地下水资源开发的主要问题及解决方法

2023-09-18 理论教育版权反馈

【摘要】：华北平原最大沉降量已经超过3.1m,沿海一带已出现负标高地区20km2,为此遭受风暴潮灾害非常严重。因地下水开采引发的地面塌陷主要发生在岩溶水分布地区,特别是城市地下水集中开采的局部地段较为多见。

1.持续过量的开采使水资源的供需矛盾变得日益突出

由于工农业及生活用水需求量逐年增加,中国(特别是北方地区的)大中城市本已十分严峻的水资源的供需形势将面临更大的压力,如甘肃省天水市目前地下水的可采量仅为8957万m3/a,而其城市的发展规划预测该城市的总需水量将达33154万m3/a,存在巨大的供需缺口,水资源已成为影响当地经济发展的一个主要制约因素。

由于持续高强度的过量开采,地下水资源不能得到及时的补充,引起降落漏斗不断扩大,甚至造成含水层的疏干。据最新统计,全国地下水降落漏斗有180多个,总面积约19万km2。在121个具有完整统计数据的漏斗中,面积扩大的有54个,面积缩小的有43个,漏斗面积基本稳定的有24个。

石家庄市由于长年过量开采,地下水的降落漏斗逐年扩大,其漏斗中心的水位埋深1989年时为36.06m,1999年已发展到39.98m,并形成区域性水位下降。西峰市十里湾水源地的超采极为严重,其允许开采量为24.7万m3/a,而实际开采量竟达到206万m3/a,是可采资源量的7倍,其开采是不断消耗储存量的疏干式开采,如不控制,含水层面将面临被疏干的危险。

2.开采布局不合理的现象突出

中国城市由于缺乏科学合理的开采布局和调蓄,各地区的开采程度还很不平衡,某些地区的地下水被严重超采,而有些地区则尚未得到有效的开发利用。

3.地下水资源浪费严重

城郊农业生产过程中水资源的浪费问题最为突出。北方地区每年灌溉用水量约1400亿m3,占总用水量的80%左右。多数地区仍保持传统的灌溉方式,灌溉定额居高不下。华北还有许多地区的毛灌溉定额维持在400～600m3/(亩·a),西北内陆盆地有的高达700～1000m3/(亩·a)。大水漫灌,有效利用率平均只有30%～40%。中国工业用水量的浪费也很大,大部分城市工业用水重复利用率平均只有30%～40%,远低于发达国家70%以上的水平。

4.地下水的质量恶化,地下水污染严重

受自然地质条件的影响,全国仍有7000万人饮用不符合标准的地下水,正遭受着慢性砷中毒、氟中毒、甲状腺肿大、克山病、大骨节病等地方病的侵扰。据统计,2003年年底,全国有氟斑牙患者3877万人,氟骨症患者284万人,地方性砷中毒患者9686人,大骨节病患者81万人(其中12岁以下患者5.59万人),潜在型克山病患者2.99万人,慢型克山病患者1.09万人。自2004年以后,随着《我国重点地方病防治规划(2004—2010年)》(国办发〔2004〕75号)出台,在各级政府共同努力下,通过改水等举措,中国地方病的防治取得重大进展,至2010年年底,我国基本上消除了碘缺乏病、地方性氟中毒、地方性砷中毒、大骨节病等地方病[3]。

由于经济的发展,农药、化肥、生活污水及工业“三废”的排放量日益增大,这些污水的大部分都未经处理就直接排放,构成了地下水的主要污染源。过量开采造成的地下水位的持续下降,客观上为废污水的加速入渗创造了有利条件。

目前中国城市地下水资源遭受污染的情况较为严重,据不完全统计,全国已有136个大中城市的地下水受到不同程度的污染,其中比较严重的有包头、长春、郑州、鞍山、太原、沈阳、哈尔滨、北京、西安、兰州、乌鲁木齐、上海、无锡、常州、杭州、合肥、武汉等城市[3]。主要污染源均为工业“三废”和生活污水,局部农业区地下水也受到污染,主要分布在城市近郊区的污灌区。

中国现利用污水灌溉的农田有2000多万亩,直接污染了地下水,有的还受到农药和化肥的污染。在185个城市的253个主要地下水开采地段中,污染趋势加重的有63个,占25%;污染趋势减轻的有45个,占18%;保持基本稳定的为145个,占57%。污染组分主要有硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、氯化物、重金属等。淮河流域浅层地下水面状污染加重;“三致”(致癌、致畸、致突变)有机污染物在京津地区、长江三角洲等地区的地下水中有一定程度的被检出。

5.地面沉降和地裂缝灾害

地面沉降是由于超量集中地开采地下水,使地下水水位大幅下降,含水介质被压密所致。近半个世纪以来,世界上许多国家都发生了地面沉降的现象,特别是沿海城市的地面沉降尤为严重。如墨西哥首都墨西哥城,由于长期过量地开采地下水,其地下水位已下降至-30m以下,年沉降率约为几十厘米,至1950年该城已下沉了6m之多。日本东京近几十年来也下沉了4m,大阪下沉了3m。

中国地面沉降比较严重的有北方的天津、沧州、西安、太原,南方的有上海、阜阳以及苏、锡、常地区。至2003年,全国有50多个城市发生了地面沉降和地裂缝灾害,沉降面积扩展到9.4万km2,其中长江三角洲、华北平原和汾渭盆地等地区最为严重。

长江三角洲地区累积沉降量超过200mm的面积近10000km2,占区域总面积的1/3,并出现了地裂缝灾害。华北平原最大沉降量已经超过3.1m,沿海一带已出现负标高地区20km2,为此遭受风暴潮灾害非常严重。受基底断块升降差异的影响,出现了20多条地裂缝,最长达4km。

因地下水开采引发的地面塌陷主要发生在岩溶水分布地区,特别是城市地下水集中开采的局部地段较为多见。地面塌陷问题在中国分布较广,受岩溶水分布范围的控制,南方的发生率高于北方。目前,全国23个省(自治区、直辖市)发生岩溶塌陷1400多例,塌坑总数超过40000个。发生地面塌陷的省份主要有辽宁、河北、山西、山东、湖南、湖北、贵州、广西、广东、江苏、浙江、安徽、江西、福建、云南等省(自治区、直辖市)。在南方,地面塌陷问题比较严重的地区有水城、遵义、咸宁、黄石、湘潭等地,尤以广西最为突出。

6.海水入侵

海水入侵主要发生在中国的沿海城市地区,主要是由于大量开采地下水后,引起海水回灌。发生海水入侵的地区从北向南有:辽宁、河北、山东、广西、海南等地区,问题比较严重的地区主要有辽宁省大连市、河北省秦始岛市、山东省青岛市、福建省厦门市以及广西壮族自治区北海市等[3]。近年来,环渤海地区的海水入侵发展迅速,2003年海水入侵面积达2457km2,比20世纪80年代末增加了937km2,平均每年增加62km2。

7.西南岩溶石山区石漠化

到20世纪末,在西南岩溶石山区74万km2调查区内,石漠化的面积达10.5万km2,占调查区面积的14.2%,其中,轻度石漠化面积为4.0万km2,中度石漠化面积为3.9万km2,重度石漠化面积为2.6万km2。石漠化主要发生在云南、贵州和广西三省(自治区),总面积为8.8万km2,其中,贵州省的石漠化面积为3.3万km2,云南省的石漠化面积为2.8万km2,广西壮族自治区的石漠化面积为2.7万km2。目前西南岩溶地区石漠化面积年均增长1650km2,年增长率为2%。

8.北方土地荒漠化

调查表明,中国北方地区共有荒漠化土地达175.81万km2,其中,沙漠化土地面积58.76万km2,水蚀荒漠化土地面积达98.59万km2,土地盐渍化面积18.46万km2。加上北方地区的戈壁和以流沙为主的沙漠面积112.66万km2,北方地区荒漠和荒漠化土地面积总和达到288.47万km2,占国土总面积的30%。

此外,由于不合理开发利用地下水造成的环境地质问题还有生态环境退化、矿区地质灾害等。

地下水资源开发的主要问题及解决方法

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