海河流域城市地下水資源持續(xù)利用狀況研究

付 貴

(河北省滄州水文水資源勘測局，河北 滄州 061000)

海河流域城市地下水資源持續(xù)利用狀況研究

付 貴

(河北省滄州水文水資源勘測局，河北 滄州 061000)

根據(jù)城市地下水的組合特點(diǎn)，將海河流域城市細(xì)化為為三個(gè)平原，即濱海平原、中部平原、山前平原，而后選擇天津市、石家莊市、滄州市、唐山市以及衡水市這幾個(gè)具有代表性的城市，作為此次研究對象，通過壓力狀態(tài)響應(yīng)概念模型，深入分析不同城市地下水資源持續(xù)利用的狀況，研究發(fā)現(xiàn)，針對此次所選擇的幾個(gè)典型城市，大部分都存在著地下水資源壓力過大，水資源狀況不夠規(guī)律等現(xiàn)象，于地下水系統(tǒng)而言，自然環(huán)境的影響較大，存在著人為控制不力等問題。

海河流域；水資源持續(xù)利用；城市地下水；壓力狀態(tài)響應(yīng)概念模型

海河流域的缺水狀況十分的嚴(yán)重，城市生活用水、工業(yè)用水以及流域農(nóng)業(yè)用水，大部分都是來源于地下水，這對于海河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言，有著十分重要的作用和意義。

文章以海河流域觀念作為出發(fā)點(diǎn)，對海河流域平原地區(qū)的城市分布、城市地下水資源需求特征進(jìn)行了系統(tǒng)化的分析，進(jìn)而細(xì)化了地下水組合類型、城市分布類型，選擇天津市、石家莊市、滄州市、唐山市以及衡水市這幾個(gè)具有代表性的城市，作為此次研究對象，通過合理的概念分析模型，探討探究海河流域城市地下水持續(xù)利用的狀況以及存在的問題，期望為海河流域城市地下水資源的管理、恢復(fù)提供有效參考。

1 海河流域城市以及地下水資源狀況分析

根據(jù)城市地下水的組合特點(diǎn)，將海河流域城市細(xì)化為為3個(gè)平原，即濱海平原、中部平原、山前平原。其中，山前平原類型之中的城市，大部分都位于太行山地帶、燕山山麓一帶，主要有保定市、石家莊市、邢臺(tái)市、唐山市以及北京等一系列二線城市、一線城市，山前平原這一去的水資源都為淡水，該區(qū)域具有良好的垂向水力聯(lián)系、多元化補(bǔ)給，水質(zhì)量狀況良好，排水順暢，其水資源非常的豐富。山前平原之中的不同城市，在開采地下水資源時(shí)，主要以第一、第二含水組為主。

中部平原區(qū)域的城市，大部分都位于沖湖積平原以及海河流域中部的沖積一帶，主要包括滄州市、衡水市以及廊坊市等幾個(gè)具有代表性的城市，在中部沖積這一帶，以咸水為主，該區(qū)域的滲流力度較低，水利坡度較小，具有高度的蒸發(fā)力，主要以垂向水循環(huán)交替為主，存在淡水、咸水兩種，地下水資源狀況較為普通。

中部平原區(qū)域之中的大部分城市，其規(guī)模都一般，最大的特點(diǎn)在于密度大，主要以第一含水組、第三含水組、地下深層淡水開采為主，自從打破地下水采補(bǔ)關(guān)系以來，加快發(fā)展了當(dāng)?shù)爻鞘械陌l(fā)展以及農(nóng)業(yè)灌溉。

濱海平原區(qū)域之中的城市，大多數(shù)都位于海積平原、濱海沖擊，主要代表城市有秦皇島、天津市等等。濱海平原地區(qū)的水利坡度較小，地質(zhì)較為平坦，倒水系數(shù)<50m2/d，基本以咸水為主，有部分地段的咸水分布區(qū)，含有淡水透鏡體，地下深層水資源系統(tǒng)以淡水為主。

在濱海平原之中，排水不夠順暢，蒸發(fā)力度較強(qiáng)，水質(zhì)狀況較差，地下水埋深小，礦化程度較高，地下水資源不足。在濱海平原區(qū)域這一帶城市之中，其地下水開采大部分都以深層地下淡水為主，對有限的地下淺層微咸水、淡水，有進(jìn)行充分利用，但是因?yàn)榈叵滤Y源不足，開采有限，難以滿足需求，因此，在濱海平原地區(qū)，針對于地下水資源開采所導(dǎo)致的環(huán)境問題，發(fā)生的比較早。

為針對性予以研究海河流域城市地下水資源持續(xù)利用狀況，在文章研究中，在濱海平原、中部平原、山前平原這幾個(gè)類型之中，分別選擇了其中最具有代表性的幾個(gè)城市，即天津市、石家莊市、滄州市、唐山市以及衡水市，作為此次研究對象。

2 海河流域代表性城市地下水資源持續(xù)利用狀況評價(jià)

2.1 評價(jià)模型

壓力狀態(tài)相應(yīng)概念模型，即PSR，這一模型在國際上，使用范圍較廣，主要用于評價(jià)地區(qū)、國家可持續(xù)發(fā)展水平。壓力狀態(tài)相應(yīng)概念模型之中的壓力，即是指導(dǎo)致發(fā)展不可持續(xù)的一些相關(guān)因素，即主要包括消費(fèi)模式、人類活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等，狀態(tài)即是指在城市、國家可持續(xù)發(fā)展期間，不同系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的狀況，響應(yīng)即是指人類促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展所實(shí)施的一些舉措。在壓力狀態(tài)相應(yīng)概念模型之下，主要突出了環(huán)境受壓與環(huán)境退化之間的發(fā)生、原因，于可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境目標(biāo)，有著極大的關(guān)聯(lián)。

因此，在國際上，也容易被接受。所以，文章通過壓力狀態(tài)響應(yīng)概念模型的應(yīng)用，以此來評價(jià)城市地下水資源可持續(xù)利用狀況，是切實(shí)可行的。

2.2 底下水在“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”模型前提下的評價(jià)指標(biāo)

近幾年地下水資源受到人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響較大，并且該影響還在繼續(xù)擴(kuò)大。因此，此研究中會(huì)將地下水系統(tǒng)和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系，即“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”的循環(huán)性關(guān)系作為重點(diǎn)內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)，見表1。

3 結(jié)果分析

3.1 地下水資源的壓力

本研究選擇了五個(gè)城市來分析淺層地下水資源的情況，分別是石家莊市、唐山市、衡水市、滄州市以及天津市，見圖1。

表1 地下水評價(jià)指標(biāo)體系

圖1 地下水資源基本狀況的對比

由圖1可知，地下水資源壓力有小到大的順序?yàn)椋禾粕绞?石家莊市<衡水市<滄州市<天津市。地處濱海地區(qū)的天津市面臨的地下水壓力最大，地處中部平原的淪州、衡水次之、地下水資源系統(tǒng)壓力最小的是地處山前平原的唐山市與石家莊市。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地下水資源與地表水資源都出現(xiàn)了供需矛盾，尤其近幾年該矛盾更加突出，上述城市中的年缺水量甚至超過了50%。根據(jù)2014年上半年的水資源供需情況調(diào)查，除天津市以外的4個(gè)城市的水資源供需比分別是0.38、0.49、0.37、0.35，已經(jīng)達(dá)到嚴(yán)重缺水程度。基于此種情況，開發(fā)地下水就成了緩解缺水壓力的重要手段，但地下水開發(fā)過度也為城市帶來了潛在安全隱患。此外，地下水資源系統(tǒng)壓力可以分為污染和資源兩種類型的壓力。在資源脅迫型壓力具體體現(xiàn)在城市化擴(kuò)大、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展所帶來的地下水壓力以及人口增長造成耗水量增加。污染脅迫型壓力是基于經(jīng)濟(jì)、人口等正常運(yùn)行情況給地下水帶來的污染所造成的，直接影響了地下水資源的質(zhì)量。各個(gè)城市都有程度不同的地下水污染情況，上述五個(gè)城市中，總硬度污染最為嚴(yán)重的是石家莊市， 高達(dá)64%；在衡水、滄州城市中，氟化物污染最為嚴(yán)重，污染率分別是17%與73%。唐山地下水主要是因?yàn)榱鶅r(jià)鉻污染造成的。五個(gè)城市中均出現(xiàn)了上述兩種類型的壓力，增強(qiáng)城市地下水資源系統(tǒng)壓力。

3.2 地下水資源的狀態(tài)

地下水資源系統(tǒng)在城市發(fā)展過程中所承受的壓力越來越大，加上資源的過渡開發(fā)，地下水資源情況成不斷惡化。如地下水位大面積持續(xù)下降。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，淺層地下水位的埋藏深度從山前平原到中部平原再到濱海地區(qū)逐漸縮小。滄州、衡水、唐山、石家莊的水位埋藏深度分別是3.54m、4.24m、17.58m、33.39m，埋藏的深度在不斷延伸。同時(shí)，山前平原到濱海地區(qū)有較大面積的地下水位降落漏斗，并且緊緊環(huán)繞著城市。上述五個(gè)城市均有地下水位降落漏斗，這5個(gè)城市分別處于5個(gè)漏斗的中心，不同城市漏斗呈現(xiàn)出不同的垂直、水平發(fā)展態(tài)勢。

地處山前平原的唐山、石家莊呈現(xiàn)出串珠式發(fā)展，深層地下水在朝著中部平原方向片狀延伸，并有大型復(fù)合漏斗的發(fā)展趨勢。其他3個(gè)城市分別是3個(gè)地下水位漏斗的中心。在資源脅迫型和污染脅迫型壓力的影響下，地下水位不僅出現(xiàn)了降落，在水量、水質(zhì)、地質(zhì)方面均出現(xiàn)了失衡現(xiàn)象。在上述5個(gè)城市中還出現(xiàn)了淡水咸化、地面不均勻沉降、海水倒灌等問題。

3.3 地下水資源的響應(yīng)

結(jié)合PSK概念模型的相關(guān)理論，上述有關(guān)地下水系統(tǒng)的種種狀態(tài)的改變，會(huì)對人類的社會(huì)活動(dòng)以及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)產(chǎn)生直接的影響，而社會(huì)系統(tǒng)以及經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對其進(jìn)行調(diào)整的種種措施，則統(tǒng)一稱之為社會(huì)系統(tǒng)以及經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對地下水資源形成的相應(yīng)。通過這一系列的響應(yīng)，能夠很好的恢復(fù)系統(tǒng)的狀態(tài)平衡，并且還能進(jìn)一步的將正、負(fù)兩種反饋的類型很好的區(qū)分開。根據(jù)海河流域城市地下水資源系統(tǒng)中實(shí)際完全超采的現(xiàn)象，只要是有利于恢復(fù)城市地下水的經(jīng)濟(jì)措施、技術(shù)措施、工程措施以及政策措施等，都應(yīng)將其視為正向反饋相應(yīng)。因而從這一層面上來說，響應(yīng)實(shí)際上涉及到了非常廣泛的范圍和領(lǐng)域。為了使討論獲得更高的針對性，對五座城市的域外引水以及超采控制的情況進(jìn)行了選擇性的分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了有效的應(yīng)對水資源緊張的情況，這些城市均采用了引水工程來解決這一問題。其中，天津市通過該工程引用了黃河以及灤河水；滄州大浪淀采用了八大浪淀水庫工程以及引黃河水的水庫工程；衡水湖采用加大擴(kuò)建蓄水工程；唐山市采用了引灤供水工程；黃壁莊水庫工程以及石家莊采用了引崗南水庫。對于能夠?qū)⒌叵滤Y源眼里直接減輕的控制超采的措施而言，各個(gè)城市具有不同的情況。

3.4 地下水資源總體評價(jià)

海河流域城市地下水資源的利用具有悠久的歷史，且不同的城市在地下水資源利用上形成了不同的模式。對于平原山前城市，例如石家莊來說，先是城市內(nèi)域地下水的超采，然后慢慢發(fā)展為采集城市外域的地下水，但是這樣一來就必須犧牲一些農(nóng)業(yè)，并依靠山區(qū)的水庫來加以有效的維持。在中東部的平原城市，例如衡水市以及滄州等，也由原來的引用地表水，逐漸轉(zhuǎn)變成了地下水的開發(fā)。到目前為止，主要就是引用黃河水以及開采大量的深層地下水。在天津等濱海城市，在20世紀(jì)50年代，就已經(jīng)對地下水開始了大量開采，其中主要開采的是深層的地下水。總體而言，討論中所涉及到的城市，均存在地下水資源引用壓力較大的特點(diǎn)，且相應(yīng)的水資源的狀態(tài)以及系統(tǒng)等非常紊亂。

4 總 結(jié)

綜上所述，在海河流域城市地下水資源持續(xù)利用狀況研究的過程中，可以看出，地下水資源已經(jīng)成為了影響平原城市發(fā)展的關(guān)鍵因素。在分析地下水資源持續(xù)利用影響因素的過程中，還存在一定的局限性，因而對于城市地下水資源持續(xù)利用中的復(fù)雜關(guān)系還需進(jìn)一步的研究。

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1007-7596(2016)12-0044-03

2016-11-22

付貴(1984-)，男，河北滄州人，工程師，從事水文測驗(yàn)，城市水文，地下水，水資源論證與研究工作。

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