海河流域城市地下水資源持續利用狀況研究

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)

根據城市地下水的組合特點，將海河流域城市細化為為三個平原，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具有代表性的城市，作為此次研究對象，通過壓力狀態響應概念模型，深入分析不同城市地下水資源持續利用的狀況，研究發現，針對此次所選擇的幾個典型城市，大部分都存在著地下水資源壓力過大，水資源狀況不夠規律等現象，于地下水系統而言，自然環境的影響較大，存在著人為控制不力等問題。

海河流域；水資源持續利用；城市地下水；壓力狀態響應概念模型

海河流域的缺水狀況十分的嚴重，城市生活用水、工業用水以及流域農業用水，大部分都是來源于地下水，這對于海河流域經濟發展而言，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點，對海河流域平原地區的城市分布、城市地下水資源需求特征進行了系統化的分析，進而細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

根據城市地下水的組合特點，將海河流域城市細化為為3個平原，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，該區域具有良好的垂向水力聯系、多元化補給，水質量狀況良好，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，主要以第一、第二含水組為主。

中部平原區域的城市，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具有代表性的城市，在中部沖積這一帶，以咸水為主，該區域的滲流力度較低，水利坡度較小，具有高度的蒸發力，主要以垂向水循環交替為主，存在淡水、咸水兩種，地下水資源狀況較為普通。

中部平原區域之中的大部分城市，其規模都一般，最大的特點在于密度大，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關系以來，加快發展了當地城市的發展以及農業灌溉。

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

在濱海平原之中，排水不夠順暢，蒸發力度較強，水質狀況較差，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，有進行充分利用，但是因為地下水資源不足，開采有限，難以滿足需求，因此，在濱海平原地區，針對于地下水資源開采所導致的環境問題，發生的比較早。

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、山前平原這幾個類型之中，分別選擇了其中最具有代表性的幾個城市，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利用狀況評價

2.1 評價模型

壓力狀態相應概念模型，即PSR，這一模型在國際上，使用范圍較廣，主要用于評價地區、國家可持續發展水平。壓力狀態相應概念模型之中的壓力，即是指導致發展不可持續的一些相關因素，即主要包括消費模式、人類活動、經濟系統等，狀態即是指在城市、國家可持續發展期間，不同系統所表現出來的狀況，響應即是指人類促進可持續發展所實施的一些舉措。在壓力狀態相應概念模型之下，主要突出了環境受壓與環境退化之間的發生、原因，于可持續發展的環境目標，有著極大的關聯。

因此，在國際上，也容易被接受。所以，文章通過壓力狀態響應概念模型的應用，以此來評價城市地下水資源可持續利用狀況，是切實可行的。

2.2 底下水在“壓力-狀態-響應”模型前提下的評價指標

近幾年地下水資源受到人類社會經濟活動的影響較大，并且該影響還在繼續擴大。因此，此研究中會將地下水系統和人類社會經濟系統的關系，即“壓力-狀態-響應”的循環性關系作為重點內容，在此基礎上構建評價指標系統，見表1。

3 結果分析

3.1 地下水資源的壓力

本研究選擇了五個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 地下水評價指標體系

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為：唐山市<石家莊市<衡水市<滄州市<天津市。地處濱海地區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。隨著社會經濟的發展，地下水資源與地表水資源都出現了供需矛盾，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2014年上半年的水資源供需情況調查，除天津市以外的4個城市的水資源供需比分別是0.38、0.49、0.37、0.35，已經達到嚴重缺水程度?；诖朔N情況，開發地下水就成了緩解缺水壓力的重要手段，但地下水開發過度也為城市帶來了潛在安全隱患。此外，地下水資源系統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在城市化擴大、經濟快速發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濟、人口等正常運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量。各個城市都有程度不同的地下水污染情況，上述五個城市中，總硬度污染最為嚴重的是石家莊市， 高達64%；在衡水、滄州城市中，氟化物污染最為嚴重，污染率分別是17%與73%。唐山地下水主要是因為六價鉻污染造成的。五個城市中均出現了上述兩種類型的壓力，增強城市地下水資源系統壓力。

3.2 地下水資源的狀態

地下水資源系統在城市發展過程中所承受的壓力越來越大，加上資源的過渡開發，地下水資源情況成不斷惡化。如地下水位大面積持續下降。根據調查結果顯示，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，山前平原到濱海地區有較大面積的地下水位降落漏斗，并且緊緊環繞著城市。上述五個城市均有地下水位降落漏斗，這5個城市分別處于5個漏斗的中心，不同城市漏斗呈現出不同的垂直、水平發展態勢。

地處山前平原的唐山、石家莊呈現出串珠式發展，深層地下水在朝著中部平原方向片狀延伸，并有大型復合漏斗的發展趨勢。其他3個城市分別是3個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，地下水位不僅出現了降落，在水量、水質、地質方面均出現了失衡現象。在上述5個城市中還出現了淡水咸化、地面不均勻沉降、海水倒灌等問題。

3.3 地下水資源的響應

結合PSK概念模型的相關理論，上述有關地下水系統的種種狀態的改變，會對人類的社會活動以及經濟活動產生直接的影響，而社會系統以及經濟系統對其進行調整的種種措施，則統一稱之為社會系統以及經濟系統對地下水資源形成的相應。通過這一系列的響應，能夠很好的恢復系統的狀態平衡，并且還能進一步的將正、負兩種反饋的類型很好的區分開。根據海河流域城市地下水資源系統中實際完全超采的現象，只要是有利于恢復城市地下水的經濟措施、技術措施、工程措施以及政策措施等，都應將其視為正向反饋相應。因而從這一層面上來說，響應實際上涉及到了非常廣泛的范圍和領域。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行了選擇性的分析。結果發現，為了有效的應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。對于能夠將地下水資源眼里直接減輕的控制超采的措施而言，各個城市具有不同的情況。

3.4 地下水資源總體評價

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，先是城市內域地下水的超采，然后慢慢發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業，并依靠山區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，逐漸轉變成了地下水的開發。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50年代，就已經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?？傮w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，且相應的水資源的狀態以及系統等非常紊亂。

4 總 結

綜上所述，在海河流域城市地下水資源持續利用狀況研究的過程中，可以看出，地下水資源已經成為了影響平原城市發展的關鍵因素。在分析地下水資源持續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利用中的復雜關系還需進一步的研究。

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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，城市水文，地下水，水資源論證與研究工作。

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