北京地面沉降防控目标 实现难度大

王尔德 2012-04-24 00:23:00  

　　核心提示：地下水在发达国家一般都作为人们的日常饮用水，但在我国，大量的地下水被用于工业用水、企业夏天空调用水、灌溉农田等。

　　作为《北京市地面沉降监测年度报告（2011年）》的审查专家之一，薛禹群对北京的地下水状况忧心忡忡。

　　“北京上个世纪七八十年代地下水埋深五六米左右，现在估计会下降很多，可能不止二十米了。”中科院院士、南京大学地球科学与工程学院薛禹群教授对本报记者表示，“这说明北京的地下水已出现超采，而且比较严重。”

　　薛禹群认为，北京与江苏地理环境不同，没有更好的供应水源，不能学苏南实行地下水“禁采”（这种做法在江苏本身也有进一步研究的必要），而只能限制开采地下水，也就是说对地下水的开采应当有所限制，从战略上来看，应该制定一个地下水开采保护的规划，确定一个五年和十年的开采总量目标。

　　在薛禹群看来，地下水尽管过量开采，但“好钢没有用在刀刃上”，在地下水的使用结构上却不尽合理。地下水在发达国家一般都作为人们的日常饮用水，但在我国，大量的地下水被用于工业用水、企业夏天空调用水、灌溉农田等。

　　北京地下水超采危机

　　《21世纪》：北京的地面沉降主要原因是超采地下水，您如何看待北京的地下水超采现状？

　　薛禹群：大家都说超采，那么怎么判断是否超采。从水文地质学的角度来看，所谓地下水超采是说地下水的开采量超过了它的补给资源，导致地下水水位下降，地表水基流减少甚至消失，进而损害直接或间接依赖于地下水的生态系统，并引起包括地面沉降在内的一系列环境地质问题。

　　需要注意的是不能认为只有当开采量大于补给资源才是超采，这样的概念是不对的，因为当开采量等于或略小于补给资源时，地下水的补给几乎全被消耗，原先依靠地下水补给保持的河流基流、湿地和泉，都将趋于枯竭。

　　所以这样定义的超采不能用来指导地下水合理开发。为此有人提出可持续开采量的概念。它是指资源和生态环境承载力允许条件下可以永续开采的水量。由于难以确定地下水直接支撑的生态系统需水量等原因，至今还没有成熟的可持续开采量评价方法。因而精确确定超采量也有困难。地下水的补给来源主要是大气降水、河流、农业灌溉用水等的入渗，这些补给水源都在变化，可见地下水是否超采，超采多少这是一个动态的过程。

　　因此，我更倾向于从地下水水位的变化来看，如果一个地区的地下水水位持续在下降，也就是说和该区历史上的地下水水位相比，不断在下降，那么这个区域就存在超采问题。

　　因为我对长三角的情况比较熟悉，拿苏（州）（无）锡常（州）来说，解放初期地下水水位埋深只有两米左右，本世纪初一度达到87.7m，地下水位在持续下降，可见超采十分严重，导致出现严重的地面沉降。为此江苏省政府采取措施，限制地下水开采，以控制地面沉降，保护地下水资源。

　　当然，北京的地质条件与长三角不同，但是北京的城市人口在迅速增加，工业在加快发展，工业用水、生活用水还有农业灌溉用水等大部分依靠开采地下水来解决。其对地下水的依赖和开采加剧，导致地下水位得不到恢复，水量也急剧减少。特别是1999年以来，连续11年干旱，降雨量偏低，只有在2008年降雨量稍微多一些，因此超采趋势日益明显，加剧了北京水资源紧缺的状况。

　　北京上世纪七八十年代地下水埋深五六米左右，现在估计会下降很多了，可能不止二十米。与北京相邻的河北平原水位下降更加剧烈，原先深层水的测压水位接近地表，目前有的漏斗中心水位埋深已超过110米，成为我国水资源开采强度最大，水资源供需矛盾最突出、地下水位下降最剧烈、地面沉降范围最大的地区。

　　地下水开采总量控制技术可行

　　《21世纪》：既然地下水水位下降主要是由地下水的补给跟不上引起的，北京应该如何增加地下水的补给？

　　薛禹群：地下水的补给来源主要有：大气降水、地表水。此外，还有灌溉水对地下水的补给。由于北京的河流比较少，很多又干涸了，所以北京市的地下水补给水源主要是大气降水。

　　一个可以考虑的增加地下水补给的措施是采取有计划的人为措施，使地下水获得天然补给以外的额外补充，即地下水的人工补给。现在城区的路面都硬化了，降水无法入渗只能白白进入污水管道流走。如果城市路面改用新的可渗透的材料替代沥青、水泥，就能增加地下水的补给量。

　　另外，实行雨（水）污（水）分流，不让雨水进入污水收集管道，经过严格的处理后再作为工农业用水以节约地下水用量。利用含水层作为地下水库调蓄其它水源，如雨洪资源，也可以增加可利用的水资源量。但要在我国北方开展人工补给地下水，除了要解决特有的技术困难外，还要解决体制、管理等方面的难题。

　　现在人们寄希望于南水北调的中线工程。用地表水来补给地下水在技术上实现起来会碰到不少困难，不大容易，所以目前国家的方案是通过南水北调把地下水的开采压下来，正在做压采方案。这是一个比较现实的方案。不再开采了，通过天然补给，地下水水位就会逐步恢复。

　　《21世纪》：也有人提议，用再生水补给地下水。对此您怎么看？

　　薛禹群：这是绝对不可以的，我不支持。上海也在回灌补给地下水，但是他们用的是人们日常喝的自来水，自来水的水质有保障，不会污染地下水。在目前的污水处理技术和工艺水平下，再生水的水质达不到地下水的水质要求，绝对不能用，否则回灌事小，污染事大。不同于地表水，地下水一旦受到污染，是难以恢复的。

　　《21世纪》：从长期来看，即便南水北调东中线工程供水后，北京对地下水的依赖依然不会减弱，但是对地下水开采的限制是必要的，那么如何具体限制地下水开采？

　　薛禹群：南水北调引来水后，对地下水的需求会有所减少。在限制方面，江苏做得比较好，有些城市已经停止地下水开发，这种做法已经有十年历史了，其水资源的缺口靠从长江引水。但是北京地理环境不同，没有更好的供应水源，只能开采地下水，但对地下水的开采应当有所限制。

　　首先，从战略上来看，是不是要制定一个地下水开采保护的规划，确定一个五年和十年的开采总量目标？有了总量目标之后，可以更好地落实最严格水资源管理制度。对地下水开采进行总量控制在技术上是可行的。在地面沉降模型的基础上，可以进一步研究以尽可能少的地面沉降量作为约束条件，建立地下水管理模型来确定地下水的合理开采量。

　　《21世纪》：在地下水的使用制度上，您认为目前存在哪些问题？

　　薛禹群：地下水的利用缺乏合理规划，尽管过量开采，但“好钢没有用在刀刃上”。众所周知地下水质量优，深层水一般为优质水，部分达到矿泉水标准。但是很多城市，将地下水用于一般工业和空调用水，仅25%用于食品工业和居民生活饮用，而80~90%的居民饮用源来自地表水。

　　在美国和欧洲的发达国家，地下水一般都作为人们的日常饮用水，并且尽可能少用或不用地下水。因此我建议，不妨借鉴发达国家的经验，设两条水管，一条接地下水，仅供饮用，另一条接一般的自来水，用于其他生产生活。

　　停止超采沉降仍持续

　　《21世纪》：对北京市政府而言，在限制开采的同时，也要保证水资源的供应，可以采取哪些措施？

　　薛禹群：除了外来水源——南水北调、河北山西供水、海水淡化等之外，我认为节水的空间很大。北京的工业用水效率虽然已很高，但和发达国家相比，还有很大的提升空间。

　　《21世纪》：根据《全国地面沉降防治规划》，北京2015年地面沉降防治的目标是，区域地面沉降速率控制在每年25毫米以内，沉降中心沉降速率控制在每年45毫米以内。那么，这一目标是否有难度？

　　薛禹群：这是一个乐观的目标，实现起来难度不小。即便采取限采地下水措施之后，地面沉降的恢复也不会立竿见影，而是存在一个较长的滞后恢复期。

　　我国一些地区的地面沉降往往已有几十年的历史，长期反复抽水、注水，因此导致地下水位变化情况复杂，土层中地下水位的变化实质上反映了土层所经历的有效应力的变化过程，因而影响土层的变形。

　　由于沉降中除了主固结变形外，还存在次固结变形。蠕变变形的存在，表现出明显的滞后特征，即使地下水位上升阶段，土层仍持续压缩。上海、苏锡常和天津都存在这种情况，停止抽水，水位上升，沉降仍持续。

　　因此，我估计，北京也可能存在类似问题。现在已经是2012年，距离2015年只有三年的时间，短短的三年既要限采，又要恢复，难度很大。