薛禹群：北京地面沉降防控目标实现难度大

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《北京市地面沉降监测年报》(2011)的编审之一薛玉群对北京的地下水状况表示担忧。 “20世纪70年代和80年代北京的地下水埋深约为五六米。现在估计它会下降很多，也许超过二十米。”中国科学院院士、南京大学地球科学与工程学院教授薛玉群对记者说:“这说明北京的地下水已经被过度开采，而且情况更加严重。” 薛玉群认为，北京和江苏有着不同的地理环境，因此没有更好的供水，也不可能向苏南学习实施地下水的“禁采”(这种做法在江苏本身需要进一步研究)，而只能限制地下水的开采，也就是说，地下水的开采应该是有限的。从战略角度看，应制定地下水开发和保护规划，并确定五年和十年的总开发目标。 在薛玉群看来，虽然地下水被过度开采，“好钢不在刀刃上用”，地下水的利用结构也不合理。在发达国家，地下水一般被用作人们的日常饮用水，但在中国，大量的地下水被用于工业用水、企业夏季空通水、农田灌溉等。北京地下水超采危机21世纪:北京地面沉降的主要原因是地下水超采。你认为北京地下水过度开采的现状如何？ 薛玉群:每个人都说它被过度开发了，那么我们如何判断它是否被过度开发了呢？从水文地质学的角度来看，所谓的地下水超采是指地下水的开采超过了其供应资源，导致地下水位下降，地表水基流减少甚至消失，从而破坏了直接或间接依赖地下水的生态系统，造成包括地面沉降在内的一系列环境地质问题。 应该指出，不能认为只有当开发量超过补充资源时才是过度开发。这一概念是错误的，因为当开采量等于或略小于补给资源时，地下水补给几乎被完全消耗，原本由地下水补给维持的河流基流、湿地和泉水将趋于枯竭。 因此，以这种方式界定的过度开采不能用来指导地下水的合理开发。为此，有人提出了可持续开发的概念。指在资源和生态环境承载能力条件下可持续开发的水量。由于地下水直接支持的生态系统需水量难以确定，因此没有成熟的可持续开发评价方法。因此，很难准确确定过度开发。地下水的补给来源主要是大气降水、河流、农业灌溉水等的渗透。这些充电源都在变化。可以看出地下水是否被过度开采以及过度开采的程度，这是一个动态的过程。因此，我更喜欢看地下水位的变化。如果一个地区的地下水位持续下降，也就是说，与该地区历史上的地下水位相比，该地区存在过度开采的问题。 由于我对长江三角洲的情况比较熟悉，以苏州(苏州)(无锡)常州(苏州)为例，解放初期地下水位埋深只有两米左右，本世纪初达到87.7米，地下水位持续下降，说明过度开采非常严重，导致了严重的地面沉降。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江三角洲不同，但是北京的城市人口正在迅速增长，其工业也在迅速发展。工业用水、生活用水和农业灌溉用水大多通过开采地下水来解决。它对地下水的依赖和开采加剧，导致地下水水位无法恢复，水量急剧减少。特别是1999年以来，连续11年干旱少雨，仅2008年降雨量略有增加，过度开发趋势日益明显，加剧了北京水资源短缺。 在20世纪70年代和80年代，北京的地下水深度约为5到6米，现在估计会下降很多，可能超过20米。毗邻北京的河北平原的水位下降更为剧烈。深水原始测压水位接近地表，一些漏斗中心水位埋深超过110米。它已成为我国水资源开发强度最高、水资源供需矛盾最突出、地下水位下降最严重、地面沉降幅度最大的地区。 地下水开采总量控制技术是可行的 21世纪:由于地下水位下降主要是由于地下水供应不足造成的，北京应如何增加地下水供应？薛玉群:地下水的补给来源主要有大气降水和地表水。此外，灌溉水供应地下水。由于北京的河流很少，而且很多已经干涸，北京地下水补给的主要来源是大气降水。 可以考虑增加地下水补给的一个措施是采取有计划的人为措施，使地下水在自然补给之外得到额外的补充，即人工补给地下水。现在市区的道路都硬化了，所以降水不能渗透，所以只能进入污水管道，白白流走。如果在城市道路中使用新的渗透性材料来代替沥青和水泥，可以增加地下水的补给。 此外，雨水(水)和污水(水)被分流，以防止雨水进入污水收集管道。经过严格处理后，可作为工农业用水，节约地下水消耗。利用含水层作为地下水库来调节和储存其他水源，如雨水和洪水资源，也可以增加可利用的水资源量。然而，要在中国北方开展人工地下水回灌，不仅要解决独特的技术难题，还要解决系统和管理问题。 现在人们把希望寄托在南水北调中线工程上。利用地表水补充地下水会遇到许多技术上的困难，这并不容易。因此，目前的国家计划是通过南水北调工程抑制地下水的开采。这是一个更现实的方案。不再开采，通过自然回灌，地下水位将逐渐恢复。 21世纪:也有人提议用再生水补充地下水。你觉得这个怎么样？薛玉群:这是绝对不允许的。我不支持它。上海也在补给地下水，但是他们使用人们每天饮用的自来水。自来水的质量是有保证的，不会污染地下水。在目前的污水处理技术和工艺水平下，再生水水质不能满足地下水水质要求，不能使用，否则回灌量将会减少，污染将会更加严重。与地表水不同，地下水一旦被污染，就很难恢复。 21世纪:从长远来看，北京对地下水的依赖即使在南水北调中线工程供水后也不会减弱，但限制地下水开采是必要的，那么如何具体限制地下水开采呢？ 薛玉群:南水北调工程调水后，对地下水的需求将会减少。在限制方面，江苏做得很好，一些城市已经停止开发地下水。这种做法已经持续了十年，而水资源的缺口取决于从长江引水。然而，由于北京不同的地理环境，没有更好的供水，只有地下水可以开发，但地下水的开发应该是有限的。 首先，从战略角度看，是否有必要制定地下水开采和保护计划，并确定五年和十年的总开采目标？有了总量目标，最严格的水资源管理制度才能更好地实施。控制地下水开采总量在技术上是可行的。在地面沉降模型的基础上，进一步研究建立地下水管理模型，以地面沉降最小为约束条件，确定地下水的合理开采。 21世纪:你认为地下水利用系统存在哪些问题？薛玉群:地下水的利用缺乏合理的规划。尽管过度开发，“好钢不用于切削刃。”众所周知，地下水的质量很好，而深层水的质量一般都很高，其中一些达到了矿泉水的标准。然而，在许多城市，地下水用于一般工业，空称之为水，其中只有25%用于食品工业和居民饮用，而80-90%的居民饮用水源来自地表水。 在美国和欧洲发达国家，地下水通常被用作人们的日常饮用水，并且尽可能少或不使用地下水。因此，我建议我们应该学习发达国家的经验，建立两条水管，一条用于饮用，另一条用于其他生产和生活。 停止过度开采和沉陷继续 “21世纪”:北京市政府在限制开采的同时，还需要确保水资源的供应。可以采取什么措施？ 薛玉群:除了外部水源——南水北调、山西、河北供水、海水淡化等。，我觉得空的节水室很大。虽然北京的工业用水效率一直很高，但与发达国家相比，空仍有很大的改善空间。 21世纪:根据《全国地面沉降防治规划》，2015年北京地面沉降防治的目标是将区域地面沉降速率控制在25 mm以内，沉降中心沉降速率控制在每年45 mm以内。那么，这个目标难吗？薛玉群:这是一个乐观的目标，不难实现。即使在采取措施限制开采地下水之后，地面沉降的恢复也不会是立竿见影的，而是会有一个很长的滞后恢复期。 我国部分地区的地面沉降已有几十年的历史，长期反复抽水和注水，导致地下水位的复杂变化。土层中地下水位的变化本质上反映了土层所承受的有效应力的变化过程，从而影响了土层的变形。 沉降过程中，除了一次固结变形外，还有二次固结变形。蠕变的存在表现出明显的滞后特征。即使地下水位上升，土壤层仍会继续压缩。这种情况在上海、苏州、无锡、常州和天津都存在，那里抽水停止，水位上升，沉降继续。因此，我估计北京也可能存在类似的问题。现在是2012年，离2015年只有三年了。仅仅在三年内，限制开采和恢复是非常困难的。