刘继朝 兰自亭
（河南省地质矿产勘查开发局第一水文地质工程地质队，新乡，453002）
摘要 21世纪的发展观和地下水资源管理新趋势是从末端走向起始，从集中走向集中与分散相结合，由向自然索取转向与自然和谐共生，恢复和修复已被破坏的水文地质生态系统为主题，以统一管理，合理开采，实现地下水资源的可持续开发利用。本文在分析地下水资源开发利用利弊的基础上，重点论述了与地下水相关的环境地质问题从技术、管理、知识普及三方面探索合理开发利用的方案，以期达到地下水资源可持续开发利用、人与自然和谐相处的目标。
关键词 地下水资源 环境问题 开发利用 管理
前言
21世纪的发展观和地下水治理新趋势是全寿命周期模式，从末端走向起始，从集中走向集中与分散相结合，由向自然索取转向与自然和谐共生。地下水资源管理是因应地下水被大量开发后，引发环境问题而发展的一门应用科学。它包含水文地质学、地下水资源开发活动的相关自然环境、社会环境和技术经济环境等阶层及领域。当前，地下水资源开发利用方案研究，应全面的分析研究以往开发利用方式引发的环境问题和取得的成果，总结经验教训，以人与自然和谐为主线，以地下水资源的可持续利用支持经济社会可持续发展为目标，以科技、管理、提高认识为突破口，探索实用型地下水资源开发利用方案，恢复和修复已被破坏的地下水生态系统，保障地下水生态系统健康。
地下水资源的合理开发利用要解决好三方面的问题：①以水文地质科技创新为支撑点，从技术上保障按地下水资源赋存和分布规律，因地制宜地制定相应的开发利用和保护战略。水资源调蓄要从以地表调蓄为主向地表、地下联合调蓄的战略转变，坚持采补平衡、合理调控、保护水质、优质优用、地表水与地下水统筹兼顾的原则，综合开发利用地下水资源。②以加强地下水资源管理立法为标志，实现包括法律、行政和经济技术等方面齐抓共管，制定并实施地下水资源营运管理规划目标。③以宣传教育为手段，提高人们地下水资源合理开发利用的意识，让计划、方案、目标落到实处。
1 与地下水开发利用有关的主要问题
地下水资源合理开发利用，不但能够满足人们对水的需要，而且还可以有效防治地下水位较高造成的土壤盐渍化等环境问题。此外，“地下水库”和地表水库一样具有很强的调蓄功能，在合适地段，合理开采地下水降低地下水位，有利于增加地表水体及降水的入渗补给量，有利于防洪，同时可以减少潜水蒸发的损失。然而，不科学地、索取性地、不分地段地长期过量开采地下水或因地表水开发便利而忽视地下水开发必然引发生态环境问题。近年来地下水资源的开发利用，一方面为从水源的角度保障了综合国力的提高，另一方面也引发了地下水位持续下降、地面沉降、水质污染等环境地质问题，造成了灾害和经济损失。
1.1 地下水资源开发利用对地质环境的改良作用
首先，黄河沿岸及山前冲洪积扇边缘等地由于长期地下水水位偏高，造成的土壤盐渍化及水质较差的问题，在水资源的开发利用水位下降及引地表水灌溉共同作用下得到了很好的解决，昔日的盐碱荒成了今日的粮仓。
其次，研究资料表明，一般情况下，地面蒸发的最大深度约4m，且随深度增加蒸发强度减小。地下水资源的合理开发利用适当地降低了地下水位，一方面，减少蒸发量，增加了地表水及降水的补给空间，增加了可利用资源量。
第三，在工程建设方面，地下水位下降，提高了地基承载力，减小了地震液化的可能性，方便了地下工程施工，为工程建设节约了大量的资金，也改善了人们的居住环境。
1.2 地下水资源开发利用引发的主要环境地质问题
1.2.1 区域地下水位下降问题（水量平衡问题）
长期过量开采，指一定地域内多年平均地下水实际开采量超过了该地域多年平均地下水可开采量，并造成了地下水水位多年持续下降的现象。也就是说在某一开采量下无法在人们可承受的范围内达到采补平衡。它带来的危害是：表面上水位持续下降，地下水资源利用成本增加，含水层被疏干，地下水源衰竭，泉水断流，湿地消失，生物资源减少等；本质上是严重破坏了地下水原有的补排平衡关系，损害了地下水生态系统健康。地下水在新的条件下寻求新的平衡关系，重建生态系统过程中，必将对原有的包括人类在内的生态系统产生一系列影响。区域地下水位下降问题的解决办法是改按需取水为按可开采量取水，调整开采含水层层次和地段，控制开采量和进行人工回灌等措施，使水位回升。
近十几年的资料表明，在华北平原（河南）主要发育有五个较大的浅层地下水水位下降漏斗分布，分别为：武陟北漏斗、安阳漏斗、新乡漏斗、濮（阳）清（丰）南（乐）漏斗、滑县漏斗。1991～2000年间，安阳市漏斗中心水位10年累计下降了11.25m，内黄北漏斗中心水位10年累计下降了12.85m，南乐东北漏斗中心水位10年累计下降8.88m，武陟地下水水位下降漏斗中心水位10年累计下降5.08m。
1.2.2 地面沉降、地裂缝（力学平衡问题）
此类环境地质问题都是地下水与其赋存的介质在地水压力下降到一定程度条件下寻求力学平衡的结果。地面沉降和地裂缝是松散地表土体压缩而出现的大面积地面标高降低的现象，具有成生缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防止难度大的特点。现有研究资料表明，地面沉降主要由开采深层承压水引起。其基本危害是：①损失地面标高从而降低了防洪，抵御风暴的标准和能力；②危及建筑物及市政设施的安全，造成河流、水库堤坝的开裂甚至溃堤（坝）。此类环境地质问题的冶理应加强城市地下水资源管理的力度，应搞好水资源开发利用规划，精心设计，并设置区域性的观测网，对开采量、水位及地面标高进行长期的系统监测。
濮阳市新区从1997年至2001年，在不同地段累积沉降量分别达到41～57mm，其差值为16mm，沉降存在很大不均匀性。同时濮阳市地面沉降范围，与地下水位下降漏斗范围近似一致，说明地面沉降与地下水开采具有相关关系，地下水过量开采应是地面沉降的原因之一。
1.2.3 地下水污染（水质平衡问题）
地下水污染主要呈点状、片状和线状分布。片状污染是指城市生活污水及工业废弃物污染源通过地表水及大气降水直接或间接给地下水造成水质污染。线状污染主要是排污河入渗形成的地下水水质污染。同时，由于许多河已成季节性河流，而各种污染物排放有增无减，致使污染物质不能随水排走，而集于干涸的河床中，形成新的污染源，随洪水入渗污染地下水。与此同时过量开采地下水，致使地下水动力场和水化学场发生改变，也会造成地下水某些物理化学组分如微生物含量增加，而引起水质恶化。地下水污染造成的危害，主要是影响人身健康、影响产品质量、损害设备、增加处理费用等。
据2002年调查地表水除黄河、淇河为Ⅱ类水外，其余的皆为V类水。这些污染河渠皆是地下水的线状污染源。由于近期采用造纸厂污水、生活污水和化工厂废水进行灌溉，华北平原（河南）造成地下水
2 地下水资源开发利用方案
2.1 地下水资源开发技术方案
地下水资源合理开发利用的总的技术研究策略是：在分析研究地下水资源环境约束条件的基础上减少蒸发，夺取入海弃水，控制新污染，修复老污染，科学布局，合理避灾。
为了增加地下水可采资源量，可在黄河沿岩岸水位埋深小于3m区（原阳县南半部、范县、台前）及太行山前冲洪积扇边缘辉县等潜水水位小于4m的地区加大开采量，尽可能地减少地面蒸发的损失。同时由于大量开采浅层地下水，使水位大范围地下降，减弱了蒸发积盐作用，加上大量引用山区水库水和黄河水灌溉，加大了淋滤和稀释作用，使表层土壤盐份降低，盐碱地面积大范围地减少或消失，促进了盐碱地治理和土壤改良和地下水水质良性发展。其正面效应是显而易见的。为了在雨季或洪水季节夺取入海弃水增加地下水补给量可以采用一些人工补给地下水手段。在入渗条件较差的平原区可以建一些人工雨水系统，用人工沟渠加入渗入工砂井砂坑的办法增大入渗量；黄河的洪水是在条件许可时分流，可以考虑利用卫河及农田灌溉网补给武陟漏斗、新乡漏斗、滑县漏斗及濮清南漏斗，甚至华北平原大漏斗。
地下水资源开发利用所带来的环境地质问题是世界共性问题，是科技经济发展的产物，也会随着科技经济的高度发展而消失，现阶段我们可采用合理布局的方法将水环境地质问题控制在经济损失较小的地区，将损失降至较小。像濮阳市在新区大量集中开采地下水必然造成不均匀性地面沉降灾害，可以考虑到南部农田等无人区进行开采，这样沉降发生了也是有地质灾害无经济损失。华北平原（河南）是华北平原地下水系统的源头部分，这个地区的水质污染处理应是以保护水源为目标。其中石油类污染防治可采用物理清除和生物修复（在污染区种植杨柳及紫花苜蓿等）相结合的方式；工业污染治理将从末端治理为主转变为源头控制为主的全寿命周期的治污模式，大力推行以清洁生产为代表的污染预防战略，淘汰耗能较高、用水量大、技术落后的产品和工艺，在工业生产过程中提高资源利用率，削减污染排放量，同时污染物的排放应避开水源保护达标排放；城镇生活垃圾处理应做好处理场的选址应避开地下水位浅，地层岩性易于入渗的地区及水源保护区；农业污染防治应以测土施肥为基础科学种田，避免施用高残留农药。对于地下水区域性下降问题，应改变集中大规模开采的思路，及时寻找启动后备水源地循环开采，给水源以恢复期以防产生或加剧地面沉降等力学性地质环境问题的发生。
此外，水资源是动态资源，要实现合理开发利用必须及时了解地下水状况，为此应利用高科技手段建立统一的地下水位、水量和水质以及地面变形的监测网站，及时掌握和预报地下水的动态变化，为开发利用和保育地下水资源提供科学的依据。为此水文地质技术人员适时地按地下水含水系统探明可采资源量，提出开采技术方案，避免区域性地下水位持续下降；适时地制定地下水开发利用调蓄实施技术方案，最大限度地减少蒸发，夺取入海弃水，增加可采资源量；适时地从技术上保障按地下水资源赋存和分布规律，因地制宜地制定相应的开发利用和保护战略，划定水资源保护区，避免大规模污染事件的发生，制定现状条下可行的水质保护技术方案。
2.2 地下水资源开发利用管理方案
地下水资源开发利用管理主要是司法、行政和经济等方面的管理。
地下水资源管理法律是为合理勘查、开发利用和监督保育地下水资源，为防止地下水环境恶化而制订的，将地下水资源管理的政策、措施办法，以法规形式规范社会全体人民，使政府可以做到依法管理地下水资源的目的。目前美国、英国、法国等诸多国家，都已颁布有关地下水资源管理法。水资源所有权被规范为国家所有，建井开采地下水必须经过申请及审查，以期达到健全地下水水权，进而对地下水资源运用做有效的管理。建议各地依据实际情况制定地下水资源管理地方法，从法律上保障地下水资源的合理开发利用。如引黄灌溉每年发生的上下游争水问题就急需地方立法解决。
为使地下水资源管理法规及经济技术措施能贯彻执行，必须建立全方位的水资源行政管理机构。考虑到行政区划及地下水系统分布不一的情况下，不利于水资源的管理，可考虑按地下水系统设立地下水资源管理机构，管理地下水资源。用现有的行政机构管水会出现各算各的账，形成地下水开采量在每个行政区内都不超采，但整个地下水系统总量已严重超采的现象，形成各地争水的局面，走上无序开采的老路。
地下水资源经济管理是将合理开采地下水的措施落到实处的关键。地下水资源管理除了要考虑地下水源形成的自然条件，还要考虑人类活动与自然环境间的复杂关系。如供水与排水途径，地表水、地下水、洪水、淡水、咸水等的联合调度等经济技术措施。政府部门应宏观调控，进行地下水合理开发利用，提高水资源的利用率和经济效益所必需的水利设施建设，同时投资治理或防治可能出现的水环境地质问题。例如：中原油田采油区虽未发现地下水污染，但大量原油洒落地表已对地下水造成了潜在的威胁。
2.3 地下水资源合理开发利用知识普及方案
地下水合理开发利用方案的推行涉及亿万城乡居民的生产与生活，要加强宣传教育，使广大干部群众把地下水资源合理开发利用管理变为自觉行动，这样，合理开发利用方案才能顺利推行。为此要开展以下工作：
（1）通过各种途径，积极开展水环境问题的宣传、普及教育，提高公众的环境保护意识和减灾意识。
（2）查明存在实质性的问题，通过建立激励机制，让合理用水的单位和个人不吃亏，让人民对水资源合理开发利用有动力，逐步完成由引导到从自发到自觉的转变。在城市区以价格机制及强制手段等手段加强地下水资源的合理开发利用。在农村的基本形式，思想教育，技术引导转产为主强制为辅。
（3）因水制宜为不同地区搭建不同的合理利用地下水资源的平台。对不同的经济发达地区有不同的政策。
（4）加强地下水资源文化培养，以文学为社会服务，反映时代生活，引领思想发展为主，发展水资源建设文化，地下水资源合理开发利用文化。
（5）加强地下水合理开发利用理论知识教育和精神文明教育，转变水是取之不竭用之有尽的思想，水又不要钱的观念。让人们明白水资源是基础自然资源，是生态环境的控制性因素；水是战略性经济资源，是一个国家综合国力的有机组成部分。培养人们合理用水的共产主义精神，加强实用技术指导工作，营造好的用水环境。
3 结语
展望未来，水资源正日益影响全球的环境与发展，甚至可能导致国家间冲突。探讨21世纪水资源的国家战略及其相关科学问题，已成为21世纪全球共同关注和各国政府的重点议题。新中国成立50多年来，党和政府领导广大人民进行了规模空前的水利建设，取得了的巨大成就，为保障国民经济迅速发展和社会长期稳定创造了条件。但是由于种种原因，水利发展的模式基本属于粗放型。不少工程的安全标准不高，建设质量较差，配套设施不全，管理工作薄弱，用水浪费很大，水质污染严重，至今未能建立起良性运行的机制。在全国经济的高速发展中，出现了水资源的紧缺与用水浪费并存；地下水环境恶化等问题，并造成了一定的地质灾害等问题。为此，建议对水资源的供需平衡，要从过去的以需定供转变为在加强需水管理、提高用水效率的基础上，保证供水；改革水资源的管理体制、水资源的投资机制和水价政策中存在的问题，加强地下水统一管理，明确节流和治污的必要性，以“节流优先，治污为本，多渠道开源”作为城市水资源可持续利用的新战略，建立地下水资源开发利用全寿命周期模式，以促进城市水系统的良性循环。