我国地下水资源开发利用现状及保护措施探讨

2017-04-16张学伟

地下水 2017年3期

关键词：淡水水资源体系

张学伟

(湖南水利水电职业技术学院，湖南长沙 410131)

我国地下水资源开发利用现状及保护措施探讨

张学伟

(湖南水利水电职业技术学院，湖南长沙 410131)

地下水资源具有多种特性，其年更新量达到地球上所有淡水湖泊储量的39.8%，我国作为全球13个人均资源贫乏的国家之一，地下淡水资源已成为国民日常生产生活用水的主要来源，多年来已经被国家所深层次开发利用。在开发利用的实际开发利用过程中产生水资源供需矛盾突出、地下水位逐年下降、地下水严重超采和地下水污染严重等问题，影响了我国地下水资源的长远发展态势。本文基于多角度探讨我国地下水资源开发利用现状及存在的问题，在此基础上提出强化组织管理、统筹规划地下水资源平衡等措施加强水资源保护，实现地下水资源长期有序发展。

地下水资源；开发利用；现状；问题；储量；保护治理

地下水资源具有多种特性，比如它的可再生性与不可再生性，由于现在地下水多参与到现代水循环体系中，所以它的年更新量能够达到地球所有淡水湖泊水储量的39.8%，这说明地下水的循环体系相当庞大，甚至对地表水系统产生了较大影响。但地下水的更新周期(1400年)与更新率(0.663 8%)却偏低，这说明它的补给速度偏小，导致大部分地下水资源实际无法全面投入到现代水循环体系中。因此基于地下水的这两种特性，它并不能作为持续稳定的供水水源为人类所使用，人类在开发利用它时也应该重视对它的保护治理措施，保证总体水资源的平衡状态。

1 我国地下水资源开发利用现状

我国虽然地大物博，但在水资源方面却相对紧张，已经被全球列为13个人均水资源贫乏的国家之一，整体表现为水资源使用量巨大，但利用效率偏低。以农业用水为例，我国各地的梁灌区水利用系数仅为0.3左右，井灌区水也不足0.7，城市人均耗水量只能达到发达国家的中等水准。而在工业方面用水所存在的巨大问题就是工业生产用水重复利用率偏低(40%)，与发达国家水平(80%～85%)还相去甚远。另外就是我国是全球水资源污染最为严重的国家之一，对污水的处理与利用技术也远远落后于世界先进水平。像我国部分西部地区，由于存在地下水的超采现象，也间接导致了成井质量差，地区水质恶化的恶劣后果。而随着近年来我国地表水资源的日益贫瘠与气候的日趋恶化，大部分地区土地沙漠化面积逐年扩大，草场退化现象也逐渐明显，水土流失问题相当严重。地表水的越来越少也造成了地下水位的逐年下降，地下水资源开发利用形势越来越严峻。

自十一届三中全会以来，我国政府也意识到对地下水资源保护治理的必要性，分别通过国家立法、地方立法来为地下水保护条款增援加项，但实际上保护治理力度还是有所欠缺，即宏观调控工作正在逐步强化，但微观科学治理保护措施还有待改善。

2 我国地下水资源开发利用中的问题

我国地下淡水资源从总量来看已经占到国家水资源总量的1/3。自改革开放以后的30年来，我国年均地下水开采量都超过25亿 m2，全国有近400个以上的城市在共同开采和利用地下水，这让地下水在城市中的淡水用水总量达到30%以上，某些西北、华北城市在地下水利用比例上高达70%以上，可见我国地方对于地下水资源利用的依赖程度。我国虽然对地下水的使用量相当之大，但在开发利用方面却不甚科学，多年来全国各地都存在地下水大量超采的违规现象，这也造成了地下水污染状况，引发了一系列的自然生态问题，为地下水体系的健康发展带来巨大压力。

2.1 水资源供需问题

我国存在严重的水资源供需矛盾，这在我国经济迅速发展的大背景下体现得愈发明显。随着国民生活水平的普遍提高，工农业及生活用水需求量也在不断增加，这为我国许多贫水城市带来了极大的水资源供需压力。为此，许多城市都会采取水资源量计算方法来预测城市总需水量，希望弥补未来水资源供需缺口，促成水均衡分析体系。以某西部地区的地下水资源量计算为例，他们就采用了水均衡方程式：

Q进-Q出=Q蒸

Q地收-Q地支=0

上述水均衡方程式中，Q进表示进入该地区的各种水量，这其中包括地表水径流流量、山前侧渗流流量、降水入渗补给量等等；Q出表示地区出境水量；Q蒸表示地区内消耗在大气中的蒸发水量；Q地收表示地下水的收入总和，Q地支表示地下水的支出总和。

该地区每年都需要大量地下水资源补给来均衡总用水供需量。以2016年为例，该地区的地表天然水补给量为65×108m3/a，而地下水的转化补给量却高达287×108m3/a，这说明当地对地下淡水资源的需求量偏大，这也为该地区地下水体系供需平衡带来极大压力[1]。

2.2 地下水水位下降问题

我国地下水超采严重，因此多年来地下水位一直呈现持续下降态势。在过去10年的统计当中发现，我国已经有近200多座城市与井灌区在地下水水位方面呈现连年下降趋势。以北京市为例，该市在2000～2005年间由于过度抽取地下水已经造成3.47～3.80 m的地下水位下降后果，甚至导致了严重的地表沉降现象，这为市区内的道路、建筑、地下管线带来严重破坏影响，它也严重阻碍了城市的经济发展势头。而与北京类似的天津、西安、上海等20多座城市也在2000～2010年期间出现了不同程度的地面沉降现象，其中以天津最为严重，该城市过去10 a的地表累计沉降量已经达到2.72 m。从科学角度讲，人类对地下水的过度开采势必会造成实际开采量大于开采资源量的逆发展状况，这种违背自然规律的行为会为地下水位形成降落漏斗，这也是导致地面严重沉降的主要原因。目前我国面积较大的地下水降落漏斗已经达到60个以上，总面积超过10万 km2，它为国家的地下水资源体系保护治理带来极大阻碍。

2.3 地下水污染问题

如上文所述，我国工农业高速发展的主要代价之一就是地下水资源严重污染。许多工农业“三废”未经科学处理就直接排放到自然环境中，且排放量极大，这也是构成地下水污染的主要源头。近10年来我，我国十余个沿海城市已经出现了地下水水位大幅下降的不利发展趋势，其中大量海水已经入侵地下水系。据统计，目前我国海水入侵地下水面积已经超过2 000 km2，入侵距离最大可达到10 km。海水入侵以后，咸淡水两水资源体系平衡状态自然会被打破，对淡水资源的进一步削弱也成为必然，而大量土地次生盐碱化现象的出现，也严重影响了地方农业农耕发展体系。另一方面，城市生活如水、易用废水、动物排泄物对地下水资源的影响不容忽视，目前我国城市生活污水的净化处理率偏低(20%)，它甚至影响到了深层地下水资源，让地下水资源开发利用逐渐失去价值[2]。

3 我国地下水资源开发利用中的保护治理措施

我国地下水资源在开发利用上存在诸多问题，它们都在严重影响着国家地下水资源的开发利用进程，甚至对其它领域也有所波及。提出以下措施来强化国家对地下水资源开发利用的相关保护治理过程。

3.1 强化组织机构管理建设

对地下水资源的保护应该由国家牵头作出表率，从上层组织强化组织机构建设，例如为国家建立符合标准的的地下水资源保护中心，解决我国当前地下水资源保护机构不够完善、联网体系未成熟建立等问题。设立如此机构也是考虑到地下水资源流失往往会在大型生态灾难发生后才被发现，所以为了避免这种由开采所引发的恶性后果，要建立基于3S、Internet Grid等先进信息技术的地下水资源保护中心，同时建立国家地下水资源监控网络，实现对地下水资源的动态联网监管与规划，为地下水体系编绘水文地质图，管理地下水储量，观测更新速度，并最终确定地下水资源的可利用量数据。另外，地下水保护中心还会对地下水资源实施分级预警制度与地面塌陷预警制度，严控各个地区的地下水过量开采及污染行为，特别是针对沿海地区城市的海水倒灌问题要做好及时预警。

3.2 统筹规划地下水资源平衡

我国地下淡水资源多年平均量都能达到8 850亿 m3左右，但整体上呈现“南多北少”的不均衡格局，北方地下淡水天然资源量仅为南方地区的77%，而西北地区更少，仅为13%。所以要做到对地下水资源的统筹规划和平衡调度，解决各地水资源供需矛盾问题。

具体来讲，要实现地下水资源的联合调度。以北方地区为例，首先要明确它的各个季节用水量要求，北方7～9月为干旱季，对地下淡水需求量较大，而3～6月为雨季，对地下淡水需求量则较小。所以在每年3～6月应该考虑到地方地下水体系可能长时间无法得到补给这一问题，为保证地下水水位需要减少地下水调水量，最大可能利用地表水源，缓解地下水位下降和水环境恶化问题。另外在跨流域水资源调度方面，我国一直以来都在实施“南水北调”政策，在未来应该以现有基础进行进一步工程规划，发展更多调水路线，并形成相互配合作用，进一步解决贫水地区地表地下水资源短缺问题。同时也要做到减少长江水入海量，改善地方生态环境，尤其是对南方地区旱灾问题的防治缓解一定要坚持做到位。

3.3 解决地下水资源污染问题

对我国来说，实现地下水资源保护治理体系的重点就是解决水资源污染问题。为此要基于以下两点展开分析。

1)要合理开采地下水资源，确保其长期可持续发展态势。地下水资源宝贵，对它的开采也应该以“补给平衡”作为基本原则，即保证开采与补给的双向平衡，严格防止地下水位下降现象造成环境的被动破坏。为此，地方政府应该配合地下水资源保护中心点及相关部门做好地下水资源统一管理工作，管理好地表水资源与地下水资源体系的良性循环，做到统一管理，协调发展。另一方面，也要应用好现代化信息技术，为地下水资源建立管理模型，将地下水源、废水处理、水道等等因素统筹汇总，确立地下水资源保护治理的最佳方案，构建数字化信息管理系统。最后要强化地下水资源开采布局，为地方划分地下水资源的可开采区、限制开采区和禁止开采区，并严格控制其允许开采量。

2)要为地下水资源体系建立“地下水银行”，以实现人工补给规划。这也是借鉴了发达国家的先进做法，即利用地下含水层来取代地表水库形成“地下水银行”，以此做法来缓解地方水资源供需紧张格局。“地下水银行”不但能解决上述问题，也能节约地下水资源管理成本，它主要通过土壤带、地下饱水含水层中的吸附作用及细菌作用来改善地下水水质，做到地下水自然储备，人工补给辅助，这样不但能通过人工配合自然来控制地面沉降量，也能维持地表河流基流，达到生态环境保护效果。而补给水除地表水以外，更多来自于工农业处理后废水水源，利用诸如渗透、疏导等方式就能实现地下水源补给，使“地下水银行”能够稳定循环运营[3]。