北京市地下水合理開發(fā)與保護((

1、北京市地下水合理開發(fā)與保護 *第一作者 汪珊（1969-），碩士，研究員。通訊地址：北京市海淀區(qū)車公莊西路21號，100048。辦公電話E-mail:wshan69163。*汪珊 張彤 黃大英 孫晉煒 賀國平 王萍（北京市水利規(guī)劃設計研究院，100044）摘要 地下水是北京市水資源的重要組成部分，在保證城鄉(xiāng)居民生活、支撐社會經(jīng)濟發(fā)展和維持生態(tài)等方面具有十分重要的作用。本文在分析北京市地下水資源特點、開發(fā)利用及其存在問題的基礎上，提出地下水資源合理開發(fā)利用的方案和對策，保障首都供水安全。關鍵詞 地下水 合理開發(fā)與保護 北京The Rational Utilizatio

2、n And Protection Of Groundwater In BeijingWANG Shan ZHANG Tong HUANG Da-ying SUN Jin-wei HE Guo-ping WABG Ping(Beijing Municipal Institute of Hydraulic Engineering Planning, Design Research, Beijing, 100048, China)Abstract Groundwater resource is the major part of water resource in Beijing. It is si

3、gnificant to protect water supply, economic continued development and ecologicai environment. Based on the analysis and study on the groundwater resource condition, the exploitation situation and its main environment problems, the article further proposes the plan of rational utilization of groundwa

4、ter resource.Key words groundwater exploration and protection Beijing地下水在北京市供水中占有舉足輕重的地位，其供水量約占全市供水總量的70-80%，是北京市水資源的重要組成部分，是社會經(jīng)濟發(fā)展的生命線，在生活飲水、農(nóng)田灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、城市發(fā)展和維系良好生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用。目前，北京市平原區(qū)地下水超采、污染嚴重，導致生態(tài)與環(huán)境惡化趨勢加劇，嚴重影響了經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。如何科學有效地開發(fā)利用地下水，保護地下水資源，保證地下水供水的健康運行，是當前水務工作急需解決的關鍵問題。1 地下水資源及其特點北京市位于華北平原的北

5、端，屬溫帶大陸性季風氣候，1956-2000年多年平均降水量為585mm，降水總量98億m3，其中山區(qū)降水577mm，平原降水597mm。全市多年平均（19802000年系列）地下水資源量25.59億m3。其中平原區(qū)（包括延慶山間盆地）22.89億m3，山區(qū)10.95億m3，山區(qū)與平原區(qū)重復量8.25億m3。地下水可開采量為24.0億m3，其中平原區(qū)22.22億m3，山區(qū)1.78億m31。地下水普查成果表明，2005年平原區(qū)690眼地下水監(jiān)測井中，符合類水質(zhì)標準的井404眼，占總監(jiān)測井數(shù)的58%；符合類水質(zhì)標準的井155眼，占22%；符合類水質(zhì)標準的井131眼，占19%。平原區(qū)淺層地下水超標面

6、積2344km2,占平原區(qū)面積的36.7，形成石景山豐臺城市中心區(qū)、昌平順義、朝陽通州、大興南部、房山東南部等多條污染帶，地下水主要污染指標為氨氮、總硬度、溶解性總固體2。2 地下水開發(fā)利用狀況2.1 地下水開采情況圖1 地下水開采量過程圖據(jù)統(tǒng)計，19902007年全市地下水開采量基本穩(wěn)定在2527億m3范圍內(nèi)，除1990年以外其它年份地下水開采量都大于24億m3。1994年開采量最大，達27.64億m3，1990年開采量最小，為22.53億m3（圖1）。雖然地下水開采量變化幅度不大，但在全市供水量中的比重逐年增加，2005年地下水在總供水量中約占72%。從區(qū)域上看，城近郊區(qū)和順義是地下水開采

7、量最大的區(qū)域，2005年開采量分別約占全市開采量的21%。城近郊區(qū)由于多年過量開采以及人為污染，地下水水質(zhì)變差，致使地下水開采量逐年減少。門頭溝、延慶、密云由于平原區(qū)面積較小，開采量占全市開采量的比例小于5%。其它區(qū)縣地下水開采量占全市比例基本上在515%之間。北京市平原區(qū)地下水超采嚴重。1980-2005年開發(fā)利用期間平原超采區(qū)面積達5980km2，占平原區(qū)總面積的86.7，其中嚴重超采區(qū)面積2288km2，一般超采區(qū)面積3692km2。地下水嚴重超采區(qū)主要分布在北京市區(qū)、城近郊、順義、大興、昌平的部分區(qū)域，包括中心城、海淀區(qū)、石景山、朝陽區(qū)西北部、昌平、順義的西部和東部地區(qū)、大興的中南部地

8、區(qū)、通州北部、門頭溝山前平原等地。該區(qū)年均總補給量8.4億m3，年均可開采量8.2億m3，地下水年均超采1.78億m3；地下水一般超采區(qū)主要分布在城近郊區(qū)南部、延慶西部、昌平北部、順義中部及西北部、懷柔西南、密云平原北部和東南部、平谷平原西部和東部、通州南部、大興除中南部的地區(qū)以及房山和門頭溝的全部平原等地。該區(qū)年均總補給量12.4億m3，年均可開采量11.2億m3，地下水年均超采1.4億m3（圖2）。圖2 平原區(qū)淺層地下水超采分區(qū)圖2.2 地下水動態(tài)圖3 平原區(qū)地下水埋深過程線受氣象、水文等自然因素和人類開采地下水的影響，五、六十年代北京市平原區(qū)地下水位變化不大，處于自然狀態(tài)。自七十年代后，

9、地下水開采量逐步增加。八十年代永定河、潮白河相繼斷流，地下水補給量減少，水位持續(xù)下降。八十年代初為緩解城近郊用水緊張的矛盾，“引潮濟京”以及城近郊區(qū)城市節(jié)水工作廣泛開展，有效控制地下水的超量開采，加之八十年代后期降水量偏大和1995年兩大水庫棄水使地下水有所回升，但地下水埋深總體上呈現(xiàn)持續(xù)下降態(tài)勢，2007年末平原區(qū)地下水埋深已達22.79，與1980年末比較，水位下降15.55m（圖3）。2.3 地下水開發(fā)利用引起的主要環(huán)境問題（1）水資源緊缺形勢嚴峻北京人均水資源占有量不足300m3，為全國人均的1/8，世界人均的1/30。19992007年遭遇了連續(xù)九年干旱，年平均降水455mm，僅為多

10、年平均的78，年形成可利用水資源量26億方，人均不足200m3。降水量的減少，導致地表徑流衰減，主要地表水源官廳、密云水庫來水急劇下降，水庫蓄水入不敷出，地表水源嚴重不足。19992008年官廳水庫年均來水0.9億m3，比多年平均減少92%；密云水庫年均來水2.8億m3，比多年平均減少73%，目前密云水庫蓄水11.2億m3，低于首都水資源規(guī)劃確定的15億m3警戒蓄水量。水庫上游來水量衰減，用水不足部分只有靠超采地下水和挖掘水庫庫存。1999-2005年7年間地下水虧損量達46.74億m3。同時由于用水量的增加，水資源供需矛盾更加尖銳，持續(xù)干旱及過度開發(fā)利用水資源將使北京出現(xiàn)無地表水可供和地下水

11、環(huán)境更加惡化的局面。水資源緊缺態(tài)勢愈演愈烈，已成為制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的第一瓶頸。（2）地下水儲量減少，水位持續(xù)下降地下水的長期超采，平原區(qū)地下水位持續(xù)下降，地下水儲量減少。據(jù)統(tǒng)計，2005年底，平原區(qū)地下水平均埋深20.21m，與1980年相比，地下水位下降12.97m，儲量減少70.5億m3。截至到2008年底，平原區(qū)地下水平均埋深已降至23m，比1999年初下降11m，地下水儲量減少56億m3。地下水位的持續(xù)下降，改變了地下水的天然補排環(huán)境，包氣帶厚度增加，淺層地下水垂向補給量減少。目前永定河沖洪積扇頂部潛水幾乎被疏干，潛水位已接近含水層底板。東部地區(qū)淺層承壓水頭降低，改變了地下水天然

12、流場，同時，由于潛水位及淺層承壓水頭下降，使淺層孔隙水垂向補給源部分消耗在包氣帶中，相應減少了部分淺層地下水的垂向補給量，導致地下水補排關系進一步失衡。（3）地下水降落漏斗擴大70年代中后期至80年代中期，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展及人口增加，地下水開采量不斷增大，地下水位的下降幅度及下降速率也都隨之增大，在用水相對集中的東郊地區(qū)形成了地下水降落漏斗。據(jù)1986年資料統(tǒng)計，當年朝陽紅廟一帶地下水降落漏斗最為明顯，按最高閉合等水位線計算，地下水降落漏斗面積322km2。80年代后至90年代中期為地下水位持續(xù)下降階段，地下水降落漏斗面積逐年增加，漏斗范圍由東郊向昌平、順義、通州地區(qū)逐年擴大。90年代后期至今

13、，干旱少雨，水位普遍下降，很多地方達到歷史最低水位。截至到2005年，地下水降落漏斗面積已擴大到998km2，主要分布在朝陽將臺至順義米各莊一線。在第四系地層較薄的地方，含水層瀕臨疏干或半疏干狀態(tài)。（4）地下水水質(zhì)惡化隨著地下水的超量開采，北京市平原區(qū)部分淺層地下水受到污染，水質(zhì)較差區(qū)主要分布于城市及其下游地區(qū)，主要污染指標為總硬度、溶解性總固體、硝酸鹽氮。其污染原因、污染程度不僅與人類活動有密切聯(lián)系，同時還受水文地質(zhì)條件、地下水流場等多種因素所控制。全市地下水硬度超標面積已由五十年代的42km2發(fā)展到2005年的840km2。（5）地面沉降地下水超量開采誘發(fā)地面沉降。1955-1999年北京

14、市地面累積沉降量大于100mm的面積為1826km2，分布在朝陽區(qū)的八里莊大郊亭和來廣營、昌平的沙河八仙莊、大興的禮賢榆垡、順義的平各莊以及其他零星地區(qū)。最大累計沉降量722mm，發(fā)生在大郊亭內(nèi)燃機總廠院內(nèi)。3 地下水開發(fā)利用與保護方案北京市地下水開發(fā)利用主要集中在平原區(qū)，2005年全市地下水實際開采量為24.9億m3，其中平原區(qū)地下水開采23.14億m3，占全市總開采量的93%。故北京地下水利用與保護規(guī)劃的重點為平原區(qū)。地下水開發(fā)與保護必須遵循地下水本身所具有的自然規(guī)律，以全面保護、合理開發(fā)、高效利用、逐步修復為原則，針對地下水資源的水量和水質(zhì)屬性，制定地下水利用與保護方案。（1）實現(xiàn)多水源

15、聯(lián)合配置，合理利用地下水正確定位地下水在北京市供水中的戰(zhàn)略地位，實現(xiàn)多水源聯(lián)合配置。在地表水、地下水、外調(diào)水、再生水和雨洪水“五水”聯(lián)合調(diào)度中，優(yōu)先使用南水北調(diào)來水，用密云水庫水作為南水北調(diào)的間接調(diào)蓄庫，控制壓縮地下水開采量，使開發(fā)區(qū)地下水達到采補平衡，不再出現(xiàn)新的生態(tài)環(huán)境問題。規(guī)劃中心城及燕山、房山城關、良鄉(xiāng)、通州、黃村、亦莊、門城和豐臺河西長辛店等新城水源主要由南水北調(diào)及密云水庫聯(lián)合供給，本地地下水作為調(diào)蓄和備用。順義、平谷等新城以地下水源供給為主；昌平、懷柔、密云、延慶等新城由地下水源和地表水源聯(lián)合供給。充分考慮地下水的補給更新能力，考慮含水系統(tǒng)補給與消耗的動態(tài)平衡，量入為出，采補平衡，

16、制定地下水合理利用方案。以城八區(qū)和郊區(qū)縣為分析單元，可開采量為控制目標，確定平原區(qū)（包括延慶盆地）各區(qū)縣不同水平年地下水規(guī)劃開采量，減少超采區(qū)地下水開采量，重點控制中心城區(qū)和應急水源地等嚴重超采區(qū)的超采態(tài)勢。山區(qū)各區(qū)縣規(guī)劃開采量按照可開采量確定，在現(xiàn)狀開采量小于可開采量的地區(qū)，規(guī)劃開采量按現(xiàn)狀開采量確定。2020年考慮南水北調(diào)進京水量10.5億m3，全市淺層地下水規(guī)劃開采22.18億m3，較2005年實際開采量減少2.72億m3，減小幅度10.9%。其中平原區(qū)規(guī)劃開采地下水20.8億m3，壓減超采區(qū)地下水開采量2.3億m3，重點是城區(qū)自備井和郊區(qū)再生水灌區(qū)。通過水源替代和回補措施，有效扭轉(zhuǎn)平原

17、區(qū)地下水位快速下降局面，使地下水嚴重超采區(qū)水位得到一定回升。2030年考慮南水北調(diào)進京水量14億m3，全市淺層地下水規(guī)劃開采20.9億m3，較2005年實際開采量減少3.94億m3，減小幅度15.9%。其中平原區(qū)地下水規(guī)劃開采19.55億m3，壓采3.59億m3，全區(qū)達到采補平衡，平原區(qū)地下水位得到一定回升，逐步改善整個平原區(qū)地下水環(huán)境。通過水資源的聯(lián)合調(diào)度和科學管理，使地下水資源儲備和抗旱能力明顯提高，逐步實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境健康和地下水系統(tǒng)的良性循環(huán)。另一方面，統(tǒng)一調(diào)配水源，優(yōu)水優(yōu)用，分質(zhì)供水。地下水水質(zhì)優(yōu)良，與密云水庫、南水北調(diào)來水等優(yōu)質(zhì)水源要優(yōu)先滿足生活用水，對水質(zhì)要求不高的工業(yè)和農(nóng)業(yè)，盡量使

18、用再生水，做到按質(zhì)供水，最大限度地利用清潔淡水資源。（2）加強集中式供水水源地建設，確保城市供水安全根據(jù)北京城市發(fā)展規(guī)劃布局，城市發(fā)展范圍將向東、南和北擴大。規(guī)劃在城市東郊、南郊新建水廠，使市區(qū)自來水廠從北、東、西、南向市區(qū)中心大團供水，實現(xiàn)合理的水廠向心對置布置。對部分水源井水質(zhì)存在問題的一、二、三、四水廠進行技術改造。用自來水系統(tǒng)逐步置換水質(zhì)不合格的自備井，保證自來水水質(zhì)達到國家頒布的106項衛(wèi)生標準。置換后的自備井，作為城市備用水源封存?zhèn)溆?。制定管網(wǎng)改造計劃，建立管網(wǎng)運行監(jiān)控體系和事故快速反應機制，嚴格管理，確保城市供水安全。（3）加強應急水源地建設，做好地下水資源戰(zhàn)略儲備選取地下水含水

19、層厚度大、儲存條件好、調(diào)節(jié)能力強、有利于人工補給回灌、具有集中供水前景的地區(qū)，開鑿機井，建立地下水應急供水水源地。北京市現(xiàn)已建成懷柔、平谷、馬池口和張坊應急水源地，保證了連續(xù)干旱條件下首都的供水安全。按照當初工程設計要求，應急供水工程已達到或?qū)⑦_到設計開采年限，單井出水量下降，供水能力衰減，地下水位下降速率大大超過全市地下水位下降速率，出現(xiàn)水源影響區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境惡化、地面沉降加速等一系列問題。因此，加強現(xiàn)有應急水源地的涵養(yǎng)保護，按照地下水合理開發(fā)利用方案，在南水北調(diào)工程來水后，壓縮應急水源地開采量，保持應急水源地的應急備用能力。另一方面，充分發(fā)揮應急水源地的調(diào)節(jié)功能，枯水年應急開采地下水為城區(qū)供

20、水，豐水年通過人工回灌將地表水回補到地下，恢復地下水水位。目前超負荷運轉(zhuǎn)的應急水源地已騰出巨大的調(diào)蓄空間，在南水北調(diào)來水后，適時補償應急水源的虧空，涵養(yǎng)水源，作好資源儲備。（4）加強地下水庫建設，實施地下水人工調(diào)蓄地下水具有很強的調(diào)節(jié)能力。降水、河川徑流等滲入補給地下水后，地下水系統(tǒng)利用含水層巨大的存儲空間形成自然調(diào)蓄，達到集中補給、長期消耗的目的，使地下水具有年際調(diào)節(jié)功能。豐水年將水庫的棄水、雨洪水等多余的地表水通過適當?shù)脑O施或方法在永定河、潮白河沖洪積扇等具有極好采出與補入地下水條件的地區(qū)回灌地下，建設地下水庫，以備枯水年開采使用，達到水資源在時間和空間上聯(lián)合調(diào)蓄的目的，最大限度涵養(yǎng)地下水

21、源?？菟陜?yōu)先利用再生水、雨洪水和南水北調(diào)水，其次利用地表水，最后利用地下水，如果水量不足，可適當超采，若仍不能滿足供水需求，則啟用應急水源地，實施多水源聯(lián)合調(diào)蓄，挖掘庫存，增加儲備，保障社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。（5）加強地下水監(jiān)測，完善地下水監(jiān)測站網(wǎng)建設加強地下水動態(tài)監(jiān)測，建設地下水監(jiān)測站網(wǎng)和信息管理系統(tǒng)，增加城市水源地、超采區(qū)監(jiān)測密度，全面真實掌握地下水的各種動態(tài)變化，對地下水情，特別是對地下水壓采區(qū)、南水北調(diào)來水后受水區(qū)的地下水水位、水質(zhì)的動態(tài)變化進行預測預報，實現(xiàn)地下水量和水質(zhì)的統(tǒng)一管理，從根本上和深層次上推進地下水保護和水資源管理。（6）加強地下水保護，建立水源地保護和污染源治理工程按照

22、“以防為主、防治結(jié)合”的原則，以集中式供水水源區(qū)為重點，劃定保護區(qū)，制定水源地隔離防護措施，重視地下水重要補給區(qū)的保護，開展污染源綜合整治和生態(tài)修復。山丘區(qū)加強水土保持和植樹造林,提高地下水補給區(qū)植被覆蓋率,減少水土流失，增加地下水補給，涵養(yǎng)水源。水庫上游山區(qū)構筑“生態(tài)修復、生態(tài)治理、生態(tài)保護”三道防線，實施水源區(qū)污水、垃圾、廁所、環(huán)境、河道五項同步治理，建設清潔生態(tài)小流域，保護飲用水源。平原區(qū)發(fā)展節(jié)水產(chǎn)業(yè)，減少地下水開采和環(huán)境污染,控制建設規(guī)模，加大環(huán)境整治力度，削減污染物排放量，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。規(guī)劃在密云、懷柔水庫上游水源保護區(qū)、媯水河流域水源保護區(qū)、燕山和太行山水土保持區(qū)、山前地帶及平原水

23、土保持區(qū)治理水土流失，建設城郊水土保持示范工程。加快永定河、潮白河、大沙河、延慶康莊、昌平南口“三河兩灘”五大風沙危害區(qū)的治理，2020年建成山區(qū)、平原、城市綠化隔離地區(qū)三道綠色生態(tài)屏障，林木覆蓋率達55%。城市綠化覆蓋率達46-50%。（7）加強地下水管理，健全地下水管理法規(guī)體系通過強化法制、改革體制、完善城市飲用水水源地法規(guī)體系及相關制度建設，建立健全地下水保護管理法規(guī)體系，根據(jù)水利部出臺的關于加強地下水超采區(qū)水資源管理工作的意見和地下水超采區(qū)評價導則，在充分考慮區(qū)域資源環(huán)境和人口容量的基礎上，完善北京市地下水超采區(qū)限制性開發(fā)利用的政策和地下水管理辦法，制定地下水資源可持續(xù)利用政策，通過法

24、律手段，有效管理地下水。4 方案實施效果分析北京市地下水合理開發(fā)利用方案規(guī)劃平原區(qū)2020年城區(qū)開采地下水4.5億m3，郊區(qū)開采地下水16.3億m3；2030年城區(qū)開采地下水3.65億m3，郊區(qū)開采15.9億m3。按照上述規(guī)劃開采量控制方案進行分析預測，2020年平原地下水超采區(qū)在2005年實際超采量的基礎上，壓縮53.3%超采量，超采系數(shù)。2030年超采區(qū)在2005年實際超采量的基礎上壓縮全部超采量，超采區(qū)開采量全部達標，部分超采區(qū)地下水水位有所恢復。在遇連續(xù)平水年的條件下，2020年預測城區(qū)地下水埋深26m左右，郊縣地下水埋深可回升到13m左右。2030年城區(qū)地下水埋深仍可維持在26m左右，郊縣地下水埋深可回升到10m左右；但如果今后來水連續(xù)偏枯，則預測地下水位將繼續(xù)下降，2020年城區(qū)地下水埋深將達到38m，郊縣地下水埋深也將達到32m左右。2030年