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一旦失去就永別！華北漏斗區深層水失不再得
時間：2014-12-17 09:39:00 作者： 來源：北京日報
上周，河北省水利廳副廳長張鐵龍表示，因長期超采地下水，河北省平原區已形成世界最大的復合型地下水漏斗區，已引發地面沉降、海水倒灌、地陷地裂等地質災害問題，河北省的濕地面積也比上世紀50年代減少70%以上。
什么是地下水漏斗區？該如何防范地質災害？本版特邀中國科學院遺傳發育所農業資源研究中心研究員，為讀者答疑解惑。
地下水是指賦存于地下土壤孔隙或巖石裂隙中的水。能夠產出一定量水的巖石單元或者松散沉積層稱為含水層。地下含水層的飽和水面高程叫做地下水位，飽和水面到地表面的距離稱作地下水埋深。
地下水的形成和分布受地質條件、基巖結構和地形的控制。京津冀地區的地下水，主要埋藏于平原區松散的第四紀巨厚沉積層中，太行山和燕山地區也有大量的巖溶地下水與基巖地下水分布。
地下水由于比地表水更廉價、取水更便利和不容易受到污染等優點而被廣泛地開采使用。世界很多國家和地區的水資源供應都是更主要依賴于地下水。京津冀地區的城市供水曾經主要依賴地下水，目前各大城市所在地區由于都形成較大的地下水漏斗，基本上已改為以地表水供水為主，而中小城市則仍以地下水為主。農業灌溉是所有產業中用水量最大的部門，京津冀地區約80%以上的農業用水來源于地下水。
地下水漏斗實際上是對地下水超采造成地下水位下降現象的一個形象比喻，由于集中開采地下水，導致集中開采區的地下水位下降，從而使周邊地下水流場發生改變，周邊的地下水向集中開采區流動，形成區域性漏斗狀的地下水凹面。當從水井抽水的時候，會形成一個比周圍地下水面低的圓錐形下降水面，當抽水停止后，周圍水分滲流回補一般會達到新的平衡水面，如果長期超采地下水，地下水的補給速率小于開采速率就會形成地下水漏斗，需要開鑿更深的井才能繼續抽取地下水，地下水超采區和漏斗區的范圍就會越來越大。地下水漏斗區的水位明顯低于周圍地區。
京津冀平原區在上世紀40年代地下水埋深普遍在1至2米左右，河流、湖泊和濕地廣泛分布，許多村鎮，甚至包括北京市內的很多地名曾經都與水有關。在1950年前后，區域內湖泊和濕地面積曾經達到1萬平方公里，目前僅有不到1000平方公里，90%的濕地都已經消失，許多大型湖泊洼淀，如寧晉泊、大陸澤、永年洼、文安洼、團泊洼等都已經干涸。河流和濕地的干涸主要原因，都與長期超采地下水造成地下水位的下降有關。
自上世紀70年代以來，大量開鑿機井發展工農業生產，農業灌溉率的快速提升使糧食產量獲得空前的增長，地下水位迅速下降；城市人口的增多和工業的發展，導致在城市地區首先形成地下水漏斗。
中東部地區的天津、滄州、衡水、德州等城市由于缺少地表水和淺層淡水，城市供水主要依賴開采深層地下水而率先形成地下水漏斗，且隨著經濟發展的加速而不斷變深。如滄州深層地下水漏斗中心的地下水埋深在1973年時為32.65米，1980年降到69.87米，2004年為101米。
在京津冀平原大地上，由沖洪積扇組成的西部和北部的太行山前平原和燕山山前平原區，地下水賦存條件好，地下水交換暢通，水質良好，淺層地下水可供工農業和生活使用，由于農業灌溉、工業用水和城鄉居民生活用水的開采，也已經形成多個淺層地下水漏斗區。
地下水超采形成地下水漏斗會帶來一系列的危害，最常見的就是造成地面沉降。地面沉降是由于地下水面下降形成地下水降落漏斗，使包氣帶增大，曾經的含水砂土層因失水在重力作用下沉降壓縮，產生地面沉降。在巖溶地層發育地區還會產生塌陷。
地面沉降是一種地質災害，會造成建筑物、道路、橋梁和地下市政設施的破壞。根據地質部門監測，京津冀地面沉降量最大的地區發生在天津，至2012年的累計沉降量已達3.6米；滄州市中心的累計沉降量也超過3米之多。據測算，天津市每發生1毫米的地面沉降量，可以引起1.4億元的經濟損失。
地下水漏斗的危害還包括造成河流、湖泊水量減少形成斷流和干涸；減少泉水流量，使古建筑和文物保護產生危害；引起水井枯竭，造成水井報廢或掉泵，增加用水成本；對依賴地下水的生態系統造成毀滅性影響，如濕地干涸、植被枯死等；也可以引起地下水水質的惡化等。
京津冀地區的淺層地下水由于可以頻繁接受降水的補給，其年齡在一年到幾十年不等，可以參與地表水循環，基本上可以在短期內獲得更新和補給。而深層地下水的年齡一般都在幾千年到幾萬年不等，根據碳14測年結果，采自衡水市深州600米深處的地下水年齡在1.2萬年左右，而通常該地區使用的100米深度地下水年齡也在5000年以上，這些地下水難以在短期內獲得更新，因此也被稱為“化石水”，一旦用完就會徹底枯竭。
目前，在河北平原由于長期超采已經形成總面積約9萬平方公里的地下水漏斗區，主要原因是由于用水量逐年增大，其中農業用水占70%以上。筆者曾估算，河北平原用于糧食生產的地下水超采量在上世紀80年代約為8.3億立方米，90年代迅速增加到61.7億立方米，2001至2010年平均為77.5億立方米，主要用于冬小麥的灌溉。而最近十年由于農業效益的降低，保定北部、廊坊和京津地區的冬小麥播種面積顯著減少，明顯地減緩了地下水位的下降速率。
京津冀地區由于年降水量僅500毫米左右，冬小麥－夏玉米兩作農田的年耗水量在720毫米左右，梨果等的耗水量更高達750至780毫米，長期的農業灌溉超采是引起地下水漏斗形成的最主要原因之一。農業耗水量大，是區域水資源經濟效率不高的主要原因，水資源短缺和地下水危機已成為制約京津冀協同發展的最主要因素。
如果要支撐區域整體經濟的快速發展，必然需要壓縮農業用水量，而使有限的水資源分配到工業企業和第三產業等部門使用，因此，根本出路在于調整區域的產業結構和轉變經濟發展方式。而河北省作為我國第三大口糧生產大省，在糧食安全體系中的定位也需要重新考慮，其未來定位是繼續為全國提供糧食產品，還是僅生產足夠京津冀本地區人口消費的糧食即可？需要國家決策層在宏觀層面上綜合把握。進行跨流域調水，充分開發雨水、污水和微咸水進行灌溉，替代地下淡水的使用，將會對改善地下水漏斗和保障糧食安全起到積極作用。
