北京市地下水合理开发与保护((

1、北京市地下水合理开发与保护 *第一作者 汪珊（1969-），硕士，研究员。通讯地址：北京市海淀区车公庄西路21号，100048。办公电话E-mail:wshan69163。*汪珊 张彤 黄大英 孙晋炜 贺国平 王萍（北京市水利规划设计研究院，100044）摘要 地下水是北京市水资源的重要组成部分，在保证城乡居民生活、支撑社会经济发展和维持生态等方面具有十分重要的作用。本文在分析北京市地下水资源特点、开发利用及其存在问题的基础上，提出地下水资源合理开发利用的方案和对策，保障首都供水安全。关键词 地下水 合理开发与保护 北京The Rational Utilizatio

2、n And Protection Of Groundwater In BeijingWANG Shan ZHANG Tong HUANG Da-ying SUN Jin-wei HE Guo-ping WABG Ping(Beijing Municipal Institute of Hydraulic Engineering Planning, Design Research, Beijing, 100048, China)Abstract Groundwater resource is the major part of water resource in Beijing. It is si

3、gnificant to protect water supply, economic continued development and ecologicai environment. Based on the analysis and study on the groundwater resource condition, the exploitation situation and its main environment problems, the article further proposes the plan of rational utilization of groundwa

4、ter resource.Key words groundwater exploration and protection Beijing地下水在北京市供水中占有举足轻重的地位，其供水量约占全市供水总量的70-80%，是北京市水资源的重要组成部分，是社会经济发展的生命线，在生活饮水、农田灌溉、工业生产、城市发展和维系良好生态环境方面发挥了重要作用。目前，北京市平原区地下水超采、污染严重，导致生态与环境恶化趋势加剧，严重影响了经济社会的可持续发展。如何科学有效地开发利用地下水，保护地下水资源，保证地下水供水的健康运行，是当前水务工作急需解决的关键问题。1 地下水资源及其特点北京市位于华北平原的北

5、端，属温带大陆性季风气候，1956-2000年多年平均降水量为585mm，降水总量98亿m3，其中山区降水577mm，平原降水597mm。全市多年平均（19802000年系列）地下水资源量25.59亿m3。其中平原区（包括延庆山间盆地）22.89亿m3，山区10.95亿m3，山区与平原区重复量8.25亿m3。地下水可开采量为24.0亿m3，其中平原区22.22亿m3，山区1.78亿m31。地下水普查成果表明，2005年平原区690眼地下水监测井中，符合类水质标准的井404眼，占总监测井数的58%；符合类水质标准的井155眼，占22%；符合类水质标准的井131眼，占19%。平原区浅层地下水超标面

6、积2344km2,占平原区面积的36.7，形成石景山丰台城市中心区、昌平顺义、朝阳通州、大兴南部、房山东南部等多条污染带，地下水主要污染指标为氨氮、总硬度、溶解性总固体2。2 地下水开发利用状况2.1 地下水开采情况图1 地下水开采量过程图据统计，19902007年全市地下水开采量基本稳定在2527亿m3范围内，除1990年以外其它年份地下水开采量都大于24亿m3。1994年开采量最大，达27.64亿m3，1990年开采量最小，为22.53亿m3（图1）。虽然地下水开采量变化幅度不大，但在全市供水量中的比重逐年增加，2005年地下水在总供水量中约占72%。从区域上看，城近郊区和顺义是地下水开采

7、量最大的区域，2005年开采量分别约占全市开采量的21%。城近郊区由于多年过量开采以及人为污染，地下水水质变差，致使地下水开采量逐年减少。门头沟、延庆、密云由于平原区面积较小，开采量占全市开采量的比例小于5%。其它区县地下水开采量占全市比例基本上在515%之间。北京市平原区地下水超采严重。1980-2005年开发利用期间平原超采区面积达5980km2，占平原区总面积的86.7，其中严重超采区面积2288km2，一般超采区面积3692km2。地下水严重超采区主要分布在北京市区、城近郊、顺义、大兴、昌平的部分区域，包括中心城、海淀区、石景山、朝阳区西北部、昌平、顺义的西部和东部地区、大兴的中南部地

8、区、通州北部、门头沟山前平原等地。该区年均总补给量8.4亿m3，年均可开采量8.2亿m3，地下水年均超采1.78亿m3；地下水一般超采区主要分布在城近郊区南部、延庆西部、昌平北部、顺义中部及西北部、怀柔西南、密云平原北部和东南部、平谷平原西部和东部、通州南部、大兴除中南部的地区以及房山和门头沟的全部平原等地。该区年均总补给量12.4亿m3，年均可开采量11.2亿m3，地下水年均超采1.4亿m3（图2）。图2 平原区浅层地下水超采分区图2.2 地下水动态图3 平原区地下水埋深过程线受气象、水文等自然因素和人类开采地下水的影响，五、六十年代北京市平原区地下水位变化不大，处于自然状态。自七十年代后，

9、地下水开采量逐步增加。八十年代永定河、潮白河相继断流，地下水补给量减少，水位持续下降。八十年代初为缓解城近郊用水紧张的矛盾，“引潮济京”以及城近郊区城市节水工作广泛开展，有效控制地下水的超量开采，加之八十年代后期降水量偏大和1995年两大水库弃水使地下水有所回升，但地下水埋深总体上呈现持续下降态势，2007年末平原区地下水埋深已达22.79，与1980年末比较，水位下降15.55m（图3）。2.3 地下水开发利用引起的主要环境问题（1）水资源紧缺形势严峻北京人均水资源占有量不足300m3，为全国人均的1/8，世界人均的1/30。19992007年遭遇了连续九年干旱，年平均降水455mm，仅为多

10、年平均的78，年形成可利用水资源量26亿方，人均不足200m3。降水量的减少，导致地表径流衰减，主要地表水源官厅、密云水库来水急剧下降，水库蓄水入不敷出，地表水源严重不足。19992008年官厅水库年均来水0.9亿m3，比多年平均减少92%；密云水库年均来水2.8亿m3，比多年平均减少73%，目前密云水库蓄水11.2亿m3，低于首都水资源规划确定的15亿m3警戒蓄水量。水库上游来水量衰减，用水不足部分只有靠超采地下水和挖掘水库库存。1999-2005年7年间地下水亏损量达46.74亿m3。同时由于用水量的增加，水资源供需矛盾更加尖锐，持续干旱及过度开发利用水资源将使北京出现无地表水可供和地下水

11、环境更加恶化的局面。水资源紧缺态势愈演愈烈，已成为制约经济社会可持续发展的第一瓶颈。（2）地下水储量减少，水位持续下降地下水的长期超采，平原区地下水位持续下降，地下水储量减少。据统计，2005年底，平原区地下水平均埋深20.21m，与1980年相比，地下水位下降12.97m，储量减少70.5亿m3。截至到2008年底，平原区地下水平均埋深已降至23m，比1999年初下降11m，地下水储量减少56亿m3。地下水位的持续下降，改变了地下水的天然补排环境，包气带厚度增加，浅层地下水垂向补给量减少。目前永定河冲洪积扇顶部潜水几乎被疏干，潜水位已接近含水层底板。东部地区浅层承压水头降低，改变了地下水天然

12、流场，同时，由于潜水位及浅层承压水头下降，使浅层孔隙水垂向补给源部分消耗在包气带中，相应减少了部分浅层地下水的垂向补给量，导致地下水补排关系进一步失衡。（3）地下水降落漏斗扩大70年代中后期至80年代中期，随着社会经济发展及人口增加，地下水开采量不断增大，地下水位的下降幅度及下降速率也都随之增大，在用水相对集中的东郊地区形成了地下水降落漏斗。据1986年资料统计，当年朝阳红庙一带地下水降落漏斗最为明显，按最高闭合等水位线计算，地下水降落漏斗面积322km2。80年代后至90年代中期为地下水位持续下降阶段，地下水降落漏斗面积逐年增加，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

13、，干旱少雨，水位普遍下降，很多地方达到历史最低水位。截至到2005年，地下水降落漏斗面积已扩大到998km2，主要分布在朝阳将台至顺义米各庄一线。在第四系地层较薄的地方，含水层濒临疏干或半疏干状态。（4）地下水水质恶化随着地下水的超量开采，北京市平原区部分浅层地下水受到污染，水质较差区主要分布于城市及其下游地区，主要污染指标为总硬度、溶解性总固体、硝酸盐氮。其污染原因、污染程度不仅与人类活动有密切联系，同时还受水文地质条件、地下水流场等多种因素所控制。全市地下水硬度超标面积已由五十年代的42km2发展到2005年的840km2。（5）地面沉降地下水超量开采诱发地面沉降。1955-1999年北京

14、市地面累积沉降量大于100mm的面积为1826km2，分布在朝阳区的八里庄大郊亭和来广营、昌平的沙河八仙庄、大兴的礼贤榆垡、顺义的平各庄以及其他零星地区。最大累计沉降量722mm，发生在大郊亭内燃机总厂院内。3 地下水开发利用与保护方案北京市地下水开发利用主要集中在平原区，2005年全市地下水实际开采量为24.9亿m3，其中平原区地下水开采23.14亿m3，占全市总开采量的93%。故北京地下水利用与保护规划的重点为平原区。地下水开发与保护必须遵循地下水本身所具有的自然规律，以全面保护、合理开发、高效利用、逐步修复为原则，针对地下水资源的水量和水质属性，制定地下水利用与保护方案。（1）实现多水源

15、联合配置，合理利用地下水正确定位地下水在北京市供水中的战略地位，实现多水源联合配置。在地表水、地下水、外调水、再生水和雨洪水“五水”联合调度中，优先使用南水北调来水，用密云水库水作为南水北调的间接调蓄库，控制压缩地下水开采量，使开发区地下水达到采补平衡，不再出现新的生态环境问题。规划中心城及燕山、房山城关、良乡、通州、黄村、亦庄、门城和丰台河西长辛店等新城水源主要由南水北调及密云水库联合供给，本地地下水作为调蓄和备用。顺义、平谷等新城以地下水源供给为主；昌平、怀柔、密云、延庆等新城由地下水源和地表水源联合供给。充分考虑地下水的补给更新能力，考虑含水系统补给与消耗的动态平衡，量入为出，采补平衡，

16、制定地下水合理利用方案。以城八区和郊区县为分析单元，可开采量为控制目标，确定平原区（包括延庆盆地）各区县不同水平年地下水规划开采量，减少超采区地下水开采量，重点控制中心城区和应急水源地等严重超采区的超采态势。山区各区县规划开采量按照可开采量确定，在现状开采量小于可开采量的地区，规划开采量按现状开采量确定。2020年考虑南水北调进京水量10.5亿m3，全市浅层地下水规划开采22.18亿m3，较2005年实际开采量减少2.72亿m3，减小幅度10.9%。其中平原区规划开采地下水20.8亿m3，压减超采区地下水开采量2.3亿m3，重点是城区自备井和郊区再生水灌区。通过水源替代和回补措施，有效扭转平原

17、区地下水位快速下降局面，使地下水严重超采区水位得到一定回升。2030年考虑南水北调进京水量14亿m3，全市浅层地下水规划开采20.9亿m3，较2005年实际开采量减少3.94亿m3，减小幅度15.9%。其中平原区地下水规划开采19.55亿m3，压采3.59亿m3，全区达到采补平衡，平原区地下水位得到一定回升，逐步改善整个平原区地下水环境。通过水资源的联合调度和科学管理，使地下水资源储备和抗旱能力明显提高，逐步实现生态环境健康和地下水系统的良性循环。另一方面，统一调配水源，优水优用，分质供水。地下水水质优良，与密云水库、南水北调来水等优质水源要优先满足生活用水，对水质要求不高的工业和农业，尽量使

18、用再生水，做到按质供水，最大限度地利用清洁淡水资源。（2）加强集中式供水水源地建设，确保城市供水安全根据北京城市发展规划布局，城市发展范围将向东、南和北扩大。规划在城市东郊、南郊新建水厂，使市区自来水厂从北、东、西、南向市区中心大团供水，实现合理的水厂向心对置布置。对部分水源井水质存在问题的一、二、三、四水厂进行技术改造。用自来水系统逐步置换水质不合格的自备井，保证自来水水质达到国家颁布的106项卫生标准。置换后的自备井，作为城市备用水源封存备用。制定管网改造计划，建立管网运行监控体系和事故快速反应机制，严格管理，确保城市供水安全。（3）加强应急水源地建设，做好地下水资源战略储备选取地下水含水

19、层厚度大、储存条件好、调节能力强、有利于人工补给回灌、具有集中供水前景的地区，开凿机井，建立地下水应急供水水源地。北京市现已建成怀柔、平谷、马池口和张坊应急水源地，保证了连续干旱条件下首都的供水安全。按照当初工程设计要求，应急供水工程已达到或将达到设计开采年限，单井出水量下降，供水能力衰减，地下水位下降速率大大超过全市地下水位下降速率，出现水源影响区内生态环境恶化、地面沉降加速等一系列问题。因此，加强现有应急水源地的涵养保护，按照地下水合理开发利用方案，在南水北调工程来水后，压缩应急水源地开采量，保持应急水源地的应急备用能力。另一方面，充分发挥应急水源地的调节功能，枯水年应急开采地下水为城区供

20、水，丰水年通过人工回灌将地表水回补到地下，恢复地下水水位。目前超负荷运转的应急水源地已腾出巨大的调蓄空间，在南水北调来水后，适时补偿应急水源的亏空，涵养水源，作好资源储备。（4）加强地下水库建设，实施地下水人工调蓄地下水具有很强的调节能力。降水、河川径流等渗入补给地下水后，地下水系统利用含水层巨大的存储空间形成自然调蓄，达到集中补给、长期消耗的目的，使地下水具有年际调节功能。丰水年将水库的弃水、雨洪水等多余的地表水通过适当的设施或方法在永定河、潮白河冲洪积扇等具有极好采出与补入地下水条件的地区回灌地下，建设地下水库，以备枯水年开采使用，达到水资源在时间和空间上联合调蓄的目的，最大限度涵养地下水

21、源。枯水年优先利用再生水、雨洪水和南水北调水，其次利用地表水，最后利用地下水，如果水量不足，可适当超采，若仍不能满足供水需求，则启用应急水源地，实施多水源联合调蓄，挖掘库存，增加储备，保障社会经济可持续发展。（5）加强地下水监测，完善地下水监测站网建设加强地下水动态监测，建设地下水监测站网和信息管理系统，增加城市水源地、超采区监测密度，全面真实掌握地下水的各种动态变化，对地下水情，特别是对地下水压采区、南水北调来水后受水区的地下水水位、水质的动态变化进行预测预报，实现地下水量和水质的统一管理，从根本上和深层次上推进地下水保护和水资源管理。（6）加强地下水保护，建立水源地保护和污染源治理工程按照

22、“以防为主、防治结合”的原则，以集中式供水水源区为重点，划定保护区，制定水源地隔离防护措施，重视地下水重要补给区的保护，开展污染源综合整治和生态修复。山丘区加强水土保持和植树造林,提高地下水补给区植被覆盖率,减少水土流失，增加地下水补给，涵养水源。水库上游山区构筑“生态修复、生态治理、生态保护”三道防线，实施水源区污水、垃圾、厕所、环境、河道五项同步治理，建设清洁生态小流域，保护饮用水源。平原区发展节水产业，减少地下水开采和环境污染,控制建设规模，加大环境整治力度，削减污染物排放量，发展循环经济。规划在密云、怀柔水库上游水源保护区、妫水河流域水源保护区、燕山和太行山水土保持区、山前地带及平原水

23、土保持区治理水土流失，建设城郊水土保持示范工程。加快永定河、潮白河、大沙河、延庆康庄、昌平南口“三河两滩”五大风沙危害区的治理，2020年建成山区、平原、城市绿化隔离地区三道绿色生态屏障，林木覆盖率达55%。城市绿化覆盖率达46-50%。（7）加强地下水管理，健全地下水管理法规体系通过强化法制、改革体制、完善城市饮用水水源地法规体系及相关制度建设，建立健全地下水保护管理法规体系，根据水利部出台的关于加强地下水超采区水资源管理工作的意见和地下水超采区评价导则，在充分考虑区域资源环境和人口容量的基础上，完善北京市地下水超采区限制性开发利用的政策和地下水管理办法，制定地下水资源可持续利用政策，通过法

24、律手段，有效管理地下水。4 方案实施效果分析北京市地下水合理开发利用方案规划平原区2020年城区开采地下水4.5亿m3，郊区开采地下水16.3亿m3；2030年城区开采地下水3.65亿m3，郊区开采15.9亿m3。按照上述规划开采量控制方案进行分析预测，2020年平原地下水超采区在2005年实际超采量的基础上，压缩53.3%超采量，超采系数。2030年超采区在2005年实际超采量的基础上压缩全部超采量，超采区开采量全部达标，部分超采区地下水水位有所恢复。在遇连续平水年的条件下，2020年预测城区地下水埋深26m左右，郊县地下水埋深可回升到13m左右。2030年城区地下水埋深仍可维持在26m左右，郊县地下水埋深可回升到10m左右；但如果今后来水连续偏枯，则预测地下水位将继续下降，2020年城区地下水埋深将达到38m，郊县地下水埋深也将达到32m左右。2030年