海河流域典型平原區(qū)淺層地下水動態(tài)分析及保護對策

張治倩，楊 敏

(水利部海河水利委員會水文局，天津 300170)

海河流域地處我國華北地區(qū)，是重要的政治文化中心和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)[1]。該流域多年平均水資源總量為370億m3，其中地下水資源量為235億m3。該地區(qū)人均占有水資源量約260m3，僅為全國平均水平的1/8，是我國水資源嚴重短缺地區(qū)。一直以來，地下水是海河流域的主要供水水源，是維持區(qū)域生態(tài)環(huán)境平衡的重要因素，對保障流域供水安全、飲水安全、糧食安全和生態(tài)安全起著重要作用[2]。20世紀80年代以來，該區(qū)域經(jīng)濟社會快速發(fā)展，水資源的需求日趨增加，地下水超采嚴重[3]，截至2010年，海河流域地下水超采量累計超過900億m3。

大清河淀西平原位于太行山山前，包括保定市大部分地區(qū)、石家莊北部和北京南部，涉及面積分別為9834、1885和604km2[4]。該平原區(qū)地下水源供水量占總供水量達85%，其中淺層水開采量占整個地下水供水量的90%以上，對地下水的開采量較大，地下水水位變化較大，因此本文選取大清河淀西平原作為海河流域的典型平原區(qū)進行分析。

1 地下水變化特征

1.1 水文地質(zhì)

大清河淀西平原位于河北平原西部，在一級構(gòu)造太行山斷塊隆起和冀魯斷拗區(qū)的交界[5]，屬太行山東坡斷隆和冀中斷陷兩個三級構(gòu)造單元。該平原淺層地下水為賦存于第四系沉積地層中的孔隙，自上而下分為4個含水組，每一個含水組由多個含水層組成，賦水性強，巖性多為砂礫石[6]。大清河淀西平原為太行山山前沖積洪積平原，礦化度小于2g/l的淡水面積占98%。

1.2 淺層地下水埋深年際變化特征

降水作為影響淺層地下水位的重要因素，主要補給地下水，山前沖積平原非飽和帶和含水層的顆粒較粗、厚度較大，有利于接受大氣降水入滲補給[7]，其補給量占地下水總補給量的60%以上。人類開采地下水也是地下水位變化的主要影響因素[8]，其次是山區(qū)側(cè)向徑流補給、河道滲漏補給和灌溉回歸等。20世紀80年代以來，地下水開發(fā)利用規(guī)模先增大后減小，且干旱年份占主導(dǎo)地位[9]，降水補給地下水的量相應(yīng)減少。

從圖1可以看出，自2004年以來，該平原區(qū)淺層地下水位雖在某些年份有所上升，但總體呈現(xiàn)下降態(tài)勢，下降速率為0.41m/a。2008、2012和2013年為該地區(qū)的豐水年，地下水水位受降水影響明顯抬升。2012年淺層地下水位最大上升區(qū)在保定市涿州市西城坊，水位抬升12.63m，主要原因為7月拒馬河流域出現(xiàn)特大暴雨，張坊以上平均降水量為176mm，折合水量8.47億m3[10]。

圖1 2004～2015年大清河淀西平原年降水量與年末淺層地下水埋深變化

1.3 淺層地下水年內(nèi)變化特征

該平原區(qū)地下水埋深受降水和人類活動的影響，地下水年內(nèi)變化體現(xiàn)為4個時期，其中4～6月為枯水季節(jié)，此時段降水量偏少，降水補給不足，春季農(nóng)業(yè)灌溉用水加大了地下水的開采量，導(dǎo)致地下水位下降，埋深增加。汛期7～9月降水明顯增多，地下水得到相應(yīng)的補給，農(nóng)業(yè)用水較少，該時期地下水埋深大幅減小。10～11月降水減少，農(nóng)業(yè)冬灌又加大了對地下水的開采，在這一時期地下水位呈現(xiàn)一定的波狀下降[11]。12月～次年3月，地下水開采量減少，地下水位緩慢上升。總體來說，年最高水位一般出現(xiàn)在3月或9月。

選取大清河淀西平原的5眼代表性地下水觀測井，由北向南依次為南鄭各莊、西百樓、西南京、紙房頭、南樓，分布如圖2所示。豐水年2013年5眼觀測井4個季度末的地下水埋深變化情況如圖3所示。總體來說，平原區(qū)水位埋深由北向南逐漸加深，北部南鄭各莊、西百樓和中部的紙房頭年內(nèi)最高水位出現(xiàn)在第四季度末，而南部南樓和中部西南京的年內(nèi)最高水位出現(xiàn)在第一季度末，5眼井的最低水位均在第二季度末。5眼井年內(nèi)地下水位變幅最大的為西百樓，變幅為2.2m，地下水位變幅最小的為西南京，變幅為0.23m。南樓站逐月埋深變化如圖4所示。

圖2 代表井分布示意圖

圖3 2013年代表性監(jiān)測井地下水埋深年內(nèi)變化

圖4 2013年南樓監(jiān)測井地下水埋深逐月變化

1.4 大型超采區(qū)狀況

海河流域共有13個超采區(qū)，涉及到本平原區(qū)的共有3個，其中2個嚴重超采區(qū)，分別為北京淺層地下水大型嚴重超采區(qū)和河北太行山前超采區(qū)，1個一般超采區(qū)為北京南部淺層地下水大型一般超采區(qū)。各超采區(qū)中心埋深變化情況如圖5所示。

圖5 2009～2013年各超采區(qū)中心埋深變化

從圖5中可以看出，北京淺層地下水大型嚴重超采區(qū)和北京南部淺層地下水大型一般超采區(qū)的中心埋深相對穩(wěn)定，分別維持在22和18m，而河北太行山前超采區(qū)的中心埋深較大，由2009年的50.6m減小到2013年的48.2m。總體來看，該地區(qū)近年來的地下水超采區(qū)治理成果大顯成效。

2 淺層地下水開發(fā)利用狀況

2004年以來，隨著國家對地下水重視程度的提高，河北省作為北方地下水開采大戶，加大了對地下水資源的節(jié)約、保護和管理，開展了城區(qū)自備井關(guān)停工作。2010年9月發(fā)布的《河北省實施<中華人民共和國水法>辦法》，標志著河北省實施最嚴格水資源管理制度的開始。從圖6可以看出大清河淀西平原地下水開采量在2011年達到33.23億m3之后，隨著河北和北京地區(qū)地下水資源保護措施的不斷加強，該平原區(qū)地下水開采量開始呈現(xiàn)穩(wěn)定下降的趨勢，到2015年為28.78億m3，近5年下降速率為0.89億m3/a。

圖6 2004～2015年大清河淀西平原地下水開采量變化趨勢

3 地下水保護對策與建議

大清河淀西平原自20世紀80年代以來，地下水水位動態(tài)變化較大，一度出現(xiàn)水位持續(xù)下降的趨勢，但近年來，國家和地方出臺了一系列加強地下水管理和保護的措施，該平原區(qū)的地下水水位年際間呈現(xiàn)穩(wěn)定或上升的態(tài)勢。通過完善地下水管理的法律、經(jīng)濟、行政管理等方面措施，強化監(jiān)管，可實現(xiàn)區(qū)域水資源的可持續(xù)利用，保障經(jīng)濟社會的穩(wěn)定發(fā)展。

3.1 嚴格地下水開發(fā)利用總量控制

執(zhí)行最嚴格的水資源管理制度，建立健全地下水開采總量控制指標體系，規(guī)范地下水取水許可審批和管理制度。充分利用南水北調(diào)中線工程和引黃入冀補淀工程分配的水量，在受水區(qū)合理壓采地下水，補給和儲備地下水。

3.2 提高地下水監(jiān)測能力，完善監(jiān)測信息系統(tǒng)

目前國家正在開展的地下水監(jiān)測工程重點對我國北方地下水開采嚴重地區(qū)加密布設(shè)地下水監(jiān)測井，達到對地下水水位、水量及水質(zhì)的動態(tài)監(jiān)控。各地要充分利用建設(shè)的信息系統(tǒng)，定期分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對地下水資源的精細化、實時化和深度化管理[12]。

3.3 采取積極措施，加強超采區(qū)治理

嚴格按照河北省地下水超采區(qū)綜合治理方案，開展超采區(qū)治理工作，保證超采范圍不再擴大，中心深度逐漸減小。并根據(jù)當?shù)氐墓?jié)水潛力和替代水源條件，強化節(jié)約用水和水資源配置工作，壓縮地下水開采量，逐步實現(xiàn)地下水的采補平衡[13]。

3.4 加快節(jié)水工程建設(shè)，加大節(jié)水宣傳力度

加快節(jié)水型社會建設(shè)，提高水資源的利用效率，可有效的減少對地下水的開發(fā)。調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動污水處理技術(shù)不斷提高[14]；對農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，在地下水超采嚴重的地區(qū)，減少高耗水作物的種植，從而壓減灌溉面積，并大力推進農(nóng)業(yè)節(jié)水工程建設(shè)。加大節(jié)水宣傳力度，提高公眾對我國地下水嚴峻形勢的認識，從而形成全社會共同推動地下水治理與保護的良好氛圍。

4 結(jié)論

地下水資源是重要的基礎(chǔ)性資源，地下水的過度開采將會帶來一系列的生態(tài)環(huán)境問題，并因地下水開采引發(fā)省際水事糾紛，影響社會穩(wěn)定。本文將大清河淀西平原作為海河流域的典型平原區(qū)進行地下水變化特征的分析，得到以下結(jié)論。

(1)受降水量和人類活動的共同影響，2004～2015年間大清河淀西平原淺層地下水位總體呈現(xiàn)下降態(tài)勢，平均下降速率為0.41m/a；地下水年內(nèi)變化分為4個時期：4～6月為地下水位下降期，7～9月為地下水位上升期，10～11月為地下水位波動期，12月～次年3月為地下水位上升期；2009～2014年3大超采區(qū)中心水位埋深變小或基本維持不變，超采區(qū)治理顯成效；自2004年以來，該平原區(qū)地下水的開采量由增到減，近5a下降速率為0.89億m3/a。

(2)在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，針對目前地下水資源管理的現(xiàn)狀，提出了嚴格地下水開發(fā)利用總量控制、提高地下水監(jiān)測能力、完善監(jiān)測信息系統(tǒng)、采取積極措施加強超采區(qū)治理、加快節(jié)水工程建設(shè)、加大節(jié)水宣傳力度等的相關(guān)措施。