海河流域南水北調(diào)受水區(qū)地下水水位變化分析與管理工作思考

張 雪，劉玉晶，韓 鵬，孫 蓉

（水利部海河水利委員會(huì)，天津 300170）

海河流域地處我國(guó)華北地區(qū)，是重要的政治文化中心和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)之一。海河流域多年平均水資源總量約370億m3，其中地下水資源量約235億m3。海河流域人均水資源總量不足250 m3，為全國(guó)平均水平的1/8，是我國(guó)水資源嚴(yán)重短缺地區(qū)。

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，地下水逐漸成為海河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要水源，長(zhǎng)期的地下水超采已對(duì)海河流域生態(tài)環(huán)境造成了極大的影響。近年來(lái)，隨著南水北調(diào)工程、引黃工程等外調(diào)水工程的建設(shè)通水，海河流域的地下水供水量已在一定程度上被置換出來(lái)。

1 海河流域南水北調(diào)受水區(qū)基本情況

1.1 工程基本情況

南水北調(diào)工程是緩解我國(guó)北方黃淮海地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺局面的重大戰(zhàn)略性跨流域調(diào)水工程。其中，南水北調(diào)東線一期工程于2013 年11 月正式通水，通水至山東省德州市武城縣大屯水庫(kù)；中線一期工程于2014年12月全線通水到達(dá)北京市團(tuán)城湖。

1.2 受水區(qū)范圍

南水北調(diào)中線及南水北調(diào)東線一期受水區(qū)基本覆蓋了海河流域北京市、天津市、河北省、河南省和山東省5省市的平原區(qū)域，受水區(qū)面積約11.18萬(wàn)km2。

2 供水情況變化及分析

2.1 海河流域整體供水情況變化

自2014 年海河流域通水以來(lái)，海河流域供水總量近5 a來(lái)變化幅度不大。其中，地表水供水量呈逐年上升趨勢(shì)，增加的量大多來(lái)源于南水北調(diào)和引黃工程的外調(diào)水增量，地下水供水量呈逐年下降趨勢(shì)，再生水等水源略有上升。相比2014 年南水北調(diào)中線一期工程通水前，2018 年海河流域地下水供水量明顯下降，下降約40 億m3。 2014—2018 年海河流域供水變化，如圖1所示。

圖1 2014—2018年海河流域供水變化

2.2 海河流域南水北調(diào)受水區(qū)供水情況變化

2018 年海河流域南水北調(diào)受水區(qū)供水總量約249億m3。其中，南水北調(diào)東中線供水量約47億m3，相比2014年增加了約46億m3。

整體來(lái)看，自2014 年以來(lái)，海河流域南水北調(diào)受水區(qū)內(nèi)供水各類(lèi)趨勢(shì)與全流域情況基本一致。相比2014年，2018年海河流域南水北調(diào)受水區(qū)地下水供水量均明顯下降，下降了約37 億m3；除去南水北調(diào)供水，當(dāng)?shù)氐乇硭陆盗思s12 億m3；再生水等水源增加了約6億m3。2014—2018年海河流域南水北調(diào)受水區(qū)供水變化，如圖2所示。

圖2 2014—2018年海河流域南水北調(diào)受水區(qū)供水變化

2.3 海河流域南水北調(diào)受水區(qū)地下水供水量變化分析

從南水北調(diào)供水量來(lái)看，2018 年南水北調(diào)東中線共為海河流域受水區(qū)供水約47億m3，有效地置換了直接受水區(qū)大量的原有地下水供水量，并在一定程度上緩解了其他非直接受水區(qū)的地下水供水形勢(shì)，對(duì)海河流域的地表水供水形勢(shì)產(chǎn)生了一定的作用。

從不同行業(yè)地下水用水量來(lái)看，相比2014 年，海河流域南水北調(diào)受水區(qū)中農(nóng)田灌溉用水量下降最多，下降了約23億m3；其次是工業(yè)用水量，下降了約8 億m3；林牧漁畜、城鎮(zhèn)公共和居民生活用水量合計(jì)下降了約6億m3；生態(tài)環(huán)境用水量有小幅增加，增加了約0.2億m3。

從下降幅度來(lái)看，相比2014 年，海河流域南水北調(diào)受水區(qū)中工業(yè)用水量下降幅度最大，下降了約42%；其次是林牧漁畜用水量，下降了約26%；之后是農(nóng)業(yè)用水量，下降幅度23%。

截至2018 年，海河流域南水北調(diào)受水區(qū)地下水用水量中，農(nóng)田灌溉用水量仍為最主要的用途，占全部地下水用水量的65%；其次為工業(yè)用水量，占全部地下水用水量的14%。2018 年海河流域南水北調(diào)受水區(qū)用水結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 2018年海河流域南水北調(diào)受水區(qū)用水結(jié)構(gòu)

3 海河流域南水北調(diào)受水區(qū)淺層地下水水位變化及分析

考慮到深層地下水的補(bǔ)給主要為含水層的出露區(qū)和通過(guò)弱含水層的越流補(bǔ)給，受隔水頂板的限制，受氣象、水文因素影響較小，因此本文僅對(duì)淺層地下水的變化進(jìn)行分析。

3.1 受水區(qū)淺層地下水水位變化

從海河流域南水北調(diào)受水區(qū)供水量尤其是地下水供水量下降幅度來(lái)看，理論上，2018 年較2014 年受水區(qū)淺層地下水應(yīng)有一定回升。海河流域南水北調(diào)受水區(qū)淺層地下水位對(duì)比，如圖4所示。

但經(jīng)實(shí)際對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2018 年12 月相較于2014年12月受水區(qū)的淺層地下水水位平均回升僅0.46 m左右。從圖4可以看出，水位的回升并非普遍，其中回升區(qū)域僅占整個(gè)受水區(qū)的27.6%左右，其余約39.9%的區(qū)域?yàn)榉€(wěn)定區(qū)（幅度-0.5～0.5 m），約32.5%的區(qū)域?yàn)橄陆祬^(qū)。

整體看來(lái)，地下水位上升最為明顯的是河北省衡水市；其次是北京市，天津市，河北省石家莊市、邢臺(tái)市和山東省聊城市的部分區(qū)域；下降最為明顯的是河北省保定市絕大部分區(qū)域、石家莊市與邢臺(tái)市交界區(qū)域，以及河南省的安陽(yáng)市、鶴壁市和新鄉(xiāng)市。

圖4 海河流域南水北調(diào)受水區(qū)淺層地下水位對(duì)比

3.2 受水區(qū)淺層地下水含水層水位變化原因分析

3.2.1 降雨因素

從海河流域降雨情況總體來(lái)看，海河流域2014—2018 年逐年降水量較為穩(wěn)定，2014 年降雨量最低，2016 年降雨量最高。因此，海河流域南水北調(diào)受水區(qū)地下水位在地下水供水量有效控制的情況下，呈上升趨勢(shì)是合理的。

3.2.2 地質(zhì)條件因素

華北平原是典型的沖積平原，河流自山前傾斜平原進(jìn)入中部平原后，河床坡度變緩，河道改道頻繁，含水層的整體富水性和透水性自西向東逐漸變差。一般情況下，河道兩側(cè)含水層距離河床越遠(yuǎn)的，其組成顆粒越細(xì)，透水性也越差。因此，在山前平原區(qū)河流水系相對(duì)密集的區(qū)域，比如燕山山脈下北京市中部、天津市北部和太行山山脈下石家莊中部地區(qū)地下水滲透條件較好，在同等條件下地下水位回升相對(duì)較快。

3.2.3 管理因素

除天然因素外，人為干預(yù)的影響也比較大。近年來(lái)，北京市已利用南水北調(diào)水對(duì)密云水庫(kù)以下潮白河開(kāi)展了地下水回補(bǔ)，河北省在滹沱河、滏陽(yáng)河和南拒馬河流域也開(kāi)展了地下水回補(bǔ)試點(diǎn)工作。從圖4 可以看出，地下水回補(bǔ)工作成效顯著，北京市、衡水市、邢臺(tái)市的淺層地下水水位抬升非常明顯，保定市南拒馬河流域附近淺層地下水水位較保定市其他區(qū)域較為穩(wěn)定。

隨著近年來(lái)地下水資源管理手段不斷嚴(yán)格，如地下水禁采限采管理、產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整、地下水水資源稅（費(fèi)）標(biāo)準(zhǔn)提高、農(nóng)業(yè)節(jié)水增效等地下水超采綜合治理管理措施的實(shí)施，對(duì)地下水水位的恢復(fù)有較大的影響。

綜上，近年來(lái)海河流域南水北調(diào)受水區(qū)淺層地下水水位的變化主要受人為因素影響更多。不同區(qū)域其水位變化幅度與區(qū)域的滲透補(bǔ)給條件和降雨也有一定關(guān)系。

4 海河流域地下水管理的思考

自南水北調(diào)東中線通水以來(lái)，海河流域的地下水得到了有效置換和回補(bǔ)，但是地下水的水資源管理依然存在很多短板。比如，地下水管理常以區(qū)域管理為主，流域介入很少；地下水管理措施需要更多樣化；農(nóng)業(yè)地下水管理依然存在許多難點(diǎn)；地下水位的回升可能會(huì)引起一些潛在風(fēng)險(xiǎn)等。

4.1 盡快出臺(tái)地下水法規(guī)制度非常有必要

目前，地下水管理工作主要由各省（自治區(qū)、直轄市）負(fù)責(zé)，流域?qū)用娼槿胼^少，各地的管理手段、管理重點(diǎn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一。2007年，國(guó)務(wù)院總理溫家寶親自批示要求制訂《地下水管理?xiàng)l例》。2008年起，水利部牽頭組織開(kāi)展此項(xiàng)工作，經(jīng)多次修改完善，該條例于2017年向全社會(huì)公開(kāi)征求意見(jiàn)。《地下水管理?xiàng)l例》的出臺(tái)可以更為有效地統(tǒng)一各地方的管理要求，也可以為制訂流域地下水管理相關(guān)制度提供依據(jù)，為流域?qū)用嫒P(pán)管理地下水管理提供制度支撐。

4.2 強(qiáng)有力的管理措施成效顯著

從海河流域南水北調(diào)受水區(qū)地下地下水位上升的主要因素來(lái)看，人為的管理措施相比天然條件影響更為顯著，即當(dāng)前地下水超采區(qū)綜合治理，壓采和回補(bǔ)同時(shí)開(kāi)展的管理措施對(duì)于海河流域地下水現(xiàn)狀較為適宜。因此，海河流域的地下水管理要進(jìn)一步強(qiáng)化管理措施，如河北省2018 年起將地下水取水許可審批權(quán)限集中至省水利廳的做法，可以有效地從行政管理方面加強(qiáng)地下水管理。同時(shí)，還可以利用經(jīng)濟(jì)杠桿繼續(xù)壓采地下水。如，進(jìn)一步提高地下水水資源費(fèi)（稅）征收標(biāo)準(zhǔn)，提高地下水的使用成本，同時(shí)給予再生水利用的價(jià)格優(yōu)惠，來(lái)倒逼取水戶(hù)減少地下水取水量或自主置換為其他水源。

另外，當(dāng)前海河流域的河流回補(bǔ)與地下水水源置換主要是依靠南水北調(diào)工程的供水，一旦發(fā)生突發(fā)事件難以保證供給時(shí)，地下水將會(huì)再次成為海河流域的主水源之一。所以，還要注重形成長(zhǎng)效機(jī)制，建立突發(fā)事件預(yù)警防控機(jī)制，保障南水北調(diào)水源供應(yīng)。

4.3 農(nóng)業(yè)依然是海河流域地下水管理的重點(diǎn)

20 世紀(jì)六七十年代，流域上游大規(guī)模修建水庫(kù)，造成下游平原區(qū)的地表水來(lái)水量和地下水補(bǔ)給大幅減少，導(dǎo)致原本依靠地表水就可以灌溉的農(nóng)田開(kāi)始打井抽取地下水灌溉，而水庫(kù)往往優(yōu)先用于保證城市生活和工業(yè)用水而減少灌溉用水份額，逐步形成了農(nóng)業(yè)灌溉依靠地下水的局面。2018 年，海河流域的地下水供水量中，農(nóng)田灌溉用水仍然為最主要的用途，約占全部地下水供水量的59%。而在海河流域南水北調(diào)受水區(qū)中，農(nóng)田灌溉用水量占全部地下水供水量的65%。

理論上講，南水北調(diào)水和上游水庫(kù)汛期棄水可以考慮用于灌溉，但實(shí)際上其水量、水質(zhì)、水溫常出現(xiàn)與農(nóng)業(yè)灌溉用水需求及周期不相匹配的情況，所以農(nóng)業(yè)灌溉的地下水置換工作往往難以開(kāi)展。加上調(diào)整種植結(jié)構(gòu)與農(nóng)業(yè)節(jié)水措施等如果不能為農(nóng)民帶來(lái)明顯收益的話(huà)，農(nóng)民往往還是會(huì)采用原有的種植習(xí)慣和灌溉習(xí)慣，一些農(nóng)業(yè)節(jié)水設(shè)施就成為擺設(shè)，為地下水的置換管理帶來(lái)困難。因此，海河流域的農(nóng)業(yè)灌區(qū)管理還應(yīng)考慮規(guī)模化管理，尤其是在灌溉用水方面。這樣一來(lái)，可以減少農(nóng)民個(gè)體的漫灌式灌溉比例，也可以有效減少在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉等措施上的經(jīng)濟(jì)投入損失。

4.4 地下水水位回復(fù)過(guò)程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)

地下水在入滲過(guò)程中會(huì)作用于含水層，與巖土介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用，溶解土壤中的化學(xué)成分。如果采用的是再生水源進(jìn)行回補(bǔ)，還可能對(duì)地層產(chǎn)生一定的腐蝕作用，影響含水層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。另外，地下水位如果回升過(guò)高，可能會(huì)對(duì)部分建筑物存在影響，使其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，誘發(fā)結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)。而且，在北方地區(qū)，當(dāng)?shù)叵滤贿^(guò)高時(shí)，冬天會(huì)發(fā)生凍融現(xiàn)象，一定程度上影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。地下水位的過(guò)度上升還可能導(dǎo)致土壤鹽漬化，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此，對(duì)于地下水位的回升需要更為辯證地去看待，把握好其可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，提前施以對(duì)策。

5 結(jié)語(yǔ)

南水北調(diào)工程通水以后，海河流域南水北調(diào)受水區(qū)的地下水供水量已明顯被置換出來(lái)，流域淺層地下水位在自然因素和人為措施的影響下已有所回升。但是，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，地下水管理工作還需要進(jìn)一步完善法規(guī)制度，繼續(xù)采用強(qiáng)有力的管理措施，同時(shí)針對(duì)突出問(wèn)題有的放矢地尋找解決方法，并對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性研究。