1.對(duì)地面沉降和地下水關(guān)系的認(rèn)識(shí)
1.1地下水的不合理開(kāi)采是我國(guó)地面沉降的主要誘因
地面沉降是指在一定的地表面積內(nèi)由于地殼表層土體壓縮而導(dǎo)致區(qū)域性地面標(biāo)高降低的一種環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象,是一種不可補(bǔ)償?shù)挠谰眯原h(huán)境和資源損失。近幾十年來(lái),人類過(guò)度開(kāi)采石油、天然氣、固體礦產(chǎn)、地下水等直接導(dǎo)致了今天全球范圍內(nèi)的地面沉降。地面沉降具有形成緩慢、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍大、防治難度大的特點(diǎn)。隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增加,地面沉降問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重,沉降面積不斷擴(kuò)大,在人口密集的大中城市,地面沉降現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。因此,地面沉降的發(fā)生固然有一定的自然地質(zhì)原因,但它與人類活動(dòng)密切相關(guān),主要是人類的不當(dāng)行為帶來(lái)的后果。在我國(guó),地下水的不合理開(kāi)采是地面沉降的主要誘因。
1.2地下水與地表水相互轉(zhuǎn)化,有大量重復(fù)
在《中國(guó)大百科全書》中,水資源被定義為“地球表層可供人類利用的水,包括水量(水質(zhì))、水域和水能資源,一般指每年可更新的水量”!吨腥A人民共和國(guó)水法》中規(guī)定,“本法所稱水資源,包括地表水和地下水”。廣義的水資源是指在地球的水循環(huán)中,可供生態(tài)環(huán)境和人類社會(huì)利用的淡水,它的補(bǔ)給來(lái)源是大氣降水,它的賦存形式是地表水、地下水和土壤水。從這些定義和界定中可以看出,不能人為地將地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系割裂開(kāi)來(lái),地下水與地表水的關(guān)系是十分緊密的。地下水資源與相應(yīng)流域內(nèi)的地表水資源之間存在著密切的水力聯(lián)系并相互轉(zhuǎn)化,地下水與地表水的開(kāi)發(fā)利用相互影響、不可割裂,這是水資源的自然屬性所決定的。根據(jù)當(dāng)前正在開(kāi)展的全國(guó)水資源綜合規(guī)劃第一階段成果,全國(guó)水資源總量為28405億m3,其中地表水資源量為27328億m3,約占水資源總量的96%,淺層地下水資源量8219億m3,地下水資源量中與地表水資源量的不重復(fù)計(jì)算水量為1083億m3,約占水資源總量的4%,大量的地下水資源與地表水是重復(fù)的。
1.3地下水開(kāi)采應(yīng)以淺層為主
地下水是賦存在地下巖石中的水。所有的巖石或多或少都含有地下水,但并不是所有巖石都是含水層。只有那些既含有一定量的水,又能讓地下水流動(dòng)的地層才叫含水層,否則就是隔水層。當(dāng)然,這種劃分只是相對(duì)的。按照地下水與含水層和隔水層的關(guān)系,地下水含水層可劃分為“潛水含水層”和“承壓含水層”。這兩個(gè)引進(jìn)的術(shù)語(yǔ)實(shí)在翻譯得令人費(fèi)解。不僅外行人聽(tīng)不懂,內(nèi)行人也往往被搞糊涂。一般認(rèn)為采用“開(kāi)放含水層”與“封閉含水層”能更好地反映兩種含水層的本質(zhì)差別。
如果含水層中的地下水沒(méi)有充滿整個(gè)含水層,情況就和河流、湖泊、水庫(kù)等開(kāi)放水體相似。當(dāng)含水層中地下水體積增加或減少,地下水位就會(huì)上升或下降。這種含水層應(yīng)當(dāng)叫做“開(kāi)放含水層”。開(kāi)放含水層由于它的開(kāi)放性,很容易直接從大氣降水,或地表水體得到補(bǔ)給,因而其中的淡水資源比較容易得到再生,以保證可持續(xù)發(fā)展的需要。目前全世界開(kāi)采的地下水,絕大部分來(lái)自開(kāi)放含水層。
如果含水層上面被隔水層所覆蓋,而且地下水充滿了含水層,就變得和封閉的自來(lái)水管道相似了。地下水位有升降變化時(shí),含水層體積受上復(fù)隔水層的限制,不能象開(kāi)放含水層那樣自由變化。這種含水層應(yīng)當(dāng)叫做“封閉含水層”。深部含水層絕大多數(shù)屬于封閉的承壓含水層,由于極難得到大氣降水的補(bǔ)給,所含的淡水資源屬于不可再生資源。
在這種情況下,水資源只定義到河流、湖泊以及積極參加水文循環(huán)的淺層地下水(或稱在開(kāi)放含水層中的地下水)。在水資源供需關(guān)系比較緊張的地區(qū),往往對(duì)深層地下水(或稱在封閉含水層中的地下水),也當(dāng)作資源來(lái)利用。但封閉含水層中的地下水基本得不到通過(guò)全球水文循環(huán)中水量的補(bǔ)充更新,長(zhǎng)期大量采用將引起一系列的如地面沉降等環(huán)境災(zāi)害。因此一般認(rèn)為,大量長(zhǎng)期開(kāi)采這種深層地下水會(huì)導(dǎo)致地下水位迅速下降和地面沉降,因此僅適于作為應(yīng)急性臨時(shí)水源,不屬于可大量長(zhǎng)期持續(xù)利用的水資源。
2.我國(guó)地下水超采問(wèn)題
水資源的開(kāi)發(fā)首先從地表水開(kāi)始。我國(guó)為了解決當(dāng)時(shí)“南糧北運(yùn)”的窘困狀況,自七十年代后期開(kāi)始在華北平原大規(guī)模開(kāi)發(fā)地下水,在保障我國(guó)糧食安全和城鄉(xiāng)供水安全方面取得了巨大的成績(jī),同時(shí)也緩解了長(zhǎng)期以來(lái)因地下水位過(guò)高帶來(lái)的鹽堿化問(wèn)題。從此,全國(guó)范圍內(nèi)地下水資源開(kāi)發(fā)能力不斷增強(qiáng),開(kāi)發(fā)利用量逐年增加。目前地下水利用量已占全國(guó)總用水量的30%以上,北方一些地區(qū)甚至達(dá)到了60~70%。
近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,我國(guó)水資源短缺和水環(huán)境惡化等問(wèn)題越來(lái)越突出,地下水嚴(yán)重超采問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。至2000年,全國(guó)有24個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)出現(xiàn)了地下水超采問(wèn)題,地下水累計(jì)超采量達(dá)1531億立方米,超采區(qū)面積從80年代初期的8.7萬(wàn)平方公里擴(kuò)展到2000年的近19萬(wàn)平方公里。地下水嚴(yán)重超采引發(fā)了一系列生態(tài)與環(huán)境問(wèn)題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全國(guó)因地下水超采引發(fā)的地面沉降總面積已超過(guò)6萬(wàn)平方公里。地面沉降面積的大面積發(fā)生,使許多城市的道路橋梁、港區(qū)碼頭、地下管線等市政設(shè)施遭到破壞,地面塌陷、農(nóng)田廢耕、樓房裂縫,給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大損失,防洪標(biāo)準(zhǔn)降低,各種監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)偏差,直接影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門建設(shè)。僅長(zhǎng)江三角洲以南地區(qū)因地面沉降造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就超過(guò)200億元,間接損失近3500億元。加強(qiáng)地下水開(kāi)發(fā)利用管理,控制地下水超采,以及因超采引發(fā)的地面沉降等生態(tài)與環(huán)境問(wèn)題,促進(jìn)地下水資源可持續(xù)利用和生態(tài)與環(huán)境保護(hù),已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn),成為服務(wù)型政府一項(xiàng)不容忽視的工作。
3、當(dāng)前開(kāi)展的地下水管理與保護(hù)主要工作
國(guó)家對(duì)地下水資源管理和生態(tài)與環(huán)境保護(hù)問(wèn)題高度重視,水法規(guī)定“在制定水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃和調(diào)度水資源時(shí),應(yīng)當(dāng)注意維持地下水的合理水位,因?yàn)檫`反規(guī)劃造成地下水超采、地面沉降、水體污染的應(yīng)當(dāng)承擔(dān)治理責(zé)任。”在新的治水思路中,明確提出在對(duì)水資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)、利用、治理的同時(shí),要更加重視生態(tài)與環(huán)境保護(hù),加強(qiáng)水資源的配置、節(jié)約和保護(hù),實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處。在水資源利用方面,實(shí)行地表水、地下水及其它水源優(yōu)化配置,特別是要結(jié)合地下水的特點(diǎn),嚴(yán)格開(kāi)發(fā)利用和保護(hù);根據(jù)水資源的承載能力,確定經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展結(jié)構(gòu)和規(guī)模,維系良好的生態(tài)系統(tǒng),促進(jìn)水資源利用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。著眼于全面建設(shè)節(jié)水型社會(huì),統(tǒng)籌解決中國(guó)水問(wèn)題。
近年來(lái),在中央治水方針和新的治水思路的指導(dǎo)下,水利部切實(shí)加強(qiáng)了地下水資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)工作,先后編制完成了《全國(guó)地下水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃》,《節(jié)水規(guī)劃綱要》和《水資源保護(hù)規(guī)劃》。2003年,水利部下發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)超采區(qū)地下水資源管理工作的意見(jiàn)》,明確提出全國(guó)地下水超采區(qū)治理的工作目標(biāo)、任務(wù)和具體措施,擬通過(guò)采取優(yōu)化配置、科學(xué)開(kāi)采、有效控制,嚴(yán)格保護(hù)等措施,在2020年以前有效解決地下水超采問(wèn)題;水利部還以河南省為試點(diǎn),在全國(guó)啟動(dòng)了地下水保護(hù)行動(dòng),全國(guó)有8個(gè)省區(qū)劃定了地下水超采區(qū),江蘇、遼寧、新疆、山西、山東濟(jì)南等省區(qū)(市)地下水超采區(qū)治理工作初見(jiàn)成效。全面啟動(dòng)了南水北調(diào)東中線受水區(qū)地下水壓采方案編制工作,擬結(jié)合該調(diào)水工程的實(shí)施,全面壓縮地下水開(kāi)采量。水利部和國(guó)家發(fā)改委還聯(lián)合制定了《建設(shè)項(xiàng)目水資源論證管理辦法》,進(jìn)一步規(guī)范、強(qiáng)化取水許可審批,對(duì)地下水開(kāi)采實(shí)行總量控制,從源頭有效控制地下水超采。在完成新一輪水資源及其開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,正組織編制全國(guó)水資源綜合規(guī)劃,按照全面建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的要求,優(yōu)化配置水資源,滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)與環(huán)境用水需求。著手組織全國(guó)地下水功能區(qū)劃定工作,根據(jù)地下水的特點(diǎn)及功能屬性,科學(xué)劃分地下水功能區(qū),界定地下水可開(kāi)采量,實(shí)行總量控制和定額管理,促進(jìn)地下水資源可持續(xù)利用和生態(tài)與環(huán)境的有效保護(hù)。
4、加強(qiáng)地下水超采區(qū)治理,控制地面沉降
全面貫徹國(guó)家新時(shí)期的治水方針,從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度推進(jìn)地下水資源管理,加強(qiáng)超采區(qū)的控制與管理。對(duì)水資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)查評(píng)價(jià),統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一調(diào)配。明確地下水超采區(qū)控制和治理的目標(biāo)和任務(wù),堅(jiān)持因地制宜,突出重點(diǎn),采取建立機(jī)制、強(qiáng)化管理、合理配置、有效保護(hù)和涵養(yǎng)水源等綜合治理措施,遏制地下水超采,逐步實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡,改善生態(tài)與環(huán)境,實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
4.1科學(xué)規(guī)劃,綜合治理
從地下水超采區(qū)水資源條件和實(shí)際狀況出發(fā),結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)需要,科學(xué)規(guī)劃地下水資源開(kāi)發(fā)利用總體布局,明確不同階段地下水超采區(qū)控制和治理的目標(biāo)和任務(wù),提出具體治理實(shí)施方案。建立相應(yīng)的管理體制和機(jī)制,采取合理的綜合保障措施。
4.2突出重點(diǎn),全面推進(jìn)
以地下水嚴(yán)重超采區(qū)為控制和治理的重點(diǎn),加大投入,加快治理,通過(guò)工程措施與非工程措施并舉,使地下水嚴(yán)重超采區(qū)的超采形勢(shì)得到明顯改善。以點(diǎn)帶面,兼顧推進(jìn)一般超采區(qū)的控制和治理。加強(qiáng)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),采取有效措施,防止出現(xiàn)新的地下水超采區(qū)。
4.3合理配置,加強(qiáng)調(diào)控
超采區(qū)地表水與地下水應(yīng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度與合理配置。優(yōu)先利用地表水,嚴(yán)格限制開(kāi)采地下水,充分利用其它水源(雨水、污水處理回用、海咸水利用等),同時(shí)采取調(diào)整用水結(jié)構(gòu)、調(diào)整水價(jià)等多種宏觀調(diào)控手段,促進(jìn)水資源配置結(jié)構(gòu)趨于合理,逐步控制地下水超采。
4.4總量控制,計(jì)劃開(kāi)采
加強(qiáng)超采區(qū)水資源的統(tǒng)一管理,以實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡為目標(biāo),根據(jù)各地實(shí)際,實(shí)行超采區(qū)地下水年度取用水總量控制和定額管理,采取綜合措施,實(shí)行計(jì)劃用水,強(qiáng)化節(jié)約用水。
5、近期重點(diǎn)工作設(shè)想
5.1加強(qiáng)地下水開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)政策法規(guī)建設(shè)
我國(guó)尚未制定關(guān)于地下水資源管理和保護(hù)的專項(xiàng)法律或法規(guī),目前只在已頒布施行的有關(guān)法律、法規(guī)中對(duì)地下水資源的管理和保護(hù)作了一些分散的規(guī)定,加強(qiáng)相關(guān)立法工作是一項(xiàng)十分急迫的工作。抓緊出臺(tái)《超采區(qū)地下水資源管理辦法》,依法推進(jìn)超采區(qū)地下水管理工作。“十一五”期間將開(kāi)展《地下水資源管理?xiàng)l例》的制定工作,通過(guò)法律手段,強(qiáng)化對(duì)地下水資源的管理與保護(hù)。加強(qiáng)地下水管理的政策標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),規(guī)范地下水開(kāi)發(fā)、利用、保護(hù)、配置等行為。
5.2加大超采區(qū)治理力度,全面推進(jìn)地下水保護(hù)行動(dòng)計(jì)劃
根據(jù)地下水超采區(qū)治理規(guī)劃確定的治理目標(biāo),以地下水嚴(yán)重超采區(qū)為重點(diǎn),組織開(kāi)展地下水超采區(qū)專項(xiàng)治理。開(kāi)展地下水補(bǔ)源工程建設(shè)。因地制宜,采取有效措施,增加地下水的有效補(bǔ)給。補(bǔ)源措施以增加地下水天然補(bǔ)給為主,適當(dāng)開(kāi)展人工回灌。補(bǔ)源工程的建設(shè),要與當(dāng)?shù)厮ㄔO(shè)、生態(tài)保護(hù)緊密結(jié)合起來(lái),納入水利建設(shè)和生態(tài)建設(shè)保護(hù)規(guī)劃和計(jì)劃。
5.3建立和完善地下水鑿井工程建設(shè)監(jiān)督管理
加強(qiáng)水利鑿井施工隊(duì)伍的管理,制定水利鑿井施工企業(yè)行業(yè)準(zhǔn)入制度,加強(qiáng)取水工程施工過(guò)程管理,合理規(guī)劃淺層地下水井布局,避免集中時(shí)間、集中地區(qū)取水。嚴(yán)格按照水資源統(tǒng)一規(guī)劃和地下水限、禁采區(qū)劃分的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工。對(duì)非法鑿井的現(xiàn)象,要制定查處辦法。
5.4建立和完善地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),加強(qiáng)地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)
建立和完善國(guó)家、流域和省級(jí)三級(jí)地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)。國(guó)家級(jí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)為國(guó)家地下水資源開(kāi)發(fā)利用的監(jiān)督管理和宏觀政策制定提供依據(jù);流域級(jí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)為流域機(jī)構(gòu)指導(dǎo)、監(jiān)督流域范圍內(nèi)地下水開(kāi)發(fā)利用提供支撐,為協(xié)調(diào)省際地下水開(kāi)采可能產(chǎn)生的水事矛盾提供協(xié)調(diào)依據(jù);省級(jí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)為轄區(qū)內(nèi)地下水開(kāi)發(fā)利用和監(jiān)督管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在三級(jí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)基礎(chǔ)上,還可根據(jù)科研、資源勘察等目的,建立專業(yè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)。
5.5建設(shè)地下水動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年來(lái)對(duì)地下水管理工作的積累,各級(jí)水行政主管部門掌握了豐富的開(kāi)采量、水位、水質(zhì)等基礎(chǔ)資料,同時(shí),模型預(yù)報(bào)技術(shù)和地理信息系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)都取得了重大進(jìn)展,為建立地下水動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)提供了技術(shù)保障。開(kāi)展地下水動(dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)建設(shè),便于地下水管理信息的存儲(chǔ)、管理和發(fā)布,可為管理決策提供及時(shí)、高效的支持,提高地下水開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)工作的現(xiàn)代化水平。
6.結(jié)語(yǔ)
地面沉降控制研究是一門跨領(lǐng)域、多學(xué)科的綜合研究,地面沉降的有效治理,需要不同地區(qū)、不同部門、不同專業(yè)協(xié)調(diào)一致的共同努力。只有相關(guān)領(lǐng)域在地面沉降控制問(wèn)題上的相互溝通、交流和借鑒,提高綜合學(xué)術(shù)水平、技術(shù)能力和管理水平,才能推動(dòng)我國(guó)地面沉降問(wèn)題的科學(xué)治理。隨著水資源統(tǒng)一管理的不斷完善,水務(wù)體制改革的進(jìn)一步加強(qiáng),水資源管理部門應(yīng)該為控制地面沉降有更多地作為。