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近年地下水开发利用趋势分析

2018-08-21田水娥梅占敏

水利水电工程设计 2018年2期
关键词:开采量经济社会水资源

田水娥 梅占敏

地下水是水资源的重要组成部分,是维系生态环境的控制性要素之一。地下水贮存于包气带以下岩石孔隙、裂隙和溶洞之中,被誉为“天然的多年调节水库”,由于水量稳定,水质较好,广泛开采用于城市供水、农村饮水、农田灌溉、工业生产等方面,是经济社会供水的重要水源,对经济社会发展起到了十分重要的支撑作用。尤其是在北方缺水地区,地表水资源相对缺乏,地下水占经济社会用水总量的比重明显较大,部分地区地下水供水量已经超过了地表水供水量,成为经济社会供水的主要水源,如北京、河北、山西、内蒙古、河南等省(自治区)。在特殊干旱年份或遭遇突发事件时,地下水往往成为重要的应急水源。

1 全国总体情况

我国是一个地下水开发利用历史悠久的国家,早在几千年前的尧舜时代,就有“日出而作,日入而息,凿井而饮,耕田而食”的记载,我国已发现最早的水井是浙江馀姚河姆渡古文化遗址水井,其年代为距今约5 700年,地下水的开发利用可以追溯到更早的时期。

建国初期我国地下水开发利用很少,1972年全国地下水开采量约200亿m3,在经历3年的快速增长后,1975—1985年呈现缓慢增长;1985年以后地下水开采量快速增长,到2000年达到1 100亿m3左右,年均增长30亿m3;2000年以后地下水开采量进入稳定期,维持在1 020亿~1 134亿m3区间变动,其中2003年地下水开采量最小,2012年地下水开采量最大。地下水开采量自1972年以来已经增加了4.5倍,1972—2014年全国地下水开采量变化情况如图1所示。

图1 全国地下水开采量变化情况(1972—2014年)

近年来虽然全国地下水开采量总体稳定,但由于各地区地下水资源赋存条件、开采条件差异很大,经济社会发展水平不同,对地下水的需求存在较大差异,因此,各省的地下水开采发展历程及趋势不尽相同。经对北方地下水开发利用主要省份2001—2014年地下水开采量(依据全国水资源公报数据)变化趋势进行分析,发现呈现比较明显的区域规律。

依据全国地下水利用与保护规划,针对不同地区地下水资源状况及其开发利用情况、经济社会发展对地下水的需求以及生态环境保护对地下水资源保护的要求,将全国分为东北地区、华北地区、西北地区、南方地区四大区域。本文重点对东北地区、华北地区和西北地区2001—2011年地下水开采量变化情况分析如下。

2 东北地区趋势分析

东北地区包括黑龙江、吉林、辽宁以及内蒙古东部地区,国土面积约145万km2,其中约30%为平原区,是我国重要的粮食主产区。该地区主要特点是地下水资源相对丰富,地下水开采存在明显的空间不均性;近年来随着农业灌溉的快速发展和良好的地下水开采条件,地下水开采量增长较为明显。

依据全国水资源公报等有关权威统计资料分析,2001—2014年东北地区地下水开采量总体上呈增长趋势,其中黑龙江省增长明显,地下水开采量由2001年的99.2亿m3增长到2014年167.6亿m3。吉林、内蒙古2001—2014年地下水开采量总体上变化不大,平稳中略微增长。辽宁省2001—2014年地下水开采量近年来总体呈现稳中略降的趋势,地下水开采量变化范围为58.4亿~68.9亿m3。

东北地区各省地下水开采量的变化趋势与灌溉面积的变化趋势关系密切。从有关统计资料分析结果来看,黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古4省(自治区)地下水开采量中用于灌溉的水量占比均超过一半,分别占92%、68%、59%、80%,4省区作为全国重要的粮食主产省,共有粮食主产县155个,占全国粮食主产县数量的17%,均位于东北平原区,其中黑龙江省粮食主产县最多为64个。东北地区各省农业灌溉面积的增加,为全国粮食连续多实现正增长做出了巨大的贡献,同时对灌溉水量的需求相应增加,黑龙江尤其明显。

黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古4省(自治区)近年地下水开采量变化情况如图2所示。

图2 4省(自治区)2001—2014年地下水开采量变化情况

3 华北地区趋势分析

华北地区包括北京、天津、河北、山西、山东5省(直辖市)以及河南省黄河以北地区,国土面积约53万km2,40%为平原。该地区水资源相当匮乏,但经济社会发展的用水需求大,挤占河道内生态需水的现象严重,地下水也超采持续多年,形成北京—保定—石家庄—邢台—邯郸、安阳—鹤壁—濮阳等集中连片的地下水漏斗区,浅层地下水超采区、深层承压水超采区在该区域均分布较广。

2001—2014年华北地区地下水开采量总体呈下降趋势。其中北京、天津、山西3省(直辖市)地下水开采量相对较少,开采量在40亿m3以下,近年地下水开采量呈现稳中略降的趋势;河北、河南、山东3省地下水开采量很大,3省地下水开采总量占全国的比例超过30%,也是主要的浅层地下水超采分布区,近年来地下水开采量呈现较为明显的下降趋势,其中山东省下降最为明显,由最高的137亿m3下降至2014年的86亿m3,下降37%;河北省下降较为明显,河南省则呈现循环波动的趋势,多年平均略有下降。

华北地区近年来地下水开采量减少与该区域地下水资源量的减少、近年来对地下水开采的控制措施两大因素密切相关。该地区地下水开发利用历史最早,但由于地表水资源缺乏,而经济社会发展对水量的需求日益增加,地下水开采量经历了一段快速增加的时期。1980年以后的30多年来,降水量减少,加上下垫面条件变化的影响,地下水补给条件恶化,地下水资源量减少,地下水开采量的不断增加,形成了大片的地下水超采区,引发了地面沉降、海水入侵等一系列生态环境问题;随着地下水超采等问题日益严峻,地下水资源逐步枯竭,已经威胁到该区域经济社会的长远发展。为全面落实最严格水资源管理制度,促进水资源可持续利用与保护,近年来国家和地方对该区域地下水开采实施了一系列压采、限采措施,从地下水开采量的变化趋势可以看出,取得了一定效果。随着南水北调工程的建成通水,华北地区地下水开采量将进一步得到控制,地下水生态平衡将得到进一步改善,但需要一个较为漫长而复杂的过程。

北京、天津、河北、山西、山东、河南6省(直辖市)近年地下水开采量变化情况如图3所示。

图3 2001—2014年地下水开采量变化情况

4 西北地区趋势分析

西北地区包括陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆5省(自治区)以及内蒙古中西部,国土面积约351万km2,50%为平原。西北地区水资源短缺,生态环境脆弱,水资源开发利用程度较高。

2001—2014年西北地区地下水开采量总体呈增长趋势,其中用水增长最为明显的为新疆,地下水开采量由最低的56.1亿m3(2001年),增长到2014年的131.4亿m3,地下水开采增量增幅达到134%,2006年以后增长速度明显加快,年均地下水开采量增加9.3亿m3。陕西、甘肃2省地下水开采量基数相对较小,近年来一直维持稳定,年际变化较小。青海、宁夏地下水开采量最小,多年平均维持在5亿m3左右,总体上维持稳定,年际变化较大,青海地下水开采量近4年有所减少。

西北地区近年来地下水开采量占比最大的是新疆,增长最多的也是新疆,与近年来新疆灌溉面积的增加和经济跨越式发展的大背景密切相关。新疆作为典型的干旱地区,水资源缺乏,但水资源浪费现象同时存在,资源性缺水和工程性缺水并存。新疆的地下水开采量中90%用于农业灌溉,大量地下水开采已经造成大量地区地下水超采,在吐哈盆地、天北经济带和塔城盆地等区域广范存在,引发了一系列生态环境问题。依据2013年开展的新疆维吾尔自治区地下水超采区评价成果,新疆的超采区数量由9个增加到15个;超采区面积由2.71万km2增加到4.30万km2,其中新增超采区面积1.15 km2,原有超采区面积扩大0.44 km2;超采区超采量由17.02亿m3增加到33.16亿m3,其中新增超采区超采量9.60亿m3,原有超采区超采量增加6.54亿m3。由于新疆幅员辽阔,大部分地区经济落后,地下水开发利用与保护难度大,地下水超采问题日益突出,且没有缓和的迹象,应当引起有关部门的高度重视。

陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆5省(自治区)近年地下水开采量变化情况如图4所示。

5 总结与展望

图4 5省(自治区)2001—2014年地下水开采量变化情况

在经济发展过程中,地下水过量开采造成的负面影响逐步累积,已经引发了一系列生态环境问题。近年来,随着地下水限采压采的政策和措施不断加强,一定程度上抑制了地下水开采,全国的地下水开采量总体已经逐步稳定。但不容忽视的是局部地区地下水超采情况依然严重,超采区地表、地下水资源开发利用的监督与管理体制机制依然薄弱,最严格水资源管理制度考核的基础条件依然不牢,应当引起有关部门的高度重视。

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