劉蘭芳,孫炳華,康 麗

(1.河北省滄州市水利科學(xué)研究所,河北 滄州 061000;2.河北省水利水電勘測設(shè)計研究院,河北 天津 300250)

滄州市是華北乃至全國最缺水的地區(qū)之一,屬深層地下水嚴(yán)重超采區(qū),水資源短缺已成為制約經(jīng)濟社會發(fā)展的瓶頸。多年來,靠大量超采深層地下水來維持國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的基本需求,造成地下水位持續(xù)下降,由此引發(fā)了地面沉降、水環(huán)境惡化等一系列地質(zhì)環(huán)境問題。因此,解決水資源危機,加強地下水管理與保護已刻不容緩。

1 深層地下水資源利用現(xiàn)狀

滄州市的深層地下水是指埋藏深度(地面以下)250～350m,含水層以中砂、細(xì)砂為主的第Ⅲ含水組和埋藏深度350～550m的第Ⅳ含水組,第Ⅲ、Ⅳ含水組是滄州市深層淡水的主要含水層和開采層。

滄州市深層地下水的開發(fā)利用始于上個世紀(jì)六十年代中、末期,至今已有 40余年的歷史。

據(jù)資料顯示,滄州市深層地下水多年(1989-2006)平均開采量為 7.74億 m3,多年平均超采量為 4.82億 m3,多年平均開采系數(shù)為 1.65,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開采系數(shù)小于 1.0的目標(biāo)。

2 深層地下水超采引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題

由于長期超采地下水,造成地下水位持續(xù)下降,已引發(fā)了地面沉降、水環(huán)境惡化等一系列地質(zhì)環(huán)境問題。諸如:

2.1 形成了 1.4萬 km2的地下水“漏斗群”

由上個世紀(jì)七十年代末期形成的滄州市市區(qū)“地下水漏斗”,因地下水的連年超采使地下水漏斗面積不斷擴大,以 -50m埋深等值線為例,1975年 -50 m埋深等值線所包圍的面積為 76 km2,南北長約為9km,東西寬約為16km;2005年漏斗區(qū) -50m埋深等值線所包圍的面積已達(dá)到6862 km2,占全市面積的 49%。漏斗區(qū)面積 30年內(nèi)增加了6786 km2,平均年增長速度為 242 km2。

從漏斗東西方向的剖面圖可以清晰的看出,漏斗區(qū)在縱向和橫向的發(fā)展趨勢迅速。如今漏斗形態(tài)已發(fā)生了變化,和其它漏斗連成了一片,從單一漏斗發(fā)展成復(fù)合漏斗,并已形成了 1.4萬 km2罕見的地下水位降落“漏斗群”。

2.2 地面沉降

由于長期超采地下水,地下水位持續(xù)下降,第Ⅲ、Ⅳ含水組與上覆地層原始平衡狀態(tài)被打破,孔隙水承壓力減小,在上覆地層壓力不變的情況下,孔隙水承壓力減少部分轉(zhuǎn)嫁給巖土顆粒骨架,使其壓力增大,導(dǎo)致土體壓密而地面下沉。

據(jù)測定滄州市區(qū) 1970年地面累計沉降量為 9mm,1990年累計沉降量1 131 mm,2005年累計沉降量已達(dá)2 236mm(圖 1),平均每年下降速率為 100.4mm。

圖1 滄州市城區(qū)沉降中心累計沉降量圖

地面大幅度沉降同時也引發(fā)來了一系列社會、地質(zhì)生態(tài)環(huán)境問題:其主要有城區(qū)內(nèi)澇積水嚴(yán)重,水利工程防洪能力降低、測量標(biāo)志數(shù)據(jù)造成失真;對樓房、鐵路、公路、橋梁、管線等地面、地下建(構(gòu))筑物的安全造成的危害。

2.3 咸淡水界面下移

由于深層地下水的嚴(yán)重超采引起咸淡水界面明顯下移。據(jù)滄縣典型區(qū)研究資料顯示,咸淡水界面平均下移18m,最小下移 10m,最大下移 50m。深層地下水環(huán)境惡化。

2.4 河道行洪能力降低

由于地下水的超采,地下水位持續(xù)下降,致使土壤含水層因彈性釋水后產(chǎn)生收縮,繼而引發(fā)了大面積的地面下沉。而這種地面下沉在平面上不均勻,因此一方面使局部河段堤頂高程隨地面下沉而降低,另一方面不均勻沉降又會產(chǎn)生提防裂縫,嚴(yán)重影響了河道原有的設(shè)計行洪輸水能力。

2.5 機井報廢加快,提水成本增加

地下水位埋深的逐年降低,造成提水機具因揚程不足不斷更新,單井單位涌水量減少,水井取水運行費用增加,機井報廢速率加快,提水成本費增高。

綜上所述,扼制地下水環(huán)境惡化,迫在眉鍵。

3 地下水保護對策初探

3.1 建設(shè)適宜滄州區(qū)域水資源優(yōu)化配置的河系水網(wǎng)

以南水北調(diào)配套工程和引黃工程規(guī)劃為默契,修正滄州區(qū)域河系水網(wǎng)規(guī)劃,嚴(yán)格組織實施,建設(shè)符合滄州區(qū)域水資源優(yōu)化配置的河系水網(wǎng)。通過已有和新建調(diào)蓄工程,并利用管道、引渠將之相互連通,提高蓄水、供水能力。按照本地水、外來客水和非常規(guī)水“三水”并用的原則,統(tǒng)籌分配、優(yōu)化調(diào)度使用水資源。通過引、調(diào)、蓄水利工程及配套的供水工程建設(shè),構(gòu)建和完善水資源優(yōu)化配置的河系水網(wǎng),為寶貴的外調(diào)水資源引的進,留的住,用的上提供平臺,為 “三水”的調(diào)控提供工程保障,達(dá)到保護、涵養(yǎng)地下水的目的。

3.2 開發(fā)利用非常規(guī)水 擴大供水量

3.2.1 咸水微咸水利用

滄州市微咸水量為 5.76億 m3,主要用于農(nóng)業(yè)灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖及淡化后的生產(chǎn)、生活等,重點利用是農(nóng)田灌溉。利用咸水、微咸水進行農(nóng)田灌溉,首先應(yīng)大力推廣和普及咸淡水混澆技術(shù)和利用管道一體化技術(shù),將淡水和咸水按一定比例混合后進行農(nóng)田灌溉。據(jù)試驗匡算,發(fā)展咸淡混澆后,可節(jié)約淡水開采量 1∕ 4～1∕ 3。據(jù)統(tǒng)計目前滄州市咸淡水混澆灌溉面積 28萬畝,年可減少深層地下水開采量約 0.1～1.2億 m3,若滄州市的微咸水量的 50%被開采利用,就可節(jié)約淡水 2.83億 m3。

3.2.2 再生水利用

再生水是指把污水處理凈化達(dá)到《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》后,用于農(nóng)田灌溉、工業(yè)輔助生產(chǎn)、城市景觀、市政綠化以及建筑和生活雜用等的水。目前,我市僅使用中水一項,全市年可節(jié)約深層地下水近 0.1億 m3。

3.2.3 海水利用

滄州市瀕臨渤海,近年來,我們積極轉(zhuǎn)變水資源利用觀念,開始向大海要水。目前,河北國華滄東發(fā)電有限公司一期發(fā)電機組可日產(chǎn)淡水 3.25萬 m3。其正在籌建的二期和三期發(fā)電機組也將全部使用海水,工程全部建成后,該廠能達(dá)到日產(chǎn)淡水 20萬 m3的能力,將成為全國最大的海水發(fā)電廠。此外,滄州正在籌建的華潤渤海新區(qū)熱電機組用水也將全部為海水,可日產(chǎn)淡水 3萬 m3,并且處理后的剩余咸水將排入附近的鹽場,實現(xiàn)資源的循環(huán)利用,零排放,無污染。

3.2.4 雨洪資源利用

通過科學(xué)合理規(guī)劃,加快坑塘、水庫蓄水設(shè)施建設(shè),新建或修建各類節(jié)制閘涵,清淤疏浚河渠;并建設(shè)區(qū)域水系網(wǎng)絡(luò)調(diào)控工程,結(jié)合滄州境內(nèi)漳衛(wèi)南運河、子牙河、大清河三大行洪水系的設(shè)計和現(xiàn)狀情況,在適度承擔(dān)風(fēng)險的前提下,詳細(xì)制定三大河系洪水的調(diào)蓄利用方案,將雨洪資源科學(xué)調(diào)控,達(dá)到既可減輕河道泄洪壓力、節(jié)約抗洪搶險費用,又能縮短蓄滯洪區(qū)滯洪時間,減少損失,還可使寶貴的雨洪資源得到充分利用的目的。

3.3 推進農(nóng)村集中供水建設(shè) 實現(xiàn)外調(diào)水與地下水順利切換

農(nóng)村實行集中供水,既可解決農(nóng)村飲水不安全問題,又容易實現(xiàn)水源切換,減少對深層地下水的開采。按照我市農(nóng)村飲水不安全村的地理位置分布,南水北調(diào)實現(xiàn)通水后,依托已建工程,利用地表水解決人飲問題,基本實現(xiàn)供水全覆蓋,完成水源切換。

3.4 利用先進的節(jié)水技術(shù)實現(xiàn)水資源高效利用

3.4.1 農(nóng)業(yè)節(jié)水

農(nóng)業(yè)節(jié)水的主要措施是工程節(jié)水和作物節(jié)水,同時與農(nóng)藝節(jié)水、生物節(jié)水、管理節(jié)水及科學(xué)的耕作制度相結(jié)合。采取工程措施進行節(jié)水灌溉,提高灌溉水的利用系數(shù)。推廣耐旱及耐鹽堿等優(yōu)良作物品種是我市今后農(nóng)業(yè)節(jié)水的主要途徑。

3.4.2 居民生活節(jié)水

隨著居民生活水平的不斷提高,用水量也會越來越大,努力提高民眾節(jié)水意識是節(jié)水的重要措施。一方面要大力推廣節(jié)水器具和節(jié)水設(shè)備,鼓勵居民家庭更換節(jié)水器具。另一方面要降低輸水管網(wǎng)的漏失率。此外,城市建設(shè)積極實行雙管道分質(zhì)供水、排水,實現(xiàn)優(yōu)水優(yōu)用。

3.5 采用非工程措施向政策和管理要水

3.5.1 建立健全總量控制和定額管理制度

分別制定工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、環(huán)境用水總量和定額的“雙控”指標(biāo)以及供用水計劃。工業(yè)用水制定用水總量、綜合萬元增加值取水量及主要產(chǎn)品的用水定額等指標(biāo);農(nóng)業(yè)用水制定用水總量、綜合灌溉用水定額及主要作物的灌溉定額等指標(biāo);生活用水制定城鄉(xiāng)居民生活用水總量及用水定額等指標(biāo)。

3.5.2 嚴(yán)格落實取水許可和水資源論證制度

在全市境內(nèi),嚴(yán)格控制地下水開采總量,加強取水監(jiān)管,堅決制止無序開采。對滄州市范圍內(nèi)的建設(shè)項目,必須嚴(yán)格執(zhí)行取水水資源論證和取水許可制度。實施“三同時,四到位”制度,確保水資源有序高效利用。

3.5.3 提高水價促進水源切換

提高自備井水價(水資源費)是促進水源轉(zhuǎn)換的重要措施。爭取在南水北調(diào)通水前地下水價(包括水資源費)不低或略低于引江水價。同時按照供水不同用途,制定不同水價標(biāo)準(zhǔn),超定額用水部分按階梯式水價累進加價。

3.5.4 制定非常規(guī)水利用優(yōu)惠政策

開發(fā)利用微咸水、咸水、海水、雨水、再生水等非常規(guī)水是彌補滄州淡水缺乏、控制地下水開采量的重要途徑,是寶貴的替代水源。政府應(yīng)制定相關(guān)優(yōu)惠政策,鼓勵開發(fā)利用非常規(guī)水,對建設(shè)項目采用非常規(guī)水作為供水水源的,應(yīng)優(yōu)先審批和支持;對利用非常規(guī)水進行農(nóng)田灌溉、養(yǎng)殖、種植的,應(yīng)給予大力支持和資金補貼。

4 結(jié)語

滄州市是最嚴(yán)重的資源性缺水地區(qū),地下水超采已造成了嚴(yán)重的環(huán)境惡化,針對當(dāng)前的地下水超采現(xiàn)狀和日益脆弱的水環(huán)境,應(yīng)進一步加強對滄州地下水的保護,有效遏制水環(huán)境日益惡化趨勢,改善和修當(dāng)?shù)厮h(huán)境,促進人與自然和諧,加快經(jīng)濟社會健康、持續(xù)科學(xué)的發(fā)展。

[1]河北省滄州市水務(wù)局 河北省滄州市地下水保護行動試點研究報告,2009.12.

[2]胡榮花,王婧雅,等 .淺議滄州地表水環(huán)境綜合修復(fù)技術(shù)及應(yīng)用[J].地下水,2009.

[3]河北省滄州市水利局.滄州市水資源調(diào)查評價及對策,2004.04.