北京水资源现状与应急供水主要对策.docx

北京水资源现状与应急供水主要对策特邀咨询委员岑嘉法北京市自1999年以来连续遭受五年干旱，水资源供需矛盾突出，成为人们关注的热点。为分析当前北京供水形势，研究对策，今年三月中心领导曾安排我在中心范围内作过一次介绍，并组织了一般性研讨。为便于参考和进一步研究，特将此材料整理成文。值得特别指出的是，对北京市的水资源条件，北京水文地质工程地质大队进行了半个世纪的勘查评价、开发利用、监测研究，几代水文地质科技人员付出了辛勤的劳动，对解决北京市供水，尤其是近年来应急供水等方面做出了卓越的贡献。本文中引用的水资源资料，主要是依据该队近年来取得的最新成果，特别是今年由北京、河北地调院等单位联合提交的首都地区地下水资源和环境调查评价报告，在此基础上对北京市南水北调输水前应急供水以及今后水资源的合理开发利用等方面主要对策提出一些建议。一、北京水资源形成的自然地理与地质环境背景条件北京市总面积16808Km2，其中平原区面积6528 Km2。地形西北高，东南低；西部为太行山脉，北部为燕山山脉，行政区划分为4个城区，4个郊区和10个区（县）共18个区（县）。北京属典型暖温带半湿润大陆性季风气候，多年平均气温11.7，日最高气温可达42.6，日最低气温为-27.4，多年（19552000年）平均降水量609.9，全年降雨多集中在69月，占年降水量的60%80%以上，年际变化大，1900年以来最高年份为1959年，达1406.0，最小年份1999年，仅为266.9。按地区分布，降雨量较大的地区主要集中在东北部的密云、怀柔及西南部房山的部分地区，降雨量为650700，城市范围内在550左右。各站年均蒸发量1800左右，其中北京站19802000年年均蒸发量为1826.1。北京水系属海河流域，河网发育，有干、支河流100余条。各水系为：大清河水系、永定河水系、北运河水系、潮白河水系以及蓟运河水系。基本流向是西北向东南。建国后先后在上述河流上修建了85座大、中、小型水库，总库容为92亿m3，其中大型水库4座（密云、官厅、怀柔、海子）。由于水库的建成，目前除大清河水系外，山区大部分地表径流已被控制。平原河道除丰水季节外，地表径流已经很少或干枯。据2000年资料，全市人口1364万人，其中常住人口1107.5万；农业人口427万，非农业人口937万。工农业总产值2969.4亿元，其中工业总产值2774.2亿元，农林牧渔业总产值195.2亿元。北京地下水含水层类型有松散岩类孔隙水、碳酸盐岩岩溶裂隙水、基岩裂隙水三大类。目前大量开采利用的是前两类。松散岩类含水层系统可分为：永定河冲洪湖积层、潮白河冲洪湖积层、拒马河与大石河冲洪积层、温榆河冲洪积层、蓟运河（泃河、错河）冲洪积层、永定河山间盆地等6个含水层系统；碳酸盐岩岩溶裂隙水含水层系统可分为房山长沟周口店、西山鲁家滩玉泉山、昌平高崖口南口、昌平十三陵桃峪口、延庆旧县石槽、顺义二十里长山平谷盆地、大兴迭隆起等7个含水层系统。孔隙水的补给来源主要是大气降水、地表水（河道、渠道水）、农田灌溉水入渗补给和邻区的侧向补给，近年来人工回灌也成为地下水补给来源之一；北京山区碳酸盐岩出露面积2900 Km2，占山区总面积的28%，岩层中的溶隙、溶孔、溶洞系统成为地下水贮存的巨大空间，大气降水或地表水水流经碳酸盐岩地层时的入渗和漏渗构成岩溶地下水的主要补给来源。二、北京的水资源量（一）地表水资源量截止到2000年，北京共建成大中小型水库85座，其中大型4座，中型16座。除其中渗漏严重4座，污水库2座，引水调蓄水库8座和4座小型水库因渗漏或淤积失去供水能力外，现能正常蓄水水库67座（大型4座、中型12座、小型51座），总库容约93.5亿m3，控制了北京山区面积70%以上的径流。 据水利部门计算的地表水可利用水量，保证率为50%时为16.7亿m3/a，保证率为75%时为12.9亿m3/a 。见下表北京地区地表水可利用水量表单位: 亿m3/a保证率官厅水库密云水库怀柔水库中小型水库及河道基流合 计50%(平水年)4.58.50.63.116.775%(偏枯年)2.77.80.42.012.995%(枯水年)1.77.00.21.210.1（二）地下水资源量1、地下水补给量：分平原与山区平原区地下水补给量包括：大气降水、河流渗漏补给、渠道渗漏补给、水库渗漏补给、地表水灌溉补给、地下水灌溉补给，山区侧向径流补给、人工回灌补给等。总补给量为27.66亿m3/a。山区地下水补给量包括：大气降雨补给、河谷境外流入补给、山区河水渗漏补给等，计算结果多年平均补给量为15.17亿m3/a ，其中降水入渗补给量占总补给量的92%。计算结果，北京市地下水多年平均补给量为35.98亿m3 ,包括平原区地下水补给量27.66亿m3/a ,山区地下水补给量15.17亿m3/a ,山区与平原的重复计算量6.85亿m3/a 。2、地下水消耗量包括自然消耗量如地下水潜水溢出量、潜水蒸发量、地下水侧向流出量等，以及人为开采量。据计算统计，地下水消耗总量为30.27亿m3/a 。3、地下水可开采资源量经多年数次进行全市水资源计算评价，并经长期开采监测验证，评价北京市可开采资源量为26.33亿m3/a ,其中平原区地下水可采资源量24.55亿m3/a ,山区地下水可采资源量1.78亿m3/a。考虑到部分地区的超采和环境恢复,减少严重亏损区的地下水开采量,适当增加有开采潜力地区的开采,在近期无外来水源的条件下,推荐北京市地下水开采资源量为24.53亿m3/a ,其中平原区为22.75亿m3/a ,山区为1.78亿m3/a 。以上地表水与地下水可开采资源量合计为37.43亿m3/a(地表水保证率为75%)41.23亿m3/a(地表水保证率为50%)。三、北京水资源开采利用现状与需水量 2000年北京地区开发利用水资源总量为40.48亿m3,其中利用地表水13.40亿m3 ,占总开采利用量的33.1%;开采地下水27.08亿m3,占总开采利用水量的66.9% 。其中用于工业、城市生活和农业共计37.48亿m3，地表水输水损失和自来水供水损失共3亿m3。1、 地下水开发现状北京地下水水源地包括城区自来水厂、郊区县自来水厂与城镇工业生活自备井三部分。（1）城区自来水厂水源地共有9座以地下水为水源向城区供水的自来水厂。开采机井共269眼，2000年供水量为30607.9104 m3 。（2）郊区县自来水厂水源地北京市远郊区除平谷外均建有自来水厂。 共有水厂22座，开采机井共209眼，供水能力为47.6104 m3/d,2000年开采量为11865.58 104 m3 。（3）城镇工业生活自备井水源地2000年北京市共有工业生活自备井7290眼，分布于北京市城区、卫星城、中心集镇。主要用水大户有21家，开采机井296眼，2000年开采量为9943.22104 m3 。自备井在城近郊区分布较为集中，共有自备井2654眼，2000年开采量为2.65亿m3。北京平原区2000年开采地下水25.15亿m3 ，平均开采模数39.08 m3/Km2。永定河、潮白河冲洪积扇中上部地区地下水开采较为集中，开采摸数一般大于60万m3/Km2，开采模数大于120万m3/Km2主要是北京西郊和顺义北部。2、地表水开发现状北京地表水水源主要有密云、官厅、怀柔和海子4座大型水库，总库容88亿m3 。但由于1999年后连续干旱，水库来水量锐减。2000年4座大水库来水量只有7.97亿m3，年末蓄水量20.18亿m3。北京市大型水库2000年基本状况表单位: 108m3水库名称总库容兴利库容全年供水量全年来水量年末蓄水量密云水库43.7519.017.110.9715.42官厅水库41.62.412.962.644.16怀柔水库1.440.660.464.180.31海子水库1.210.950.180.29合计88.0023.037.9720.18密云水库是北京城市最重要的地表水饮用水源,水源九厂从密云水库取水,1989年建成一期工程,取水量50万m3/d。95年建成二期工程，取水量增至100万m3/d；99年建成三期工程，取水量50万m3/d。官厅水库自1954年建成后，曾是北京工业、生活用水的重要水源。但自20世纪70年代开始，水体受污染，水质逐年变差，1997年后不能作为城市生活供水水源。怀柔水库是密云水库向市区供水的调节水库。京密引水渠是北京城市供水的输水大动脉，水源来自密云、怀柔水库。永定河引水渠是引官厅和永定河河水入城的重要输水干渠。2000年北京市共利用密云水库、官厅水库及其它中小型水库、河道地表水13.40亿m3，其中密云水库供水7.11亿m3，怀柔水库供水0.46亿m3，官厅水库供水2.96亿m3。北京市2000年用水情况分析：总利用水量40.48亿m3/a，除地表水输水损失和自来水供水损失3亿m3外，实际用水37.48亿m3/a。按水源分，其中地表水为10.95亿m3，占北京市用水量的29.63%；地下水量26.53亿m3/a，占北京市用水量的70.37%。按用水性质分，有工业用水、城镇生活用水、农村用水和河湖环境用水。1、工业用水共用水8.37亿m3，其中地表水4.2613亿m3，地下水4.1037亿m3，工业产值2790.0亿元，平均每万元产值用水量30.0 m3。2、城镇生活用水共用水9.3689亿m3，（地表水3.3594亿m3，地下水6.0095亿m3）。其中规划市区人均用水321L/d；丰台河西及海淀山后人均用水359L/d；远郊10个区县人均用水225L/d。3、农村用水包括农、林、渔、人畜用水，总用水量19.4544亿m3，其中地表水3.0418亿m3，地下水16.4126亿m3。按用途分，种植业用水13.9811亿m3，占农村总用水量的71.87%；果林用水1.9780亿m3，占10.17%；渔业用水1.1097亿m3，占5.7%，人畜用水2.3855亿m3，占12.26%。4、河湖环境用水用水量为0.29亿m3/a。北京市近几年每年用水量为4042亿m3，20世纪90年代以来地下水开采量相对稳定，每年开采量在2628亿m3，其中农业开采量16-18亿m3，地下水利用量占年用水量的60%以上。北京市平原地区19612000年地下水储存量累计减少57.45亿m3，其中19802000年地下水储存量减少44.14亿m3。平原地区超采范围较大。其中严重超采区面积3312Km2，超采区面积1743Km2，未超采区面积1473Km2。北京市地表径流量20世纪50年代末期为47亿m3，60年代为20亿m3，80年代前期为15亿m3，90年代境内地表径流量仅为13亿m3。19801997年北京清水出境量多年平均为7.3亿m3，污水多年平均出境量7.2亿m3。地表可利用水量急剧衰减，作为主要供水的密云水库，2000年来水量不到1亿m3，年末蓄水量只有15.42亿m3。北京2010年需水预测：根据对北京用水调查成果，结合用水典型调查及有关部门提供的资料，2010年北京市工业、生活、农业和环境需水量预测如下： ? ? ? ? ? 1.工业需水量预测需水总量为9.8610.86亿m3，不包括市区电力工业利用中水1.77亿m3。其中城近郊区工业需水量5.02亿m3，远郊区县工业需水4.845.84亿m3。2.生活需水量预测生活需水量14.1316.13亿m3，其中城镇生活需水13.4915.41亿m3，农村分散点需水量0.640.72亿m3。3.农业需水量预测逢平水年为16.79亿m3，其中种植业灌溉需水量12.52亿m3，林牧渔业需水量4.27亿m3；逢枯水年需水19.16亿m3，其中种植业灌溉14.29亿m3，林牧渔业4.87亿m3。4.环境需水量预测总需水1.842.41亿m3，其中绿地需水1.141.36亿m3，湖泊需水0.620.93亿m3，道路浇洒0.090.12亿m3。以上预测2010年需水总量为42.6248.56亿m3。不含输水和供水损失量，也没有考虑再生水回用。四、与水资源开采有关的环境地质问题和其它环境问题（一）区域地下水位下降1、区域地下水位下降70年代中后期至80年代中期，地下水开采量增大，在用水相对集中的东郊地区形成地下水降落漏斗。80年代后至90年代中期持续下降，漏斗面积逐年增加，漏斗范围由东郊向昌平、顺义、通州地区逐年扩大。90年代后期至今，漏斗范围进一步扩大。目前北京地区地下水降落漏斗面积约1000Km2。2.地面沉降19551966年，地面沉降中心发生在东八里庄纺织工业区至酒仙桥电子工业区。沉降量为5830mm，沉降速率为35mm/a。19661983年逐渐形成了以东郊工业区为中心的区域性地面沉降，面积达600km2，并形成了北部来广营，东部八里庄一大郊亭两个沉降中心，累计沉降量分别为277mm和532mm。1987年以后，沉降面积迅速增加，老沉降区继续沉降，又出现了昌平沙河东三旗、顺义平各庄及大兴区庞各庄榆垡等多个新的沉降中心区，沉降区面积已达1800Km2，累计沉降量大于200mm的面积达350Km2。（二）其它环境问题1、北京市城近郊地下水有机污染检测有机组分43项，检出36项，分别为单环芳烃、卤代烃，多环芳烃16项和有机农药8项。城近郊区浅层地下水有机污染物主要为三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯，地下水中氯代烃污染主要呈点状分布，高浓度点主要集中在丰台的潜水含水层，老城区和东郊化工区，其它地方零星分布。北京市地下水水质整体较好，但有局部地区有超标或严重超标现象，地下水中主要是三氯乙烯和四氯乙烯超标，与对照值相比，三氯乙烯、四氯乙烯超标率分别为27.96%和23.66%。与美国EPA饮用水标准相比，超标率分别为13.44%和8.06%，污染程度和污染范围为三氯乙烯四氯乙烯三氯甲烷，污染点主要集中在西郊一带，已形成造甲街和二机床两个局部污染的重点区。2、官厅水库水体污染官厅水库近年来水质严重污染，主要原因是入库水量锐减、大量污染水排入水库。现水库水质已为-类。（1）入库水量减少官厅水库上游主要支流为洋河、桑干河、妫水河。19962000年多年平均径流量为8.169亿m3，50年代官厅水库的平均径流量为19.38亿m3，60年代和70年代的平均径流量为12.9亿m3和8.54亿m3，80年代和90年代的平均径流量仅为4.06亿m3和4.03亿m3。最小的1990年径流量仅有2.16亿m3。官厅水库自1986年开始从白河堡水库平均调水0.98亿m3，实际80年代和90年代的径流量只分别为3.7亿m3和2.94亿m3。2000年实测径流量为2.87亿m3，消除水库的蓄变量和外流域调水的影响，官厅水库的径流量仅为1.4亿m3，为多年平均的16.3%。（2）超标污水大量排入水库排入水库超标污水的污染源包括工业和生活污水、垃圾、化肥、农药。污染源主要集中在张家口市区、宣化区、涿鹿县和怀来县。官厅水库上游水质最差的河流是洋河宣化以下河段、南洋河、清水河，水质均劣于类或类；东洋河水质多在-类；桑干河水质在-类，变化较大。工业生活污水2000年山间盆地排放总量为6259万m3，其中张宣盆地污水排放量为5281万m3，占总量的84.4%；宣化区污水排放量最大，年污水排放量为2810万m3，占山间盆地区污水排放总量的44.9%。污水的主要污染物为挥发酚、氰化物、汞、砷、高锰酸盐指数、阴离子合成洗涤剂、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等。农业污染源主要是化肥、农药。2000年化肥施用量为39649t/a，农药施用量1687t/a，另外污水灌溉引起的地下水污染也很明显。固体垃圾在张家口市区有5个堆放场，分布在市区东西两侧的山沟中，未经处理，露天堆放，受降水的溶解、氧化、置换、产生硝酸盐、亚硝酸盐、贵金属等有毒有害物质，随着降水入渗地下水中或汇入河流，污染地表水和地下水。上述原因造成了官厅水库水质的严重污染。五、建议采取的主要对策为确保北京2010年南水北调通水前的供水安全，保证2008年奥运会在北京的顺利召开，除在法律、行政管理、经济、科学技术等方面采取措施，大力加强节水工作，实现水资源与城市发展相协调；加强水资源污染治理和水资源保护；多渠道增加可利用水源，充分利用经处理的中水；合理开发利用与配置水资源等行之有效的对策外，从国土资源部职能与北京市具有得天独厚的良好水文地质条件出发，建议采取如下主要对策，作为缓解当前北京水资源供需矛盾与今后合理开发利用水资源时参考。（一）发挥地下水含水层的调节能力，实施应急供水水源地方案HT北京1999年以来连续遭受5年干旱，2003年密云水库蓄水9.6亿m3，扣除死库容4.27亿m3，可利用水量仅有5.33亿m3。官厅水库蓄水2.53亿m3，扣除死库容0.73亿m3，可利用水量仅有1.8亿m3。地表水供水形势十分严峻。地下水是北京城市的重要供水水源，地下水含水层具有很大的储存量，调节能力强。初步调查永定河冲洪积扇中上部地区，地下水储水面积约333km2，含水层储水空间约38.5亿m3，2000年开采地下水量3.03亿m3，储存量约25亿m3；潮白河冲洪积扇中上部地区，地下水储水面积391Km2，计算储水空间约67亿m3，2000年地下水开采量3.24亿m3，储存量61.03亿m3。说明含水层地下水储存量是很大的。地下水应急供水水源地的建设，基于两点，一是利用含水层有丰富储存量的调节能力，暂时动用储存量，待南水北调通水后补偿；二是把应急水源地的建设与今后地表地下水联合调蓄结合起来统筹考虑，作为联合调蓄的一个组成部份。成为永久性水源地。根据北京含水层分布特点，北京水文地质工程地质大队选择了5个应急供水水源地，分别是：（1）怀柔两河应急水源地位于潮白河冲洪积扇，开采含水层为第四系砂砾石孔隙水，应急开采量1.2亿m3/a（33万m3/d），已完成21对（42眼）井的施工，深浅结合，并对开采后的地下水位变化进行了预测。（2）平谷顺义地区水源地开采含水层为第四系孔隙水与岩溶水联合开采，开采能力为0.9855亿m3/a1.095亿m3/a（27万30万m3/d），其中第四系孔隙水0.73亿m3/a，岩溶水0.2555亿0.365亿m3/a。（3）西山岩溶水水源地开采目的层为奥陶系灰岩岩溶地下水，开采能力为0.365亿m3/a（10万m3/d）。（4）房山岩溶应急水源地开采目的层为雾迷山碳酸盐岩溶裂隙水，开采能力为0.365亿m3/a（10万m3/d）。（5）拒马河应急供水水源地开采目的层为第四系砂砾石孔隙水，开采能力为0.5475亿0.73亿m3/a（15万20万m3/d）。以上5个应急供水水源地，预计可开采地下水量3.4675亿3.7595亿m3/a（95万103万m3/d），对缓解2010年通水前北京水源供需矛盾将会起到很大的作用。（二）地表水与地下水联合调蓄地下水调蓄不仅可增加北京市的地下水可开采资源量，而且可以提高城市供水保证程度，补偿应急水源的亏空，避免地下水位持续下降产生的地质环境问题。多年来地下水超采已腾出巨大的调蓄空间，实行地表水库与地下水库群之间的联合调蓄，将会更加提高水资源的