全国地下水超采及治理现状与分析.docx

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全国地下水超采及治理现状与分析

全国地下水超采及治理现状与分析

全国地下水超采及治理现状与分析

地下水是水资源的重要组成部分因其分布广、水质好、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高等特点在保障居民生活和生产供水、支持经济社会发展中具有重要作用有着重要的战略功能。

同时地下水在形成、转换和运移过程中对维持地表植被、调节江河径流、维系良好生态环境也具有不可替代的作用。

2021年全国地下水开采总量1117亿m3占总供水量的18.3%[1]。

在过去一段时期内一些地区为了满足经济社会发展用水需求长期过量开采地下水造成地下水超采严重并引发了地下水资源枯竭、环境地质灾害频发、地下水污染加剧、生态系统退化等一系列问题给经济社会可持续发展、人民群众身体健康和生态环境带来了严重危害。

随着经济社会发展和地下水开发利用程度的提高地下水保护和水安全问题越来越突出对加大地下水超采治理、强化地下水管理力度的要求越来越迫切。

本文介绍了我国目前地下水超采基本情况归纳了地下水超采引发的资源、生态与地质环境问题并总结了对我国地下水超采治理措施进行建立了基于灌水定额的各项工程治理措施的农业地下水压采量计算方法最后选取了南水北调受水区、江浙沪、__省试点区等已经开展的地下水超采治理典型实例进行了介绍。

1         地下水超采现状与形势1.1超采现状自上世纪70年代以来随着经济社会发展我国特别是北方地区地下水开发利用规模不断扩大。

2021年全国地下水供水量已是1972年的5.7倍北方一些地区地下水供水量甚至超过总供水量的70%以上__、北京、河南、山西、__、黑龙江、山东等多个省区地下水开采量占其总供水量的比例已超过或接近50%。

目前全国共有21个省（自治区、直辖市）平原区存在地下水超采区总面积近30万平方公里地下水超采量约170亿m3。

表1中所示为北方地下水超采省区的平原区超采现状。

其中__省为超采最严重的省份平原区超采面积达7.07万km2约占全国的24%超采量达59.65亿m3约占全国的35%。

全国地下水资源状况面临着严峻的形势亟需加强地下水管理和保护。

1.2超采引发的问题地下水超采引发了地下水资源衰竭、地面沉降、海水入侵等一系列问题。

1.2.1地下水水位持续下降地下水资源衰竭地下水是重要的战略储备水源但一些地区由于地下水长期处于超采状态致使地下水水位持续下降地下水存储量大幅减少部分地区含水层几近疏干。

截止到2021年北京市平原区地下水埋深平均已达26m[2]与1999年初相比地下水水位平均下降11m。

1.2.2．超采引发了一系列严重的地质环境问题

（1）地面沉降大量开采地下水导致水位不断下降是引发地面沉降的主要原因之一。

截止到2021年底全国地面沉降区面积达到5.2万km2其中2.0万km2分布在京津__三省区占全国的38%；2.6

万km2分布在江浙沪三省区占全国的49%[3]。

__省平原区累积地面沉降量大于300mm的面积为4.41万km2占__平原总面积的60.28%区内最大沉降量达2.676m[4]。

（2）海（咸）水入侵在沿海地区大量开采地下水导致地下水水位大幅度下降引发海水入侵海水侵入沿岸含水层并逐渐向内陆渗透[5]。

渤海__平原地区海水入侵严重海水入侵范围大50%监测区海水入侵距离距岸10～43km；黄海和____地区76%监测区海水入侵距离距岸5km以内；____地区80%监测区海水入侵距离距岸1.5km以内[6]。

（3）土地荒漠化地下水超采或地表水补给减少导致部分干旱半干旱地区地下水位持续下降引起区域植被退化、死亡导致沙化扩展土地退化荒漠化加剧。

__坝上、__东疆艾丁湖、内蒙__、__河西走廊石羊河等地区都存在不同程度的土地荒漠化问题。

（4）泉水衰减一些地区过度开采泉域地下水造成泉水衰竭。

山西的娘子关泉、神头泉、坪上泉和辛安泉__的黑龙洞泉、百泉、一亩泉和威州泉河南省的珍珠泉等9个大泉现状泉水流量平均比1950年代减少了一半以上百泉、一亩泉已经干涸。

（5）地面塌陷及地裂缝据不完全统计全国由于地下水超采发生的地面塌陷超过2500处总面积超过2300km2最大塌陷深度超过30m；全国已有200个县市发现了因地下水超采产生的地裂缝。

2         地下水超采治理措施与实例地下水超采治理措施主要分为工程措施和非工程措施工程措施主要包括水源置换、种植结构调整与农艺节水、高效节水灌溉、工业与生活节水、非常规水源利用等措施非工程措施主要包括立法措施、行政管理措施、计量监测措施、经济措施等。

2.1工程措施2.1.1水源置换通过节水和充分挖掘当地地表水潜力以及利用外调水工程将地下水超采严重尤其是开采使用深层承压水地区的地下水置换为地表水。

如南水北调东中线一期工程、__省引黄工程等外调水工程受水区外调水工程的建成通水将改善受水区的水资源条件通过合理配置外调水、当地地表水、地下水及其他水源加大当地地表水和外调水利用量削减地下水开采规模逐步治理地下水超采。

2.1.2种植结构调整种植结构调整是指在缺水地区适当调整或压减依靠地下水灌溉的高耗水农作物种植面积改种低耗水作物或实行休耕、轮耕。

如华北平原地下水灌区可适当压减冬小麦种植面积将小麦玉米一年两熟制改为玉米一年一熟制减少地下水过度开采。

压减地下水开采量可表示为：

2.1.3高效节水灌溉与农艺节水高效节水灌溉主要包括喷灌、滴灌、微喷灌、渗灌、膜上灌、高标准低压管道等灌溉技术。

高效节水灌溉可以大幅度提高水的利用率降低作物灌水定额降低作业成本提高劳动生产率[7]。

农艺节水是根据种植区的气候、地形、经济等因素通过农业综合技术改革耕作制度和种植制度有效抑制土壤蒸发和作物蒸腾提高作物水分利用率实现节水高产。

农艺节水技术措施主要包括耕作保墒、覆盖保墒、秸秆还田、水肥一体化、推广农作物节水品种等

[8]。

2.1.4工业与生活节水是指通过更新改造城镇供水管网、调整工业结构、推广节水工艺、节水技术和节水器具降低供水管网漏损率、减少输水损失、提高工业和城镇生活用水效率的技术。

2.1.5非常规水源利用是指加大城镇和工业废污水处理回用、矿坑水利用、海水淡化、微咸水等非常规水源利用水平提高水资源循环利用程度减少对地下淡水的取用量压减用于工业和城镇绿地灌溉等地下水开采量。

2.2非工程措施2.2.1制定完善地下水管理配套法规通过制定地下水管理法规及配套相关规章细化地下水管理制度和政策措施明确监管责任强化法律责任为地下水保护和地下水压采提供法律保障。

目前我国还没有专门的地下水管理立法但水利部已开始地下水管理条例的立法前期工作条例的制定将进一步为强化地下水资源管理保护工作奠定基础[9,10]。

另外近年来一些省区结合自身地下水特点和管理需求进行了地下水资源管理立法如__、__、云南、辽宁、__、__等省区均出台了地下水管理条例（或办法）设置了相应的地下水管理制度在地下水超采治理与管理工作中发挥了重要作用。

2.2.2落实最严格水资源管理制度我国从20__年开始实行最严格水资源管理制度划定了用水总量、用水效率和水功能区限制纳污“三条红线”对用水总量控制目标用水效率控制目标（万元工业增加值用水量、农田灌溉水有效利用系数）和重要江河湖泊水功能区水质达标率控制目标等4项指标进行严格控制[9]。

在此基础上多个省区增设了地下水相关的控制指标如天津、__、辽宁、广东、四川、云南、__等省区把地下水开采量纳入考核指标山西、__等将重点区域地下水水位控制纳入考核指标。

最严格水资源管理制度的建立和实施对于严格地下水开采总量控制制定年度地下水开采计划严格规范地下水取水许可审批管理提高用水效率等具有重大意义。

2.2.3划定禁限采区在超采区、发生地质环境问题的区域、重大基础设施保护区域等划定禁限采区规定在禁采区内除临时应急取水的禁止取用地下水；在限采区内除临时应急取水和无替代水源的居民生活用水外禁止取用地下水并逐步削减地下水取水量。

目前全国存在平原区超采区的21个省级行政区中已有天津、__、山西、__、上海、江苏、浙江、__、山东、河南、__、__、云南、__、宁夏等15个省区划定了禁限采区。

2.2.4加强计量监测地下水动态监测和开采计量是实施地下水精细化管理的前提是实行地下水开采总量控制和最严格管理的基础。

目前地下水开采计量率很低需加快监测工程和用水计量监测设施建设逐步建立起地下水综合管理平台实现对地下水水位、水质、开发利用情况、超采状况等的动态监控要对地下水资源及其采补平衡情况进行动态评估规范地下水开采监督管理工作形成有效的监督管理机制

为地下水超采治理和管理提供有力支撑。

2.2.5科学制定经济奖惩措施建立完善地下水保护的经济政策将是地下水超采治理与管理的一个重要方面也是未来地下水科学管理的必然趋势如提高地下水水资源费征收标准；严格定额管理计划指标考核实行计量收费和超定额、超计划累进加价制度促进节约用水；建立健全水权制度开展水权确权登记试点探索多种形式的水权流转方式；推进农业水价综合改革积极推__价改革和水权交易的成功经验建立农业灌溉用水总量控制和定额管理制度加强农业用水计量合理调整农业水价建立精准补贴机制；吸引社会资本参与水利工程建设和运营[11]。

鼓励发展农民用水合作组织扶持其成为小型农田水利工程建设和管护主体。

另外各地应将地下水超采区治理纳入国民经济和社会发展计划加大资金投入确保资金落实。

2.2.6规范机井建设管理机井是我国开发利用地下水的最主要方式。

由于地下水取水工程具有工程隐蔽、单个工程规模小而又高度分散等特点目前机井建设管理不够规范计量设施安装率低机井报废封填监管缺失导致违规开凿机井、违法开采地下水问题突出[12]。

为落实最严格水资源管理制度推进地下水超采区治理进一步规范机井建设验收、运行登记、报废处置管理是十分必要的。

尤其是对纳入压采范围的地下水开采井在充分考虑地下水保护、应急与战略备用、特殊需求等情况下按照分类指导、区别对待、妥善处理的原则制定处置方案。

2.3治理实例针对我国地下水超采问题一些地区开展了超采治理的尝试并取得了一定的成效为推进超采治理促进地下水良性循环和可持续利用提供了宝贵经验。

2.3.1南水北调受水区国务院于2021年4月批复了《南水北调东中线一期工程受水区地下水压采总体方案》（国函[2021]49号）确定了南水北调东中线一期工程受水区地下水压采目标和措施是受水区各省（市）开展地下水超采治理的主要依据。

2021年12月南水北调中线工程正式通水为华北南水北调受水区地下水压采限采工作的顺利开展提供了水源保证[19,20]。

以目前使用南水北调水量最多的北京市为例2021年北京市使用南水北调中线引江水约7.5亿m3地下水开采量较2021年减少约1.5亿m3。

2.3.2长三角地区上海、杭嘉湖和苏锡常等地区开发地下水的历史悠久地下水超采问题严重导致地面沉降问题突出给经济社会发展和生态环境带来了不利影响[13,14,15]。

杭嘉湖平原总面积6490km2截至2021年底累计地面沉降大于50mm的范围面积约4200km2约占杭嘉湖平原总面积的70%；2000年后在苏锡常和杭嘉湖地区开始全面禁止开采深层地下水划定禁限采区分期有序实施封井停采计划同时开辟新水源扩建供水管网采取人工回灌等措施并加强地下水动态和地面沉降监测站网建设建立了地面沉降防治长效机制[16]。

近年来地下水水位全面回升地面沉降速率与地面沉降年扩展面积均大幅降低地面沉降趋势得到了有效遏制。

上海深层地下水开采引发中心城区平均累计地面沉降量约2m最大沉降量达3m左右导致市区防汛墙历经五次加固加高市政基础设施损坏频繁既造成了严重的经济损失又制约了城市的可持续发展。

自上世纪六十年代中期以来上海市地下水开发得到较为有效的控制

大幅度的地面沉降得到了基本遏制年平均沉降量维持在10mm左右。

2.3.3石羊河流域石羊河是__河西走廊三大水系之一近几十年来随着流域社会经济的迅速发展流域水资源过度、无序开发利用区域生态环境一度急剧恶化20__年前的石羊河流域特别是下游__盆地北部湖区地下水水位下降、矿化度上升天然植被大面积枯萎死亡土地沙漠化、盐渍化进程加快生态十分脆弱面临消亡威胁严重危及居民生存。

20__年国务院批准实施《石羊河流域重点治理规划》确定了立足本流域水资源加强水资源统一管理和推进水权制度改革实施流域综合治理的总体思路。

通过采取合理配置水资源、明晰水权、强化用水管理、调整产业结构、加强灌区节水改造、转移农村富余劳动力等管理措施和工程措施石羊河流域取得明显成效：

__盆地地下水水位停止下降部分区域开始回升旱区湿地生态逐步恢复生态恶化的趋势得到有效遏制区域环境质量持续改善。

20__年__蔡旗断面过水总量达到3.48亿m3干涸51年之久的青土湖连续三年形成了3~15km2的人工季节性水面植被覆盖度由20__年的28%提高到36%[17]。

2.3.4__省西安市西安市城区中心自上世纪50年代开始开采承压水70年代以来城区中心一带自备井数量急剧增加开采量不断增大造成区域浅层承压水下降漏斗扩大、加深引发了严重的地面沉降问题城区累计沉降量超过200毫米的面积为150平方公里并产生了14条地裂缝带对社会环境和生态环境造成严重危害胁[18]。

针对地下水超采及引发的地质环境问题1991年起西安市开始引用__水等地表水作为城市供水补充水源并划定了地下水禁采和限采区城区逐步关闭了大量自备水源井并采取了人工回灌措施地下水开采量大幅度减小地下水超采情况得到明显遏制水位呈回升状态区域性浅层承压水降落漏斗有变浅变小趋势地面沉降和地裂缝的发展速度也明显减缓。

2.3.5__省试点地区2021年财政部、水利部、农业部等部门启动了__省地下水超采综合治理试点工作以全面治理黑__流域深层地下水超采为主要目标采取了农业、水利、体制机制创新等多种措施压减地下水超采量逐步实现地下水采补平衡和水资源可持续利用[12]。

2021年共形成压采能力达7.8亿m3其中发展实施农业治理措施项目涵盖466.4万亩农田包括调整农业种植结构、冬小麦春灌节水稳产配套技术、推广小麦保护性耕作节水技术和推__肥一体化等措施；发展高效节水灌溉面积371.69万亩包括地下水高效节水工程建设、地表水高效节水工程建设和外来水高效节水工程建设；出台了农业水价综合改革、水管体制改革、基层服务网络等一系列体制机制创新规定另外还建设了监控管理平台建设新增近2万套监测计量设施大幅提高了农业开采地下水计量率。

3         结论地下水是我国重要的供水水源对维系良好生态环境也具有不可替代的作用。

目前我国地下水超采问题严重并引发了资源枯竭、地面沉降、海水入侵、荒漠化等一系列资源、生态和地质环境问题。

随着经济社会发展和地下水开发利用程度的提高地下水保护和水安全问题越来越突出加大地下水管理力度的要求越来越迫切。

随着对地下水管理和保护越来越重视我国近期将出台地下水利用与保护规划、地下水管理条例等地下水专门的规划和法规为加强地下水管理和保护完成地下水超采治理实现地下水采补平衡提供政策和法律基础和顶层设计。