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华北漏斗区深层水失不再得

发布时间:2020-07-13 11:43:12 阅读: 来源:珠光粉厂家

上周,河北省水利厅副厅长张铁龙表示,因长期超采地下水,河北省平原区已形成世界最大的复合型地下水漏斗区,已引发地面沉降、海水倒灌、地陷地裂等地质灾害问题,河北省的湿地面积也比上世纪50年代减少70%以上。

什么是地下水漏斗区?该如何防范地质灾害?记者特邀中国科学院遗传发育所农业资源研究中心研究员,为读者答疑解惑。

地下水漏斗是一个形象比喻

地下水是指赋存于地下土壤孔隙或岩石裂隙中的水。能够产出一定量水的岩石单元或者松散沉积层称为含水层。地下含水层的饱和水面高程叫做地下水位,饱和水面到地表面的距离称作地下水埋深。

地下水的形成和分布受地质条件、基岩结构和地形的控制。京津冀地区的地下水,主要埋藏于平原区松散的第四纪巨厚沉积层中,太行山和燕山地区也有大量的岩溶地下水与基岩地下水分布。

地下水由于比地表水更廉价、取水更便利和不容易受到污染等优点而被广泛地开采使用。世界很多国家和地区的水资源供应都是更主要依赖于地下水。京津冀地区的城市供水曾经主要依赖地下水,目前各大城市所在地区由于都形成较大的地下水漏斗,基本上已改为以地表水供水为主,而中小城市则仍以地下水为主。农业灌溉是所有产业中用水量最大的部门,京津冀地区约80%以上的农业用水来源于地下水。

地下水漏斗实际上是对地下水超采造成地下水位下降现象的一个形象比喻,由于集中开采地下水,导致集中开采区的地下水位下降,从而使周边地下水流场发生改变,周边的地下水向集中开采区流动,形成区域性漏斗状的地下水凹面。当从水井抽水的时候,会形成一个比周围地下水面低的圆锥形下降水面,当抽水停止后,周围水分渗流回补一般会达到新的平衡水面,如果长期超采地下水,地下水的补给速率小于开采速率就会形成地下水漏斗,需要开凿更深的井才能继续抽取地下水,地下水超采区和漏斗区的范围就会越来越大。地下水漏斗区的水位明显低于周围地区。

京津冀漏斗区分深浅两类

京津冀平原区在上世纪40年代地下水埋深普遍在1至2米左右,河流、湖泊和湿地广泛分布,许多村镇,甚至包括北京市内的很多地名曾经都与水有关。在1950年前后,区域内湖泊和湿地面积曾经达到1万平方公里,目前仅有不到1000平方公里,90%的湿地都已经消失,许多大型湖泊洼淀,如宁晋泊、大陆泽、永年洼、文安洼、团泊洼等都已经干涸。河流和湿地的干涸主要原因,都与长期超采地下水造成地下水位的下降有关。

自上世纪70年代以来,大量开凿机井发展工农业生产,农业灌溉率的快速提升使粮食产量获得空前的增长,地下水位迅速下降;城市人口的增多和工业的发展,导致在城市地区首先形成地下水漏斗。

中东部地区深层地下水漏斗区

中东部地区的天津、沧州、衡水、德州等城市由于缺少地表水和浅层淡水,城市供水主要依赖开采深层地下水而率先形成地下水漏斗,且随着经济发展的加速而不断变深。如沧州深层地下水漏斗中心的地下水埋深在1973年时为32.65米,1980年降到69.87米,2004年为101米。

西部和北部地区的浅层地下水漏斗区

在京津冀平原大地上,由冲洪积扇组成的西部和北部的太行山前平原和燕山山前平原区,地下水赋存条件好,地下水交换畅通,水质良好,浅层地下水可供工农业和生活使用,由于农业灌溉、工业用水和城乡居民生活用水的开采,也已经形成多个浅层地下水漏斗区。

深层地下水一旦失去就是永别

地下水超采形成地下水漏斗会带来一系列的危害,最常见的就是造成地面沉降。地面沉降是由于地下水面下降形成地下水降落漏斗,使包气带增大,曾经的含水砂土层因失水在重力作用下沉降压缩,产生地面沉降。在岩溶地层发育地区还会产生塌陷。

地面沉降是一种地质灾害,会造成建筑物、道路、桥梁和地下市政设施的破坏。根据地质部门监测,京津冀地面沉降量最大的地区发生在天津,至2012年的累计沉降量已达3.6米;沧州市中心的累计沉降量也超过3米之多。据测算,天津市每发生1毫米的地面沉降量,可以引起1.4亿元的经济损失。

地下水漏斗的危害还包括造成河流、湖泊水量减少形成断流和干涸;减少泉水流量,使古建筑和文物保护产生危害;引起水井枯竭,造成水井报废或掉泵,增加用水成本;对依赖地下水的生态系统造成毁灭性影响,如湿地干涸、植被枯死等;也可以引起地下水水质的恶化等。

京津冀地区的浅层地下水由于可以频繁接受降水的补给,其年龄在一年到几十年不等,可以参与地表水循环,基本上可以在短期内获得更新和补给。而深层地下水的年龄一般都在几千年到几万年不等,根据碳14测年结果,采自衡水市深州600米深处的地下水年龄在1.2万年左右,而通常该地区使用的100米深度地下水年龄也在5000年以上,这些地下水难以在短期内获得更新,因此也被称为“化石水”,一旦用完就会彻底枯竭。

河北农业耗水大户何去何从?

目前,在河北平原由于长期超采已经形成总面积约9万平方公里的地下水漏斗区,主要原因是由于用水量逐年增大,其中农业用水占70%以上。笔者曾估算,河北平原用于粮食生产的地下水超采量在上世纪80年代约为8.3亿立方米,90年代迅速增加到61.7亿立方米,2001至2010年平均为77.5亿立方米,主要用于冬小麦的灌溉。而最近十年由于农业效益的降低,保定北部、廊坊和京津地区的冬小麦播种面积显著减少,明显地减缓了地下水位的下降速率。

京津冀地区由于年降水量仅500毫米左右,冬小麦-夏玉米两作农田的年耗水量在720毫米左右,梨果等的耗水量更高达750至780毫米,长期的农业灌溉超采是引起地下水漏斗形成的最主要原因之一。农业耗水量大,是区域水资源经济效率不高的主要原因,水资源短缺和地下水危机已成为制约京津冀协同发展的最主要因素。

如果要支撑区域整体经济的快速发展,必然需要压缩农业用水量,而使有限的水资源分配到工业企业和第三产业等部门使用,因此,根本出路在于调整区域的产业结构和转变经济发展方式。而河北省作为我国第三大口粮生产大省,在粮食安全体系中的定位也需要重新考虑,其未来定位是继续为全国提供粮食产品,还是仅生产足够京津冀本地区人口消费的粮食即可?需要国家决策层在宏观层面上综合把握。进行跨流域调水,充分开发雨水、污水和微咸水进行灌溉,替代地下淡水的使用,将会对改善地下水漏斗和保障粮食安全起到积极作用。(沈彦俊)

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