华北沉降:地下水危机调查

钱炜

地面沉降之困

当中国的城市正竭力向上发展，农村正拼命追求高产的时候，却没想到脚下的土地，已不堪重负，正悄无声息地下降。华北平原在下降、长江三角洲的一些地方、汾渭盆地也在下降，地面沉降的范围还在扩大。不能承重的土地之下，是急遽下降的地下水水位。而如何控制地下水的过度攫取，又牵涉到多个部门，成为社会治理的一个难题。与各种突发性灾害相比较，人们也许很难察觉到这种以毫米为单位计算的“缓变性地质灾害”，然而，如果不改变经济发展的模式，中国大地将来不仅无水可采，还将引发更加严重的生态与环境危机。

上升的经济和下沉的地面，是河北沧州的两个标签。

新建的高铁沧州站造型像一艘扬帆的大船，将这个渤海边上地级城市的野心彰显无遗。站前马路即是当地政府要打造的“沧州长安街”，双向8车道新铺设的道路，并没有太多的车辆往来，但路两边已经矗立起一座座新落成和尚未完工的庞大建筑。

“十一五”期间，沧州经济在河北省内从中游水平冲到了前三名。但承载这个正在扩张和上升的城市的，是在沉默中缓缓沉降的土地——从1970年代以来，沧州地面平均沉降了2.4米，是中国地面沉降最严重的地区之一。引发地面沉降的罪魁祸首，是地下水超采引起的水位下降。

沧州是华北平原上缺水城市的代表。水文地质研究人员把太行山以东、燕山以南、黄河以北的这一片土地称为狭义上的华北平原。在这片14万平方公里的土地之下，几十米至几百米深处所埋藏的地下水，维持着北京、天津、石家庄3个人口千万级的大城市，和以它们为核心的华北城市群的运转，并满足着中国粮食主产区之一的庞大用水需求。

水都到哪儿去了

在沧州东部的王大本村，村民黄平荣拿出准备好的一截旧电线，将两只灌满水的大桶固定在三轮车上，防止它们在路上歪倒漏水。老黄如此小心翼翼，是因为这两只大桶里装的，是他们一家四口3天的饮用水。

王大本村所在的黄骅市，是整个沧州最缺水的地方。这里不仅河道干枯，且由于靠海，地下水全部都是咸水。几年前，村子里建了苦咸水淡化站，对从200米深井打上来的咸水进行处理，以解决吃水问题。

尽管地名里有个带水的字，可是沧州现在最缺的就是水。40岁的沧州市水务局水政水资源科科长崔英龙记得，在他小时候，沧州还发过洪水，可到了上世纪80年代，沧州地界的所有河道就已经都没有水了。

不仅沧州，实际上，从1980年代开始，整个华北平原上的所有河道里几乎都没有水。在中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心研究员沈彦俊的电脑上，保存着1980年和2010年的华北平原卫星地图。两张地图上，该地区所有的河道都显示为白色，即为干涸。

为什么会没有水？崔英龙给出的一个答案是上游修建了很多水库，将水都拦截了。建国初期，华北平原曾多次发生洪灾，于是，政府决定在此大修水利。到今天，华北平原上共有大大小小的水库2000多座。

就以滹沱河为例，该河发源于华北平原西部的太行山脉，一路蜿蜒向东，在沧州入渤海。它的上游，有两个大型一类水库，分别为库容量12亿立方米的黄璧庄水库和15亿立方米的岗南水库。滹沱河流到太行山脚下的石家庄时就已经没有水了，更不用说地处最东端的沧州。

而即使是值得称道的蓄洪作用，在黄平荣的眼里也并非如此。沧州地质属于河流冲积平原与海积平原，东部沿海地区全是盐碱地。过去，海河与黄河的多次泛滥，给沧州带来大量的泥沙沉淀，改善了土壤，反而利于耕作。如今，且不说洪水，就连地下水也越来越少，地里的土层越来越薄，不利于耕种，并有海水入侵的风险。

自然原因也无法回避。华北平原一直存在一个20－30年的干旱周期，上世纪90年代时期，整个华北经历了一个枯水期，沧州的年降水量也从原来的600毫米一度降至300毫米－400毫米。不过这两年，沧州的雨水比较充沛，又回到了往年平均水平。

但更重要的还是人为因素：城市的发展与工农业用水的增长。在1900年，石家庄不过是几个大村庄的联合体，1950年，也不过30万人口，但到了2011年，石家庄的总人口已暴增至1000千万。

而就在黄平荣家这片极度缺水的地方，竟有个规划占地5000亩、号称河北省最大的高尔夫球场。高尔夫球场一直被人称作“抽水机”，一个标准18洞的球场，平均每天耗水至少2000立方米。有媒体披露，沧州高尔夫球场的建设并未得到国家审批。然而，在该球场所属公司、河北盛泰集团的官网上，却可以看到沧州市与河北省领导前往视察的新闻。显然，高尔夫球场的建设，得到了当地政府的支持。

黄平荣家所处这一片，属于沧州市正着力发展的渤海新区。以黄骅港为依托，渤海新区下辖3个产业园，聚集了众多的炼油与化工项目。而为了给招商引资创造良好环境，在开发区建高尔夫球场，几乎是全国的惯例。

根据崔英龙的描述，沧州的发展策略，是要引导产业往东部沿海地区靠拢，以发挥港口优势，同时也能更多地利用海水淡化。但实际上，截至目前，渤海新区只有一个日产淡水3万吨的海水淡化项目，这对于庞大的产业园来说，少得可怜。而据当地知情人透露，政府实际上默许企业在园区里打井。地面沉降监测数据也表明，自2005年沧州市区封停自备井以来，地下水漏斗的中心已开始向沧州东部转移。

就像华北平原的任何一个区域一样，农业用水，在沧州更是消耗地下水的“大户”。

农业能少用地下水吗

1934年，统治华北的伪满政权曾对华北农村做过一次大规模调查，并写成《华北农村惯行调查》一书在日本出版。书中描述，当时华北平原主要种植小麦、谷子和大豆，耕作制是两年三熟。而在新中国成立后，为提高粮食产量，华北平原的作物熟制变成了一年两熟，冬天种小麦，夏天种玉米。

农业产量的提高，除了品种的改善，更多与水肥的大幅增加有关。而在降雨并不充沛的华北，提高灌溉量的唯一途径，就是大举开采地下水。

沧州市水文水资源勘测局项目办主任付学功回忆说，30年前，当地农村一亩玉米的产量不过两三百斤左右。可现在，由于灌溉水量和化肥用量的增加，一亩地的产量就高达1000斤。

数据显示，在华北平原，农业用水占到地下水开采量的70%以上。由于水资源的日益紧缺，尽管华北的粮食绝对产量仍在增长，但已接近增长的天花板。在其它地区粮食产量大增的情况下，华北的粮食产量在全国粮食总产量中所占份额却在下降。在上世纪七八十年代，黄淮海平原的粮食产量曾占全国粮食总产量的30％，到近年下降到约22％，已经下降了10%。

根据沈彦俊的研究，华北平原的农业一年耗水量高达870毫米，而多年平均降雨量只有500毫米左右，这多出来的370毫米，都依赖地下水的补足。如果能够在经济效益与生态效益之间找到一个平衡点，适当地少浇点水，对保护华北平原地下水将意义重大。此外，发展农业节水设施与技术也是重要途径。

“用地下水浇地，这实际上是在拿极为珍贵的地下水来换取一些极为廉价的粮食。”沈彦俊再三地说。他算了一笔账，打井抽水所耗的电费、化肥农药的成本，再加上地下水水位下降造成的各种生态影响，以及长期使用过量化肥对土壤地下水的污染，用这些代价只换来粮食的高产量，是极为不合算的。

而令沈彦俊心生无奈的却是，由于分散的小农经济体制，像喷灌、滴灌这样的节水技术，很难在农民中推广下去。“人们一般只关心眼前利益，觉得我用井水浇地挺好的，为什么还要多花钱来铺设这些管道？而农业主管部门只关心粮食产量，对水资源保护问题并不感兴趣。”

“要让农民改变灌溉方式，搞节水农业，最有效的办法莫过于提高用水价格，包括地下水的价格，但这会抬高粮食价格，因此需要政府给予农民补贴。因此，农业节水实际上是个系统工程，很琐碎，也很复杂，却长期不受重视，可以说是地下水保护环节中是最难的一环。”沈彦俊这样认为。

有人直言，严重缺水的华北平原已经根本不适合再发展农业。对此，沈彦俊也指出，眼下华北平原应当放弃一年两熟的耕作制，让土地有喘息的机会。小麦是高耗水作物，不应再继续耕种，而应选取某个高产玉米品种作为主要的作物。“但问题是，且不说粮食安全如何保障，华北地区的农民有种植小麦的悠久传统，你让他们自己不种麦子，其中黄河以北的华北平原改变了他们不啻面的习惯，这也令他们很难接受。”

下沉的地面如何修复

由于是粘土地质，沧州的地面在均匀地下沉，而不是塌陷，因而生活在这里的人们，平日里并不会感觉到太多的异常，但稍一留心，还是会发现许多细节：穿过城区的京沪铁路，由于地面沉降，铁轨下面需要年年垫石，现在轨道已高出地面500毫米；市区里，新修的街道路面要比旧马路高出一截；市郊佟家花园村的一口机井，井边的水泥台面已经开裂、下降了十几厘米，露出了包裹在里面的水管；每到下雨时，城区里到处都是积水，必须用排水机排水。

付学功介绍说，在上世纪60年代以前，沧州人还能依靠地表水和少量的浅层地下水过活。当时，由于沧州农业的水利化程度极低，农业产量低，且不稳定。1966年，国务院召开了北方8省（市）抗旱会议。会后，沧州提交了合理开发利用深层地下水的规划报告。在这种形势下，沧州各县成立了打井队，掀起了打井热潮。而整个华北地下水的开采历史也与此大致相同。

付学功说，地下水的分布，就像多层夹心饼干一样，第一层土是第Ⅰ含水层，下面是一层粘土，粘土之下是第Ⅱ含水层，第二含水层下又是一层粘土，粘土之下是第Ⅲ含水层……依此构造，沧州地下共有5个含水层。由于特殊地理环境，当地的第Ⅰ、Ⅱ含水层即浅层地下水，多为咸水或微咸水，只有200米以下的第Ⅲ含水层的水才是淡水。因此，根据沧州水文局2005年的统计数据，尽管浅层井的数量比深层井多出两倍，但深层地下水的开采量高达8.7亿立方米，是浅层地下水的2.4倍。

随着开采量的增加，井越打越深。尤其是沧州东部，由于浅层地下水都是咸水，所以大部分都是深井，最深的打到500多米。深井成本昂贵，一口200多米的深井就要20多万。

有数据表明，随着地下水开采量的增加，1974－2000年间，华北平原地下水位以将近每年1米的速度下降。

由于地下水开采过度，沧州地下已经形成一片巨大的地下水漏斗区。据资料显示，与40年前相比，沧州地区地下水水位已经平均下降了80米，其中最深的漏斗位于市区，达到负100米。

在华北平原，像沧州这样完全没有地表水可用的城市，还有天津。而北京由于开发过度，地下水水位也下降迅速。除京津两地外，河北省内还有保定、衡水、任丘、南宫、霸州等9个主要地面沉降区。

深层地下水的水位下降，是引起地面沉降的真正原因。这等于把夹心饼干的第3层夹心给抽薄抽空了，上面的粘土层就会自动下压，形成地面的大面积沉降。

为防止地面继续沉降和挽救深层地下水，沧州市于2005年开始采取措施保护地下水，在此后的3年时间里，关停了市区里的282眼自备井。这一措施很快取得成效：到2009年底，沧州市区地下水位比2005年平均上升了18米左右。

但地面沉降已然不可修复——即使深层地下水的水位恢复了，地面也不能恢复到原状。打个比方，如果将一个水桶装满富含水的沙子，再在底下开一个小洞，将水放走，把洞补上后，再重新往桶里浇水，沙子也不能恢复到原先的高度。

更何况，即使现在完全停止开采深层地下水，沧州深层地下水的水位也难以恢复到原先的水平。对此，付学功解释说，深层地下水的补给方式有两种，一种是跃流补给，即由浅层地下水渗透到下一层；另一种是侧向补给，即由旁边的同一含水组来补给。而沧州浅层地下水也开发较多，已经没有余力补给下一层地下水，因此，当地深层地下水的补给主要依靠后一种方式。由于华北平原西高东低，地下水的整体补给趋势是由太行山的山前平原区向东部平原区流动。而到了最东端的沧州，由于坡度减缓，补给的速度也非常缓慢。

实际上，沧州2005年开始的封停自备井之所以取得了显著效果，与地下水的这一补给原理也不无关系。由于沧州深层地下水水位下降的厉害，就像是一块全干的海绵，将周边同层地下水都给“吸”了过来，因此，实际上是加快了侧向补给的速度。而随着深层地下水恢复到一定程度，相当于海绵趋近饱和，吸水的作用也减小了，侧向补给的速度也会减慢。

因此，要使深层地下水完全恢复到开采前的水平，需要非常长的时间。至于究竟需要多少年，付学功没有正面回答，只是感叹了一句：“现在沧州有的地方用的甚至是1亿年前积累下来的地下水啊！”

沧州市水务局水政水资源科科长崔英龙坦承，地下水的事情不好说，“说了恐怕会影响沧州市的招商引资。”北京大学水资源研究中心主任郑春苗则直言：“地面沉降与地下水的问题，其根本原因还是与经济发展模式密切相关。”

2009年，石家庄的地下水占到整个城市用水量的50%以上，尽管石家庄市政府在当年就宣布要关停市区自备井，但却阻力重重，至今进展缓慢。如今，石家庄人的饮用水主要依靠岗南水库。紧挨水库边上的，是中国著名的红色圣地西柏坡。一个最新的消息是，西柏坡镇所在的平山县宣布要建设一个14万人口的“西柏坡市”。

对此，沈彦俊表示，“一旦西柏坡建市，当地用水量肯定大幅增加，再加上污染问题，到时岗南水库的水还够不够、能不能吃，就要画一个大大的问号。那么地下水的开采，就更难以控制了。”

华北平原的沉降，还在悄无声息地继续。

墨西哥城

墨西哥城是一座建立在湖床上的城市，湖床土质松软，易发生压缩。进入20世纪，墨西哥城的人口迅速膨胀，对水资源的需求量不断增加。而由于地表水资源极其有限，墨西哥城70%以上的自来水供应依靠地下水的开采。据统计，墨西哥城每秒钟要抽取一万升的地下水来满足居民的用水需要。过去100年中，墨西哥城大约下陷了9.14米。1951年是其地面沉降最为严重的时候，沉降速率达到每年45厘米。

地面沉降使墨西哥城的一些地下排污管道发生了倾斜变形，污水无法正常排出城市。另外，地面沉降对于城市建筑物、机场、铁路、高速公路、地下管线、排水沟渠等都造成了影响。

为应对地面沉降造成的危害，当地政府启动了一系列的排水工程建设，加固中心区建筑物，疏通地面排污运河。另外，墨西哥城对自来水管道进行了更换，以降低自来水的流失量。未来，政府还会通过雨水储备、污水回收处理等措施来保护地下水资源，阻止地面沉降的进一步发展。专家预测，墨西哥城未来地面沉降的面积可以控制在300平方千米范围以内，沉降速率控制在每年5厘米以内。

日本

日本的地面沉降历史可以追溯到1898年，新泻平原最先发现有地面沉降。而后，由于地下水集中开采，东京和大阪也相继出现地面沉降现象。二战后，因经济发展趋缓，地下水开采量减少，地面沉降也随之缓解。1950年之后，随着日本经济的复苏和发展，地下水开采量迅猛增加，地面沉降急剧发展。上世纪六七十年代是日本地面沉降最严重的时候，沉降速率一度达到每年54厘米，是当时全世界沉降速率最大的地方，部分地区地面标高低于海平面。

1957年开始，为控制地面沉降，日本在全国推行了地下水开采限制措施，同时还进行了多次地下水回灌试验。1971年，新泻县制定了地下水综合规划对策，进一步限制地下水开采。随着地下水位的恢复，地面沉降现象开始得到控制。上世纪70年代后期，由于大量抽取融雪用地下水，地面沉降又有加剧的趋势。1984年，新泻县采取紧急应对措施，一方面向民众宣传地面沉降知识，实时公布地面沉降的动态变化，另一方面要求人们节约用水。这些措施使得当地地面沉降情况得到缓解。

曼谷

泰国曼谷位于湄南河三角洲，地势低洼，平均海拔不足2米。过去四十多年间，曼谷市区逐步扩张，人口不断增加。2010年，曼谷城市人口密度达到每平方千米5801人。上世纪70年代，曼谷开始发现地面沉降现象。1984年是曼谷地面沉降最为严重的时期，地下水水位降幅高达65米，曼谷东部地区的沉降速率一度达到每年12厘米，地面沉降开始成为城市发展的严重威胁。

为控制地面沉降，曼谷政府开始了地面沉降的监测，同时出台了地下水管理政策法规，措施包括逐步提高地下水价格，使之与地表水价格持平，增加地表水供应，修建污水处理厂等。此后，地下水开采量得到控制，地面沉降速率有所降低，但是由于城市化进程仍在继续以及地面沉降本身具有的迟滞性特点，曼谷的地面沉降还会在相当长的一段时间内继续发展。目前地面沉降最严重的地区为曼谷南部郊区，地面沉降速率约为每年2厘米。

地面沉降对于曼谷最大的威胁莫过于增加了洪水的风险，以及海水倒灌。曼谷城区本身地势就非常低洼，四十多年的地面沉降已使东部部分地区地表高度低于海平面1米左右。每当雨季来临，洪水都必须通过排水管道和排水沟渠来抽取。

休斯敦

美国休斯敦地区是美国地面沉降最严重的地区之一。地陷的过程贯穿着上世纪当地经济发展的步伐。20世纪初休斯敦港的建成以及日益增加的石油产量促进了当地工业和人口的迅速增长，这极大了刺激了对地下水的需求。为了确保经济的发展，地下水被过度开采。

位于休斯敦市东部的帕萨迪那市在1906年－1995年之间地表下陷了3米多。大约有8000平方公里的地表下陷了约0.3米。这一地区的地陷形势和石油以及地下水的开采情况非常吻合。

到20世纪70年代中期，由于工业的快速发展导致地下水的抽水量增加，连接休斯敦市与墨西哥湾的休斯敦航道沿线地区已发现约2米的下陷。地方领导人认为，洪涝灾害发生的频率和严重性和地面沉降紧密相关。他们和商界的领导人一起促成了美国第一个地面沉降管理部门的成立。1975年，休斯敦所在地区的得克萨斯州议会成立了哈里斯.加尔维斯顿沿岸地面沉降管理区，以加强对地下水开采的管理，阻止地面的进一步的沉降。这个机构有权拒绝发放钻井许可证，促进水资源的保护，并对社区和学校开展节水的教育和宣传，推进地区由开采地下水向充分利用地表水转变。

20世纪70年代后期，由于地下水开采量的下降，休斯敦航道沿线以及休斯敦东部的地陷都得到大幅度地减少。来自于特里尼蒂河上的李文斯顿湖的地表水成为供应休斯敦航道地区工业用水的重要水源，最终地下水水位得到回升。

（资讯整理：王晓丽 李昆仑）