系统性。流域地下水管理体制机制尚不健全,弱化了水行政管理部门的职能。各级水行政主管部门与国土等部门的管理职责有交叉,对地下水监管力度不够;地下水管理能力建设有待提高,对地下水开采的监控不足,水资源管理队伍建设较弱;此外,地下水基础性信息不完整,给地下水管理带来困难。

3 海河流域地下水管理对策

加强流域地下水管理,需要通过各种措施加以保障。落实最严格水资源管理制度,抓紧制定完善地下水管理的法律、经济、行政管理等方面的配套措施,强化日常监督管理,以保障地下水合理开发和高效利用。

3.1 严格地下水开发利用总量控制

建立覆盖流域和省市县三级行政区域的地下水开采总量控制指标体系,实施流域和区域地下水开采总量和水位双控制。严格执行水资源论证制度,规范地下水取水许可审批和管理。核定并公布流域地下水禁采区、限采区范围。明确各省市地下水压采量指标,分期、分区、分层位、分行业逐级分解落实。实施南水北调受水区地下水压采方案,强化地下水压采监督管理,逐步削减超采量,实现地下水采补平衡。

3.2 建立地下水监控和考核体系

加快流域地下水监测工程建设和地下水取用水户用水计量监测设施建设,逐步建立起覆盖全流域的地下水综合管理平台,实现对地下水水位、水量、水质、开发利用、采补平衡等情况的动态监控,达到对地下水资源精细化、实时化和深度管理的目标。开展对地下水开发利用工作的监督考核,建立一套科学、系统、可操作的地下水管理评价指标体系,全面反映地下水资源管理的内容、目标和绩效,科学地指导地下水资源管理和保护工作,不断提高水行政主管部门的管理能力。

3.3 大力推进节水工程建设

严格用水定额管理,促进经济发展方式转变;针对流域特点,严格把握用水效率控制红线,在一定程度上缓解地下水资源的严峻形势。加大节水投入和中水利用工程建设力度,做好企业污水处理、中水利用等设施建设;加强农业节水工作,改革耕作方式,调整种植结构,大力推进田间节水工程建设,推广喷灌和滴灌等先进的灌溉方式;推动地下水用水户加快节水技术改造并达到节水型企业(单位)标准。

3.4 防治地下水污染

贯彻“以防为主、防治结合”的原则,出台相关政策,促进污染源的清除,大力开展预防污染物的治理工程建设;提高污水处理水平,加大再生水利用力度,替代工业、农业开采的地下水;设立专用监测点,定期对污染物观测,坚持长期对地下水污染的监控与管理,使地下水环境质量不断向良性循环发展。

3.5 加强地下水管理立法工作

目前,国家层面专门针对地下水管理的法律法规还处于空白阶段。因此,应加快地下水管理法规前期工作,适时出台《地下水管理条例》。同时,面对流域地下水管理的严峻形势,要加快制定有助于流域层面和省级层面地下水管理的法规和配套规章制度,细化地下水管理措施,明确监管责任,强化法律责任,增强政策的可操作性和执行力,为流域地下水管理和保护提供法规保障。

3.6 运用经济手段促进地下水合理开采

科学制定并合理调整地下水水资源费征收标准,严格按照规定的征收范围、对象、标准和程序征收。合理调整水价,运用经济杠杆手段,理顺各种水源的水价关系,引导用水户优先使用引江水、当地地表水、再生水等水源。加大地下水资源费征收力度,利用管理等各种手段,促进地下水合理开采。

3.7 加大宣传教育力度

进一步加大宣传教育力度,宣传地下水治理的重要意义,提高各级政府、各行业部门和公众对地下水现状、严峻形势的认识,唤起公众的水危机意识、保护地下水意识,培育公众参与地下水合理利用和管理的积极性,培养公民节约用水的自觉性和企业实施地下水压采的主动性。发挥舆论监督和导向作用,形成全社会共同推动地下水保护与治理的良好氛围。

[1]水利部海河水利委员会.海河流域综合规划[R].天津:水利部海河水利委员会,2013.

[2]水利部海河水利委员会.海河流域水资源公报[R].天津:水利部海河水利委员会,2002-2012.

[3]水利部海河水利委员会.海河流域地下水通报[R].天津:水利部海河水利委员会,2012.

[4]中华人民共和国水利部.南水北调东中线一期工程受水区地下水压采总体方案[R].北京:中华人民共和国水利部,2013.

[5]北京市水文总站.北京市地下水超采区评价报告[R].北京:北京市水文总站,2012.

[6]王文生.海河流域地下水管理问题的思考[J].海河水利,2013,(6):1-3.

Status quo of Groundwater Development and Utilization in Haihe River Basin and its Management

HAN Peng
(Haihe River Water Resources Commission of the Ministry of Water Resources,Tianjin 300170,China)

With the introduction of the status quo of groundwater development and utilization,both are analyzed of ground⁃water supply and use among recent years,and groundwater dynamics in plain area in the Haihe River Basin.Advice and suggestion are proposed in the jural,economical,and administrative aspects against the eco-environmental and manage⁃ment problems of basin groundwater.

groundwater;eco-environmental;management;basin

TV213.4;P641.8

A

1004-7328(2015)01-0001-05

10.3969/j.issn.1004-7328.2015.01.001

2014-11-20

韩鹏(1981-),男,工程师,主要从事水资源管理工作。

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