廊坊市地下水資源可持續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,總人口 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,人均水資源遠低于國際公認的水資源極度緊缺標準 500m3。[1]

廊坊市無地表水可以利用,工農業生產和居民生活用水全部開采地下水,隨著國民經濟的發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,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,目前探明的淺層地下水降落漏斗有固安、霸州漏斗區和三河漏斗區;深層地下水降落漏斗主要分布在有咸水區和城市中心區,目前探明的有大城農業開采型漏斗區和廊坊市區工業、生活開采型漏斗區。由于長期掠奪性開采和地下水補給的嚴重不足,以上各個漏斗已全部發展為常年性漏斗。[2]

2 水文地質概況

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

廊坊市第四系地下水系統由潮白河、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組成。第四系地下水通常被分為 4個含水層組,基本對應于第四系全新統 Q4、上更新統 Q3、中更新統 Q2和下更新統 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 地下水開發利用中存在的問題

3.1 地下水位持續下降改變了地下水循環規律

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

首先,上游地區阻截了來自山區和山前平原區向下游流動的地下水,使下游地區接受的本來不多的側向徑流補給變得更小。其次,誘發了平原地區的地下水徑流補給,漏斗區地下水補給模式由單向補給變為雙向或多項補給。第三,山前平原區地下水循環更新速度更快,地下水與含水介質之間的水巖作用增強。第四,中東部平原區地下水循環模式由垂直交替為主,側向徑流為輔型變為單一垂直交替型。

3.2 地下水位持續下降形成環境地質問題

地面沉降是地下水超采主要的環境地質問題之一,因其范圍廣,沉降速率小,不易察覺而被忽視。據國家地震局第一地形形變監測中心地面沉降監測資料,自二十世紀六十年代中期廊坊開始出現地面沉降,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重超采是造成地面沉降的主要原因。廊坊供水區地面沉降造成的地質災害主要表現在地面標高降低,出現鉆孔井管抬生現象,地面沉降使城市供排水系統受到嚴重影響,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裂縫和沉降即是由地面沉降引起的。[3]

3.3 地下水位持續下降造成地下水污染

由于地下水的嚴重超采,使得有咸水區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性缺水交融的復合型缺水。

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重的生存環境問題之一。20世紀90年代以來,與干旱化相關的災害的直接經濟損失每年都在千億元以上,嚴重阻礙了當地社會經濟的可持續發展。干旱現象的發生主要取決于大氣降水的減少。環渤海地帶是中國東部降水年際變率最高的區域。在過去的 50年內,華北地區降水量呈明顯減少趨勢。自 20世紀 90年代中期以來,降水下降趨勢尤其顯著。由于降雨量連續偏少,大部分河道干涸,地表水資源貧乏,為維護人類生存和維持社會經濟發展,只能超采地下水,由于地下水的嚴重超采,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。

3.5 咸水微咸水的大量分布限制了地下水的開發利用

受古地理、古氣候、海侵、海退、蒸發、溶解等綜合地質作用過程的影響,華北平原中東部地區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,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利用,在目前經濟條件下,很難對咸水微咸水進行大規模的開發利用,只能超采深層地下水來滿足人民生活和生產需求。而大規模開采深層地下水,必然會誘發嚴重的地面沉降、地裂縫等地質環境問題,進而威脅人民群眾生命財產安全,制約經濟社會可持續發展。

4 地下水可持續利用對策分析

4.1 加強極端干旱氣候影響的研究

近年來,干旱、高溫、嚴寒等極端氣候現象在全球范圍內頻繁發生,在嚴重干旱的情況下,如何科學合理的開采地下水?應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對策略進行研究,要加強應急水源地的勘察評價和環境影響進行評價分析,不斷提高抵御極端干旱的應急供水能力,以積極應對極端氣候的措施,來減緩和控制地面沉降,保障地下水可持續利用,促進生態環境良性發展。[4]

4.2 加強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,據廊坊市水資源公報,廊坊市淺層地下水 80%以上測井水質不達標,地下水受到不同程度的污染。因此,應在地下水污染調查評價的基礎上,加強地下水污染的長期監測和科學研究,制定防治地下水污染對策,修復改善地下水資源,確保地下水資源不受污染。

4.3 落實污水處理廠的建設,充分利用再生水資源

通過水源配置,利用經濟手段、行政手段加快污水處理廠的建設。加大城鎮生活污水處理和回收力度,改造城鎮排水管網,使城市的污水處理率達到 60%以上。確保再生水有明確用水戶,保證污水處理廠良性發展。改造現有用水管網,飲用水和清潔用水應采用不同水源,提高再生水的利用效率,減少地下水的開發利用。

4.4 發展農業節水、改善用水結構

廊坊市農業用水一直占總用水量的 70%左右,比重較大,且農業用水主要開采地下水,因此發展農業節水對水資源合理配置有著重要的作用。要以節水、高效為目標,對灌區實施“兩改一提高”即改革灌區管理體制,改造灌溉設施和技術,提高灌溉水的有效利用率。其次是在節水增效示范項目和節水增產重點縣的建設中,分別推廣發展管道輸水、渠道防滲、滴灌、微灌、膜上灌等工程節水措施,努力緩解水資源供需矛盾。三是加強用水定額管理,推廣節水灌溉制度。在加強工程管理的同時,制定各主要農作物的用水定額,根據定額確定灌溉水量,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,預計今后相當長的一段時間內,仍將占主導地位。據分析,地面灌溉用水損失中,田間部分損失占到 35%左右,說明田間節水潛力很大。實施田間工程改造投資小、效益大,節水增產效果良好。五是大力推廣節水技術。農業節水技術措施包括抗旱節水品種、地膜覆蓋、秸稈覆蓋、節水增產栽培、農業結構調整等,都具有投資小,節水、增產效果顯著,技術成熟等特點。[3][5]

4.5 充分利用雨洪資源

廊坊市地處平原區,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,淡化地下水質。

4.6 加強咸水微咸水的開發利用

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利用對于緩解廊坊市水資源供需矛盾非常重要。因此,要進一步創新工作思路,更新傳統理念,加強咸水微咸水的開發利用研究,最大限度的實現咸水微咸水資源化,以咸水微咸水的區域性改善與開發利用,促進區域地下水資源的可持續利用。

要加大非傳統水資源利用,科學利用微咸水、咸水資源,通過咸淡輪灌、咸水淡化,擴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、當地水,雨水統籌安排,優化調度,修復與改善水資源環境。[2][5]

4.7 全面加強節水型社會建設,提高社會節水水平

城市生活、工業、綠化等用水按照節水型標準進行節水技術改造。工業節水主要通過發展低耗水行業,提高新水的重復利用率,關停高耗水、高污染企業。加強建設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,降低萬元產值用水量,達到發展工業節水的目的。城市生活、綠化用水等主要是對自來水、再生水等供水企業要強化檢測、維修,減少供水漏失率。全面推行節水型用水器具,水量計量設備要安裝到戶,三級水表配備率要達到 100%。清潔用水、綠化用水應盡可能采用中水。

4.8 加快南水北調工程建設步伐,力爭南水北調早日通水

廊坊市水資源開發利用程度已遠遠超出國際公認的40%～50%警戒線,總體上已經沒有多少潛力。南水北調工程無疑是解決廊坊市水資源供需矛盾的重要途徑。南水北調工程通水后,應充分利用地表水,控制地下水開采,使地下水位得到恢復,抑制地面沉降。南水北調工程的盡快實施,對于促進該區域經濟的快速增長,實現水資源和經濟社會的可持續發展,具有重要的戰略意義。

[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.廊坊市超采區地下水開發利用與管理研究[R].2008.

[3]何平廊坊市地下水超采現狀及對策分析[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]何平廊坊市區域水資源可持續利用措施 [J].河北工程技術高等專科學校學報 2009.3.