本文摘要:马特克里马特克利建议,为了解决干旱华北的水危机,首先要对重要的地下水供给面临的威胁有正确的认识。

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马特克里马特克利建议,为了解决干旱华北的水危机,首先要对重要的地下水供给面临的威胁有正确的认识。在华北水源危机的驱动下,一些人类历史上最大的工程项目正在推进。

包括用输油管把数十亿立方米的水从南方转移到北方,建设海水淡化工厂供给东部沿海地区的水,和用提案中的水泵向北方最干燥的地方抽水进行煤炭生产。这些计划都只能说明一件事:世界上人口最密集、经济和农业最发达的地区面临着严重的缺水。水可能成为华北增长和发展的重要制约因素。

占华北总用水量近一半的地下水支撑着近几十年在这里繁荣的粮食生产,数千万人甚至数亿人提供工业用水。但是未来充满了不确定性。华北整体含水层形势非常严峻。

很多地区现在面临着地下水过度提取带来的无法恢复的结果,包括地面沉降和沿岸含水层的海水渗透等。有些人建议井挖得越深,钻井成本就越高。

同时由于农业活动、工业污染和有毒成分的自然过滤,地下水的质量问题也相继出现。最近,我和别人共同写了分析文章,分析了同行评论的科学文献和数据,这些数据报告了华北地区整体地下水的年龄、补给系数、水质和水面下降情况等方面的数据。

这项研究强调了地下水利用上的主要挑战,对这个华北地区严重依赖的资源的未来提出了问题。研究有四个主要发现:第一,华北许多重度开发的深层含水层包括几千至几万年前补给的古地下水,当时的气候条件通常与现在完全不同。第二,华北含水层的补给率比开采率低得多。在西北地区这样的一些地方,深层含水层几乎得不到现代补给。

在华北很多地方,开采和补给之间的巨大差异已经导致地下水位严重下降,威胁到含水层的排水,引起地面沉降和污染。第三,由于用过的灌溉用水成为地下水补给的主要来源,许多含水层的地下水质正在恶化。

这些水蒸腾水平高,而且混合了大量的农业化学品。许多地下水盆地自然产生的氟化物和砷也引起严重的健康问题,限制了很多地区地下水作为饮用水的供给。

第四,由于地下水位下降,无法接触新鲜的地下水,依靠地下水和与其相互作用的生态系统受到退化的威胁。另外,在部分地区,频繁灌溉导致地下水位上升,盐分被送到地表附近,土壤氯化。华北含水层使气候干旱恶劣地区农业生产的奇迹成为可能。上世纪五六十年代挖掘的大量机井堆积了含水层,大大扩大了华北地区的灌溉农业。

其中包括西北农业“绿洲”的建设,即以广阔的沙漠比例开辟广阔的绿色耕地,鼓励人们在这里定居。华北平原夏天种植玉米冬种麦一年两熟轮作方式也促进了粮食的大丰收。灌溉用水的另一个主要来源是被水库阻断的地表水,主要整治在靠近山边的地区。但是,这样的地区往往也是堆积含水层的自然补给区。

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大量的水被改变了道路,从这些补给区流向浅堆积的耕地。遗憾的是,到达这些浅堆积区之前的水质非常差,大部分情况下,不透水层比水更能阻止深层含水层的补给。特别是在西北地区,这种灌溉用水的渗透随着自然的高蒸发率,引起广泛的氯化问题(包括土壤和浅层地下水),除了它们耐盐性最高的生态系统以外,其他生物很难生存。

与此同时,在人口多的城市中心,从1980年代到1990年代,工业对地下水的开采率不断提高,所谓的“沉降锥”迅速形成并扩散。许多城市(其中最严重的是河北沧州、保定和衡水),孔隙水压力的迅速下降引起了严重的土地沉降和地面裂缝。在天津和其他环渤海城市,为了农业、饮用水的供给和盐业的生产而进行的地下水开采,已经引起海水对内陆数公里的侵蚀,越来越多的地下井变得咸。地下水的广泛过度开采引起了区域性和局部的沉降锥,表明地下水的抽水率超过了含水层的自然补给和释放水的能力。

确实,总的来说,如果抽水停止或下降到补给率以下,含水层确实具有“反弹”的能力。但是,由于沉降和海水侵蚀等水质问题,含水层结构的物理退化往往很难或无法逆转。华北的含水层在某种意义上不是被用作可再生资源,而是被认为是“水矿”:一旦枯竭就会逆转退化,永远不能再利用,至少不能回到以前的水平。

含水层的过度开发在很大程度上取决于含水层补给率和水量平衡估计中的内在难度,以及水质、地下水位下降等公共数据的历史缺失。但是,现在的研究(大部分是在过去十年中进行的)可以为华北许多重要的含水层提供丰富的信息,帮助对现在的开采水平、可持续抽水量、水质问题以及氯化和污染危险最大的地区等方面进行评价。这个数据应该在基础上评价未来在极度缺水的华北地区地下水水源供应中的作用。

但是,我们完全有理由乐观地看待华北可持续水的未来。地下水过度开采问题的解决已经取得了相当大的进展。据英国报纸《中国日报》报道,北京将在今后几年内陆续关闭4万口左右的自水井,南水北调工程也将使用。北京在水循环利用和用水效率等领域取得了很大的飞跃,另外一部分(用水巨头)产业从城市转移了。

由于上述措施的综合作用,北京现在的用水量比1980年低,但人口是当年的两倍。但是,有来自南水北调的追加供水,水的效率也在提高,但北京为了满足水的需求,必须从水源进行包括来自已经紧张的黄河的调整在内的省横断调水。这强调了水务政策、计划和管理面临的严峻挑战。大项目的粉丝们可能会高度评价“渤海入蒙”(将淡水化的渤海水引进煤炭生产)等大规模计划,但实际上,在应对现有的水和粮食安全课题方面存在很大障碍。

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要实现这些“白日梦”式的计划,就必须解决这些挑战。很明显,地下含水层是应对这些挑战的重要部分,如果能正确利用,就能满足灌溉和生活用水的需要。

但是,首先要打破过去几十年的固有想法,根据含水层补给率、蓄水能力、对污染的敏感性等问题的科学数据和认识,形成更明智的地下水利用和管理方式。另外,随着决策者在更可持续发展的基础上寻求水资源利用,正确认识地下水在整个水循环中的地位变得越来越重要。必须认识到与地表水的关系、支持生态系统的作用、维持质量和数量的潜在对策(例如通过循环废水补给含水层)等问题。为了避免华北在地上的地下同时被“吸取”,上述过程必须刻不容缓地开始。

作者:马特库利,澳大利亚皇家墨尔本理工大学环境工程讲师,完成了2011年山西含水层过度开发地区水质和数量的博士学位论文调查。奇芳. blkcommentpa : link { text-decoration 3360 none }.blkcommentpa : hover { text-decoration 3360 }。

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