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地下水资源对经济社会可持续发展的保障问题

时间:2008/7/25 18:16:13 点击:21092

 
地下水资源对经济社会可持续发展的保障问题

2008年7月25日
    摘要:地下水既是不可或缺的水资源,也是重要的生态与环境支撑要素。保护和合理开发利用地下水资源,是经济社会可持续发展的基础保障条件。目前,中国地下水资源的形势相当严峻:北方城市地下水超采严重,造成资源枯竭并诱发了地面沉降、地裂缝、地面塌陷、海水入侵等灾害;西北地区许多流域地下水盐失衡,成为生态环境恶化的重要原因;地下水污染迅速发展,危及到一些地区的供水安全等。针对我国地下水资源的特点、面临的形势和开发利用中存在的问题,提出了新时期的地下水资源工作战略,即实现从数量调查评价为主到数量、质量调查评价与监测并重,从重开发、轻保护到保护与开发利用并重的转变。在此战略框架内,提出了五项对策措施和近期的四个工作重点建议。
 
    关键词:地下水资源,可持续发展,战略对策
 
    地下水是水资源的重要组成部分,在保证居民生活用水、经济社会发展和生态环境平衡等方面的作用不可或缺,在地表水资源相对贫乏的干旱、半干旱地区则是不可替代的。地下水开发利用不当,将会产生各种环境问题和地质灾害,阻碍经济社会的全面协调可持续发展。
 
    一、 地下水对经济社会全面、协调、可持续发展的支撑作用
 
    地下水对经济社会全面、协调、可持续发展的重要支撑作用主要体现在三个方面:一是资源支撑,二是生态支撑,三是环境支撑。
 
   (一) 资源支撑
 
    地表水和地下水共同支撑着我国水资源的供应,互为补充,不可或缺,这是自然因素和人为因素共同作用的结果。
 
    1998-2002年,全国供水总量每年在5500亿立方米左右,地下水供水量在1050亿立方米左右,占总供水量的19%-20%(据水利部1998-2002年中国水资源公报统计),较1997年以前明显增加。1999年,北方17省(区、市)地下水供水量占总供水量的35%,其中海河流域达到61%,松辽河流域达到43%(刘昌明、陈志恺等,2001)。全国有400多个城市开采利用地下水。在华北和西北地区,城市供水量中地下水比例分别达到72%和66%(国土资源部,2003[1])。
 
    上面列举的一些数字说明了地下水在我国供水中的重要地位,但其资源支撑的意义还不仅限于这些数字。
 
    首先,地表水和地下水的资源属性互为补充。我国降水量的时间分配极不均匀。一年之内,大部分地区连续4个月的降水量占全年降水量的60%-80%。也就是说,我国地表水资源中有2/3左右是洪水径流量。多年之间,南方地区最大年降水量一般是最小年降水量的2-4倍,北方地区为3-8倍,并且经常出现连续丰水年或连续枯水年的情况(刘昌明、陈志恺等,2001)。地表水与降水量在时间上一致性形成地表水“水多时用不了,水少时不够用甚至无水可用”的特点。地下水分布广、储存量大、调蓄能力强、供水保证程度高的特点正好弥补了地表水分布范围有限、动态变化大的不足,成为许多地区(特别是北方)不可或缺的重要供水水源。我国可再生淡水资源每年约28000亿立方米。其中,地表水约27000亿立方米,地下水约8800亿立方米,二者之间的重复量约7000亿立方米,主要是地下水排泄到河道中形成的河流基流量,这是许多河流不断流的根本保证,枯水季节地表水供水量中的大部分取自这7000亿立方米的重复量。
 
    其次,地下水水质优良,一般富含人体所需的各种微量元素和矿物质,不通过任何处理就可直接饮用。在发达国家,即使有清洁的地表水,也都把地下水作为首选饮用水水源,如美国和西欧等国家和地区,生活用水的地下水供水比例都在50%以上。我国公众甚至政府还很少意识到地下水水质的优越性和宝贵性,南方地区尤其如此。目前,我国地表水污染严重、有水不能用的现象已十分普遍,许多地区不得不依靠地下水作为供水水源,长江下游和珠江三角洲地区地下水开发利用量不断增加就是例证。
 
    第三,北方地区地表水开发利用程度已经较高,开发利用地下水是地表水不足或无水可用的干旱季节应急供水的必然选择,是一些地区增加供水量的重要途径。海河、淮河、黄河和西北内陆河流域多年平均地表水径流量分别为288亿立方米、741亿立方米、661亿立方米和933亿立方米。1997年,这四个流域的地表水调控能力分别为355亿立方米、620亿立方米、340亿立方米和675亿立方米(潘家铮、张泽祯等,2002),与多年平均径流量相比,分别为123%、84%、74%和72%(其中黄河流域的径流量扣除掉200亿立方米的冲沙入海量),远超过国际公认的40%的标准。地下水方面,除海河流域、黄河下游、松辽河流域和西北内陆区个别流域已经超采或接近最大可采资源量外,北方其它地区还有一定潜力。在地下水严重超采的海河流域,1999-2003年连续干旱,地表无水可用,不得不依靠地下水应急供水,北京最为典型。2010年南水北调工程通水之前,地下水是华北地区应急供水的唯一选择。
 
    (二) 生态支撑
 
    在占国土面积三分之一的西北内陆干旱区,地表水、地下水和土壤水共同支撑着盆地内脆弱的绿洲生态系统。没有地表水的季节性泛滥或浇灌,绿洲就缺乏生机和活力,没有地下水和土壤水的支撑,绿洲就难以存在。多项研究表明,西北干旱区植被生长最适合的地下水埋深在2-5米。因地下水水位下降和水质恶化,导致绿洲消亡、生态失衡的例子比比皆是,塔里木河下游、河西走廊黑河下游的额济纳平原和石羊河下游的民勤盆地荒漠化的迅速发展就是例证。
 
    在北方半干旱区,地下水是天然湖泊、沼泽等湿地生态的基本支撑条件,地下水是这些天然湿地的重要补给水源。
 
    在沿海地区,地下水和海水之间保持着一定的压力平衡,地下水是防止海水入侵、保护海岸带生态的天然屏障。
 
    在西南岩溶石山地区,地下水的有效开发利用是石漠化综合治理与当地群众脱贫致富的关键因素。
 
    (三) 环境支撑
 
    地下水不仅是重要的资源,也是重要的环境要素。地下水一旦遭到污染,对环境和人类健康造成损害是长期的,难以消除。地表水的污染治理已经相当困难,与地表水的污染治理相比,地下水污染治理难上加难,费用昂贵,甚至无法根治。
 
    平原区是我国人口密度最大、经济社会活动最强烈和集中的地区,地壳表层多为第四系大厚度松散地层,它们之所以能够为人类的居住和各种经济社会活动提供坚实的基础,关键在于地下水的撑托作用。一旦失去地下水的撑托,地面沉降、地裂缝等灾害将会随之产生,华北平原和长江三角洲的区域性地面沉降及伴生的地裂缝灾害就是例证。
 
    岩溶分布区占我国国土面积的三分之一左右(包括裸露区和隐伏区),地下溶洞发育,溶洞中充满了地下水。溶洞中的地下水是支撑溶洞结构平衡和上覆地层压力的重要力量,一旦失去地下水的支撑,溶洞就会坍塌,造成地面塌陷灾害。
 
    二、 地下水资源面临的主要问题
 
    我国水资源时空分布极不均匀,南方水多、北方水少,丰水季节洪涝灾害频繁、枯水季节干旱缺水问题突出,这是自然条件所致。由于对地表水和地下水之间的关系以及地下水的资源、生态与环境支撑作用等认识不足,长期以来,重开发、轻保护,产生了一系列问题。
 
   (一) 华北地区地下水严重超采,西北、东北地区城市地下水普遍超采
 
    华北地区是我国水资源最紧缺的地区,地下水是主要供水水源。河北省现状地下水开采程度达到128%,每年超采约22.3亿立方米(段永候等,2003), 1975年以来累计消耗地下水储存量超过500亿立方米;北京市现状地下水开采程度103%,每年超采1-2亿立方米,1961年以来累计消耗地下水储存量60亿立方米以上(据北京市地质调查研究院2003年完成的“首都地区地下水资源和环境调查评价”推算);天津市地下水资源贫乏,现状开采程度达到111%,每年超采近7000万立方米。山东、河南、山西等省地下水开发利用程度也都在75%以上,主要城市地下水超采严重。由于长期超采,华北平原深层地下水水位持续下降,目前有近7万平方公里面积的地下水位低于海平面(国土资源部,2003[1])。初步统计,全国已形成大型地下水降落漏斗100多个,面积达15万平方公里,严重超采城市近60个,主要集中在北方。粗略计算表明,平原区消耗的地下水储量与地面沉降的体积几乎相当,也就是说多是地下水储量的消耗是以地面沉降为代价换来的。
 
   (二) 地下水不合理开采和超采在许多地区造成严重的地质灾害
 
    由于地下水的过量开采和不合理开采,我国中东部平原区地面沉降、地裂缝等缓变性地质灾害迅速发展。目前,地面沉降面积已达64000平方公里以上,较二十世纪九十年代初增加了近三分之一,存在较严重地面沉降的城市超过50个。上海、天津、太原、沧州等城市的最大沉降量超过2米,天津塘沽高达3.1米,洪涝灾害和风暴潮灾害更为突出。由于地面沉降,上海市防护墙已先后5次加高加固,投资达4亿元,预计2030年之前还需加高。在200多个县市,由于不均匀地面沉降产生的地裂缝共400多处约1080条,总长度超过350公里。地面沉降及地裂缝每年造成经济损失数十亿元,已严重威胁到这些地区经济社会的全面协调可持续发展。
 
    过量开采地下水是产生岩溶塌陷的主要原因。据不完全统计(雷鸣堂等,2003),全国23个省(自治区、直辖市)共发生岩溶塌陷1400例以上,塌陷坑总数超过4万个,给国民经济建设和人民生命财产带来严重影响和威胁。例如:2003年8月4日,广东阳春市岩溶塌陷造成6栋民房倒塌、2人伤亡、80多户400多人受灾;2000年4月6日武汉洪山区岩溶塌陷造成4幢民房倒塌,150多户900多人受灾;1999年5月7日广西合山市电厂塌陷,大量煤灰水溃入合山矿务局朔河矿矿井,直接损失2000多万元;1979年、1985年贵昆线铁路因岩溶塌陷先后发生列车颠覆事件。
 
    沿海城市如大连、秦皇岛、沧州、莱州、烟台、威海、青岛、日照、北海、海口市等,地下水的过量开采引起不同程度的海水入侵,造成严重危害。如山东省的莱州湾,海水入侵面积近1000平方公里,造成40万人饮水困难,8000多眼农用机井报废,60万亩耕地丧失生产能力,直接经济损失4亿多元。
 
   (三) 地下水污染严重,危及供水安全
 
    新一轮全国地下水资源评价结果表明(国土资源部,2003[1]),有63%国土面积的地下水资源可供直接饮用。但进一步分析可以看出,人口稀少、经济欠发达的山区占了绝大部分。在人口密集、经济相对发达的地区,地下水普遍受到污染,包括无处不在的石化产品污染、大面积的农药化肥污染、以及城市工业三废和生活垃圾对地下水的污染等,且呈现由点向面、由城市向农村扩展的趋势。目前,全国约有一半城市市区地下水污染比较严重,北方17个省会城市中16个污染严重,南方14个省会城市中3个污染严重(合肥、武汉、长沙),已成为影响供水安全的重大隐患。例如,山东省淄博市石化工业对地下水造成严重污染,日供水量51万立方米特大型地下水水源地面临报废;辽宁省海城市污水排放造成大面积地下水污染,致使附近一个村几年内死亡160人,景象凄惨,触目惊心;由于污染,淮河安徽段近5000 平方公里范围内,符合饮用水标准的浅层地下水面积仅占11.0%。北京市地下水中有机污染物的调查研究表明,DDT、六六六等有机农药残留和尚没有列入我国饮用水标准的单环芳烃、卤代烃、多环芳烃等“三致”(致畸、致突变和致癌)有机物在浅层地下水中普遍检出。这些“三致”有机物在我国东部发达城市和地区,很可能同样存在。
 
    目前,我国地下水污染的调查评价与监测仅限于部分城市和地区,而且调查评价与监测的指标非常有限(我国饮用水水质标准只有34项,美国为74项,欧共体56项),远不能满足供水安全的要求。
 
   (四) 西北地区许多流域地下水盐失衡,成为生态环境恶化的重要原因
 
    虽然部分地区和流域(如关中平原、乌鲁木齐河流域、石羊河流域、吐鲁番盆地等)地下水已经超采,但更为严重的问题是西北地区整个水资源开发利用不合理造成的地下水均衡破坏及其对生态环境的影响。
 
    西北地区地表水和地下水是一个统一整体,互为依托,不可分割。人工渠系把60%以上的河水从出山口处直接引入灌区,切断了戈壁平原区地下水的补给来源,地下水补给量锐减,水位大幅度下降,泉水逐渐消亡,甘肃敦煌月牙泉就是例证。在中游地区,因过渡引灌地表水,地下水位上升,产生严重的土壤次生盐渍化。新疆次生盐渍化耕地已占耕地总面积的31%以上(王根绪等,1999),黄河中游的银川平原和河套平原次生盐渍化面积占耕地总面积的40%以上(西安地质矿产研究所,2003)。在河流下游地区,因来水量减少,河道断流、湖泊干涸、地下水位逐年下降,河流两岸及湖泊周围生态不断退化。二十世纪九十年代,塔里木盆地周边(塔克拉玛干沙漠外缘)荒漠化土地面积较七十年代增加了33000平方公里,增幅达32.9%;50多年来,准噶尔盆地南缘荒漠林后退了20-30公里;河西走廊石羊河下游民勤盆地的绿洲已成为沙漠中的孤岛,黑河下游的额济纳平原因生态退化,成为北方地区沙尘暴的主要发源地之一。
 
    三、 地下水资源战略对策建议
 
    水资源的可持续利用是经济社会全面协调可持续发展的基础支撑条件。树立科学的水资源观,充分认识地表水和地下水之间的相互依托、优势互补关系,统筹地表水、地下水的开发利用,统筹水资源的开发与生态、环境保护,统筹上中下游的用水比例,统筹节约用水、提高用水效率和跨流域调水的关系,是实现水资源的合理开发利用,缓解我国水资源短缺的矛盾,保障供水安全的基本战略对策。
 
    在上述基本战略对策框架内,根据我国地下水资源的特点、面临的形势和开发利用中存在的问题,我们认为,新时期的地下水资源战略应把提高地下水资源保障能力、改善人民群众的饮水质量和生存环境质量、保护生态、减轻或避免地下水不合理利用产生的地质灾害等放在重要位置,实现从地下水资源数量调查评价为主到数量、质量调查评价与监测并重,从重开发、轻保护到保护与开发利用并重的战略转变。为此,提出五项战略对策和近期的四个工作重点建议。
 
   (一)五项战略对策
 
    1. 按地下水资源赋存和分布规律,实施区域地下水资源开发与保护战略
 
    华北地区以节水为前提,调整地下水开采布局,实施含水层恢复与保护工程,遏制地面沉降和地下水污染不断加重的趋势;西北地区加大地下水调查评价力度,按照“优先保障生活用水,基本保障经济和社会发展用水,努力提供生态环境用水”的原则,合理开发利用地下水资源;东北地区在统筹考虑沼泽湿地保护区生态用水的同时,加强地下水的开发利用,注意合理布局;西南岩溶石山地区应重点查明地下暗河分布,采取截、堵、蓄、引、提等工程措施,充分利用岩溶地下水;东部沿海三角洲地区要调整地下水开采布局和开采层位,压缩深层水开采量,加强浅层微咸水的改造利用,遏制并缓解地面沉降、地裂缝、海水入侵等地质灾害,采取有力措施防止地下水污染。
 
    2. 建立地下水资源保护带,有效防止地下水污染
 
    地表水“有河皆干、有水皆污”的状况得当党中央、国务院的高度重视和社会公众的广泛关注,国家正在下大力气加以治理。地下水污染问题也已经成为影响我国许多城市和地区供水安全的重大问题。由于地下含水介质的隐蔽性和埋藏分布的复杂性,地下水污染的治理比地表水困难得多,所需成本也要高得多,有些甚至根本不可能得到彻底治理。防治地下水污染,应坚持“以防为主,防治结合、防重于治”的方针。建立地下水防护带,是防止地下水污染的重要措施。要根据水文地质条件和工农业生产布局,在查明地下水水质及污染状况的基础上,科学划分地下水防护带的范围和防护层位,采取严格措施,保证地下水水源地及补给区范围内的水质不被污染。
 
    3. 实施地下水人工调蓄
 
    许多发达国家(如美国、荷兰、以色列、德国、瑞典等)把水资源的地下调蓄作为扩大可利用水资源的重要途径,并取得明显成效。实践证明,把水储存在地下更为科学、经济、安全。我国北方山前平原区有地下调蓄库容1000亿立方米以上(国土资源部,2003[2]),在丰水年,可采取人工诱导的方式把将大气降水形成的地表径流、洪水、水库弃水等纳入地下,增加地下水补给量。在枯水年,可适当地超量开采,腾出库容,在丰水年予以补偿。
 
    4. 加强城市地下水水源地储备
 
    我国北方地区连续干旱经常出现,地下水是城市应急供水的主要水源;南方城市区地表水污染较严重,且突发性污染事件常有发生。应加强城市后备地下水水源地的勘查,以备应急之需,实现从无序应急供水向有序应急供水转变。
 
    5. 加大贫困缺水地区和地方病区地下水资源勘查评价力度,改善当地群众的生产和生活用水条件
 
    目前,全国还有4000多万人的饮水困难亟待解决,7000多万人仍在饮用不符合饮用水水质标准的地下水(国土资源部,2003[1]),主要分布在西北、西南和东北西部贫困地区。加强这些地区的地下水资源勘查力度,实现有效开发利用,是解决这些地区生产和生活用水的重要途径,是脱贫致富,全面建设小康社会的重要保障。
 
   (二)近期工作重点建议
 
    1. 全国地下水水质与污染的调查评价
 
    以668个城市、10个重要经济区(黄淮海平原、长江三角洲、珠江三角洲、东北平原、长江中游平原、东南沿海平原、晋陕蒙能源基地、黄河中游河套平原、西北内陆盆地、西南岩溶石山、四川盆地等)为主,开展地下水水质与污染调查评价,为科学划分和确定地下水水源地保护带,制定防治规划与对策,确保安全供水提供科学依据。
 
    2. 完善全国地下水环境监测网络
 
    地下水环境监测数据是地下水资源评价、合理开发利用与保护、地下水污染和地质灾害防治等的重要依据。目前,我国地下水环境监测网的控制程度很低,与地下水资源面临的严峻形势和存在问题很不适应。应以流域(盆地)为单元,逐步完善建立全国地下水环境监测网,基本控制地下水开发利用程度较高和生态、环境功能重要的地区,实现地下水过量开采与污染的有效监控。
 
    3. 建立地下水人工调蓄示范工程
 
    在华北平原的山前冲洪积扇(如北京的永定河冲洪积扇、潮白河冲洪积扇,石家庄的滹沱河冲洪积扇)和西北内陆盆地山前带 “地下水库”(如天山北麓和河西走廊)实施地表水(水库弃水和洪水)和地下水的联合调蓄示范工程,为增加地下水资源的可供量,实现水资源的可持续利用提供借鉴。
 
    4. 地下水资源勘查评价
 
    一方面围绕国民经济和社会发展规划目标,开展重点地区地下水资源潜力调查工作,对供水前景做出评价;二是为解决贫困缺水地区和地方病高发区供水问题的地下水勘查评价;三是城市后备水源地勘查评价。

 
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