地下水资源管理与保护

魏晓妹

(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100)

地下水是水资源的重要组成部分，也是我国北方地区及许多城市的重要供水水源，地下水的合理开发利用对我国社会经济发展和生态环境建设具有十分重要的作用。近几十年来，随着我国社会经济的不断发展，地下水资源开采量日益增加，地下水污染加重，由于缺乏合理规划和有效监管，使之产生了区域性地下水位下降、水源地枯竭，进而诱发了地面沉降、地裂缝、海水入侵，、土壤盐渍化及土地沙化等一系列生态及环境地质问题，这些问题直接影响着地下水资源的可持续利用，也制约着经济社会的全面、协调和可持续发展。因此，必须从供水安全、生态安全及社会和谐发展的层面实施地下水资源的管理与保护战略。

1 地下水资源及其特性

1.1 地下水资源的概念及分类

1.1.1 地下水资源的概念

广义的地下水是指贮存并运移于地表以下土壤和岩石空隙中的自然水，而狭义的地下水则指饱和带(饱水带)岩土空隙中的重力水。在饱水带中，根据含水层埋藏条件的不同，地下水可分为潜水和承压水。潜水是指埋藏于地面以下第一个稳定隔水层之上的具有自由水面的重力水。潜水积极参与水循环，资源易于回复，一般埋深不大，便于开采，是主要地下水开采水源。承压水是充满于两个隔水层(或弱透水层)之间具有静水压力的重力水，相比潜水而言其动态比较稳定。

有关地下水资源的概念目前尚未统一，不同学者从各自的研究角度和出发点提出了不同的概念。我国在地下水资源分类分级标准(GB15218-94)中的定义为:埋藏于地表以下各种形式的重力水，其埋藏、富水性、水质等可为当前和未来的技术经济条件开发利用，具有现实或潜在的经济意义;国内也有一些学者和专家认为地下水资源是指储存和流动在含水层系统中，对人类有利用价值的地下水。地下水有利用价值包括水质和水量两个方面，地下水能够成为资源首先是因为它有利用价值，这是由质决定的，而其来源的多少由量来体现。正是由于地下水资源存在利用价值，才使其成为人类赖以生存和社会赖以发展的重要基础资源。

1.1.2 地下水资源的分类

以水均衡为基础，地下水资源分为补给量、储存量和排泄量。

(1)补给量:指单位时间通过各种途径进入含水层(或含水系统)水量。根据补给量形成阶段的不同，又分为天然补给量、人工补给量和开采补给量。天然补给量是指天然状态下进入含水层的水量，包括大气降水入渗补给量，地表水渗漏补给量，越流补给量和侧向径流补给量等。人工补给量是指人工回灌、引渗补给地下水的水量。开采补给量指在开采条件下，除天然补给量外，由于地下水开采条件和循环条件的改变所增加的补给量。

(2)储存量:指储存在含水层中的重力水体积。根据埋藏条件可分为容积储存量和弹性储存量。容积储存量是指潜水含水层中容纳的重力水体积，亦即含水层疏干时能得到的水量。弹性储存量是指将承压含水层的水头降至含水层顶板以上某一位置时，由于含水层的弹性压缩和水体积弹性膨胀所释放的水量。

(3)排泄量:单位时间流出含水层(或含水系统)的水量。包括天然排泄量和人工开采量(或称为开采量)。天然排泄量有潜水蒸发、泉水及排入河流的基流量及侧向径流量等。人工开采量为通过取水建筑物从含水层中取出来的地下水量。人工开采量反映了取水建筑物的取水能力，它是一个实际开采值，但不一定是合理的。因此，在这种分类中，有人提出"允许开采量"的概念。

允许开采量是指在可预见的时期内，通过技术经济合理、技术可行的措施，在不引起生态环境恶化和环境地质问题的前提下，单位时间内从含水层中能够取出的最大水量，也称为可开采量。

全国第二次地下水资源评价结果表明，我国多年平均地下水资源量为8 837亿m3(淡水)，约占全国水资源总量的1/3，其中，山丘区为6 561亿 m3，平原区为2 276亿 m3;多年平均地下水可开采量为3 527亿m3，其中山丘区为1 966亿m3，平原区为 1 561亿 m3。

1.2 地下水资源的基本特性

地下水资源是水资源的重要组成部分，地下水资源有着与地表水资源有着截然不同的特性，正确认识这些基本特性，对水资源管理与保护具有重要的作用。

1.2.1 分布广泛性

地表水的分布一般局限于有限的水文网范围，而地下水的分布虽然受自然地理和水文地质条件的制约，有一定的时空变异性，但相比地表水而言，其地域分布比较广泛，是一种分布在"面"上的水资源，在空间赋存上弥补了地表水分布不均的局限。因此，一般来说，地下水供水工程投资少、见效快，可分散开采和就地利用。如最近几年遭遇特大干旱时，国土资源部和水利部都会组织相关部门进行"抗旱找水打井"工作，对抗旱保苗、解决人畜饮水困难问题提供了地下水源保障。

1.2.2 可恢复性

地下水资源是一种客观存在的资源，其水量、水质是都在随时随地发生变化，补给与消耗处于动态平衡状态。从年内看，旱季主要为开采季节，消耗地下水，雨季地下水得到补给;从年际看，干旱年份，地下水消耗往往大于补给，而丰水年份降水及地表水的补给不仅可以满足丰水年消耗的需要，而且尚可弥补干旱年份亏缺的水量。因此，地下水资源是一种可以不断得到补充和更新的资源，具有可恢复性。

1.2.3 水量、水质的稳定性

地下水与地表水相比，由于其埋藏在地下，受气侯因素变化和人为活动的影响较小，水质比较洁净、水量比较稳定，供水保证程度较高;尤其是受包气带的保护作用，地下水不易受到污染，水质一般较好，因此，地下水是人畜用水的理想水源。但是，地下水一旦受到污染，其造成的危害及治理的难度比地表水要严重和困难多，因此，地下水的保护十分重要。

1.2.4 有限性

地下水虽然具有可恢复性，是一种可再生的资源，但是若长期过量开采，又得不到相应的补偿，势必会出现亏空，导致资源量减少或甚至枯竭，并引发一些生态及环境地质问题。所以，地下水资源绝不是"取之不尽、用之不竭"的，只有消耗与涵养相结合，合理开采和有效保护地下水资源，才能使地下水良性循环、永续利用。

1.3 .地下水资源的调蓄作用与战略储备功能

1.3.1 地下水的调蓄作用

地下水与地表水相比，具有较强的调蓄性［3］。如果在流域内没有湖泊、水库，则地表水资源很难进行调蓄，相应会出现暴雨时洪水泛滥，久旱则河床断流的情况。而地下水储存在地表以下的含水层中，地下含水层类似于一个巨大的"地下水库"，对降水、河道、人工渠系及田间灌溉入渗补给水流具有一定的滞缓、调蓄和再分配作用，即在丰水年份或丰水季节可以把多余的水储存在含水层中，而枯水年或枯水季节动用地下水储存量。地下水的调蓄作用是地下水系统的自然属性，它允许人们在地下水开发利用中"丰储枯用、以丰补歉"，"有采有补、采补平衡"，一方面弥补干旱时期的地表水源的不足、满足作物及人、畜需水要求，另一方面改善地下水的循环条件，使地下水资源得到有效涵养。地下水的调蓄作用实质上是利用含水层巨大的储存空间调蓄水资源，通过对地下水有计划的补给与回采，增加可供水量，调节水资源的供需矛盾。

1.3.2 地下水的战略储备功能

地下水的基本特性构成了其成为工农业供水水源的有利条件，而地下水的调蓄作用则决定了地下水成为战略储备水源的保障条件，地下水在水资源储备建设中具有与地表水不同的功能。充分利用地下水资源分布广泛、水质和水量稳定，且具有可恢复性优点，通过地下含水层的储存空间，对丰水年的降水及地表水、汛期的洪水及城市雨水进行地下调蓄，形成地下水资源战略储备，当遭遇连续干旱和突发事件时，有计划的回采地下水，以确保用水安全。陕西黄土塬灌区三水转化机理与水资源最佳调控模式研究结果表明，黄土地区由于灌溉水的渗漏能够形成巨大的地下水库，如能有计划地实施水资源的地下调蓄，则可有效缓解该区既干旱缺水又涝碱成灾的矛盾局面。近几年来，随我国水资源供需矛盾的日益突出，浙江、新疆及北京市等地已先后展开了地下水战略储备规划方案及的技术问题的研究。

2 地下水资源在社会经济发展和生态环境建设中的作用

2.1 地下水资源是城市重要的供水水源

利用地下水作为城市供水水源历史悠久，尤其是我国北方地区，地下水的开采为城市生活和工业发展起着极其重要的支撑作用。据关资料统计，全国661座城市中，利用地下水供水的有400多座，地下水供水量占总供水量的23%，其中海河、辽河、黄河流域城市供水量占总供水量超过50%以上。全国661个建制市和1 746各县级城镇集中式地下水水源地2 150个，占水源地总数的47.2%。即就是在地表水和地下水联合供水的城市中，由于地下水资源的战略储备功能，其供水的保障作用也不容忽视。

2.2 地下水资源是农业发展的重要基础

2.2.1 开发利用地下水灌溉是我国粮食安全的重要保障

地下水是我国重要的灌溉水源，全国农业灌溉地下水开采量666亿 m3，占全国农田灌溉总用水量的19%;在地下水实际开采量中，用于农田灌溉地下水开采量占54.3%。井灌区(纯井灌区和渠井结合灌区)由于水源比较稳定可靠，一般能对农作物适时适量地进行灌溉，是旱涝保收的高产农田。目前，许多井灌区已成为我国经济作物及高附加值作物的主要生产基地，是我国的粮、棉、油和经济作物的主要产区。井灌区对我国粮食的贡献超过全国总量的25%，经济作物和蔬菜超过总量的50%，为保障我国食安全和食物供给做出了巨大的贡献。尤其是在干旱年份，地表水源短缺，地下水成则成为主要的抗旱水源，井灌对粮食生产的作用更加显著。

2.2.2 开发利用地下水为改善农田生态环境提供了重要支持

开发利用地下水为农业提供了可靠的水源，对建立高产稳产农田、发展节水灌溉起到了重要促进的作用。同时，在井渠结合灌区，通过有计划的安排井灌和渠灌的时间和用水比例，有效地控制地下水位，达到既利用地下水又防止土壤盐碱化的目的，起到以灌代排的作用，改善了农田生态环境条件，也为区域生态环境良性循环提供了支持。如宁夏引黄灌区、内蒙河套灌区及陕西泾惠渠、宝鸡峡灌区都曾不同程度地出现过土壤次生化问题，人们通过打井开采浅层地下水，合理调控地下水位，使盐渍灾害得到有效治理。

2.2.3 开发利用地下水为农业、农村发展及农民增收创造了条件

井灌区由于水源保证率较高，经济条件一般较好，在农业、农村发展及农民脱贫致富中发挥了重要作用;由于机井灵活、方便、安全等优点，为生产结构的调整提供了良好的条件，促进了现代农业建设及农村经济的发展;随着农村体制的改革和农业生产结构的调整，井灌为农村发展经济作物和果林提供了可靠水源保证，从而增加了农民的增收。与此同时，农村饮水工程(地下水源)的建设，解决了一些贫困山区人畜饮水的困难问题，为防治地方病、保障供水安全，提高农民的生活水平创造了条件。

2.3 地下水资源是生态环境良性循环的重要控制因子

地下水不仅是一种资源，而且在生态和地质环境中具有不可替代的作用，地表水生态系统和陆地植被都需要地下水的补给和调节。我国西北内陆干旱区，人工绿洲(作物和主要生态建设用林草)和天然绿洲的生长对地下水有很强的依赖性，当地下水位过高时，在强烈的蒸发作用下使溶解于地下水中的盐分在表土聚集，出现土壤盐渍化;而当地下水位过低时，地下水不能通过毛细管上升到植物根系层，导致土壤水分不足，使植被退化和土地沙漠化。除此之外，深层地下水具有维持毅力平衡和塌陷的作用，若承压水压力水头下降过度，将会导致黏土备压缩，产生地面沉降。

3 地下水开发利用中存在的主要问题

地下水资源大规模的开发利用，在支撑社会经济快速发展的同时，也对资源、环境带来了一系列问题，相应也对地下水资源管理和保护提出了严峻的挑战。

3.1 采补失调、地下水资源衰减

据有关统计资料，全国有24个省(自治区、直辖市)存在地下水超采问题。河北省超采面积最大，达66 973 km2，占该省平原区面积的91.6%;超采区面积超过10 000 km2的还有甘肃、河南、山西、山东等四省。全国240个大型、特大型地下水源地中，有53个处于超采状态，年平均超采地下水6.42亿m3。20世纪90年代以来，地下水超采量呈持续上升趋势。

地下水大规模开发、采补失调，导致地下水位持续下降，使地下水位埋深超过接受垂向补给的最佳埋深，相应导致补给量的减少，使地下水资源日益枯竭。我国华北地区已成为世界上最大的降落漏斗群，部分地区含水层几近疏干，地下水资源衰减，导致大量机井报废，造成农田灌溉和农村人畜饮水困难。尤其是一些地方无序开采深层承压水，如不加以严格控制与管理，将存在着承压水濒临枯竭的危险。

3.2 地下水污染、威胁城乡供水安全

由于工业废水和生活污水排放量的增加，以及受农业大量使用农药、化肥的影响，使我国地下水环境受到染。根据中国地质环境监测院资料，全国195座城市监测结果表明，97%的城市地下水受到不同程度污染，40%的城市地下水污染趋势加重;北方17个省会城市中16个污染趋势加重，南方14个省会城市中3个污染趋势加重。目前，我国地下水污染严重的地区主要分布在城镇周围、排污河道两侧、地表污染水体分布区及引污农灌区等，地下水污染呈现由点到面、由浅到深、由城市到农村的扩展趋势。地下水的污染，直接威胁城乡供水安全。

地下水污染与超采互相影响，形成恶性循环。水污染造成的水质性缺水，进一步加剧了对地下水的超采，使地下水漏斗面积不断扩大，地下水水位大幅度下降;地下水位的下降又改变了原有的地下水动力条件，引起地面污水向地下水的倒灌，浅层污水不断向深层流动，地下水水污染向更深层发展，地下水污染的程度不断加重。日益严峻的地下水环境问题已成为社会经济与生态环境可持续发展的制约因素。

3.3 地下水超采、引发生态和环境地质问题

地下水超采指多年平均地下水开采量超过多年平均可开采量、引起地下水为持续下降或出现生态或环境地质问题的现象。地下水超采的实质是破坏了地下水及其赋存介质天然状态下固有的生成—赋存—运动之间的平衡关系，使原有补排平衡关系失调，随之对生态及环境产生了一系列影响。

3.3.1 土地沙化

在内陆干旱区，人工生态林、下游荒漠河岸林及灌丛是绿洲生态环境安全的屏障。这些植被的生长对土壤水分状况和地下水位的变化反映敏感。有研究资料表明，内陆干旱区沙枣生长的最佳地下水位埋深为3 m，梭梭为3～5 m，柽柳为5 m，白刺、沙拐枣为4 m，当地下水位埋深超过最佳地下水位埋深后，土壤水分便会下降，植被根系因吸收不到水分而逐渐衰败，甚至死亡，进而导致土地沙化。如甘肃石羊河流域，由于中上游区大量拦截河川径流、开垦灌溉，使进入下游民勤地区的河川径流量锐减，当地为了维持生活和生产，过量开采地下水，使地下水位大幅度持续下降，导致土地严重沙化、土地弃耕，使之出现了大量"生态难民"。类似的问题在新疆塔里木河流域、甘肃黑河流域都不同程度地出现过，严重影响当地社会经济的可持续发展和生态安全。

3.3.2 海水入侵

海水入侵是海岸地区地下淡水超量开采而造成的海水向陆地流动的现象。据初步统计，我国发生海水入侵的面积已超过了1 500 km2，主要分布在辽宁省的渤海和黄海沿岸、山东省胶东半岛、河北省的秦皇岛市和广西北海市等地的沿海地区;辽宁渤海地区海水入侵面积达700 km2以上，山东胶东半岛地区海水入侵面积达600 km2以上。海水入侵的直接后果是地下淡水的矿化度和氯离子浓度增高，水质变差，从而失去了原有的利用价值。因此，海水入侵不仅减少了地下水的可供水量、加剧了水资源供需矛盾，而且也对饮水安全和生态安全造成了极大危害。

3.3.3 地面沉降

地面沉降是由于开采深层承压地下水，降低了开采含水层的水头压力，从而导致粘土(淤泥)质隔水层及含水层中粘土(淤泥)质透镜体被压缩，引起地面区域性下沉的现象。由于过量开采深层承压水，我国全国沿海河口的三角洲地区、华北和东北平原地区、河谷平原和删减盆地均发生了地面沉降;有40多座城市发生了地面沉降，其中沉降中心累计最大沉降量超过2m的有上海、天津、西安、太原，天津塘沽个别点最大沉降量已达3.1m。地面沉降使原有地面高程下降，降低了防洪标准，加大了洪涝灾害的威胁;同时也使建筑物基础下沉，公路、桥梁开裂，地下管道断裂等，严重影响社会的安全和稳定。

3.3.4 泉水断流

地下水超量开采使地下水位连续大幅度下降，导致泉水流量衰减、甚至断流。如位于甘肃河西走廊东部的石羊河流域，从20世纪60年代开始，中游平原区在大规模开发利用地表水的同时，也在泉水灌区内打井取水，以弥补灌溉水源的不足。受地下水补给量减少及开采量增加双重效应的影响，区域地下水位大幅度下降，进而导致冲洪积扇群带前缘及与之毗邻细土平原的泉水资源量逐年衰减，其中以武威盆地最为明显，50年代已有的291条泉沟到90年代就有230条干涸，泉水溢出带下移2～3 m，泉水资源量从1969年的3.92亿m3减少到1999年的1.04亿 m3，30年削减幅度73.5。除此之外，一些名泉，如济南的趵突泉、太原晋祠泉、敦煌的月牙泉，由于地下水位大幅度下降，泉水溢出量减少甚至断流，使名泉失去了昔日的美景。

3.4 缺乏统一规划和管理、地下水无序开采

水资源是一个统一的自然系统，同属于流域(或区域)水文循环中的地表水和地下水却属于不同的部门管理，导致水源缺乏统一规划和有效监管，由此产生了一些地区流域上下游、部门之间的水资源配置不合理现象。如在大型灌区，灌区只有权经营地表水，而灌区内的地下水却由各行政区的水行政主管部门管理，使灌区地表水与地下水的联合利用很难实现;有些地方尤其是农灌打井的许可制度还很不完善，导致地下水资源无序开发、甚至超量开采;另外，由于井灌成本低，供水及时方便、水质好，能适应农村经济作物适时适量的灌溉要求，受经济利益驱动，农民变渠灌为井灌，盲目打井，随意开采，导致地下水无序开发。

4 地下水资源管理与保护措施

4.1 充分认识地下水资源管理和保护的重要性

“水安则邦安，水兴则邦兴”。地下水是水资源的重要组成部分，由于具有与地表水资源不同的特性，在社会经济发展和生态环境建设中具有不可替代的作用。然而，水资源短缺，地下水污染、地下水超采所引发的生态及环境地质问题日益突出，已成为制约经济社会可持续发展的重要因素。因此，必须从供水安全、生态安全及社会和谐发展的战略高度，充分认识强化地下水资源管理与保护工作的迫切性和重要性，以贯彻国发【2012】3号文件《国务院关于实行最严格的水资源管理制度的意见》为切入点，确实做好地下水资源的管理和保护工作，以地下水资源的可持续利用促进经济社会的可持续发展。

4.2 严格地下水取用水总量控制和水位控制

各地应该根据本区域地下水资源及其开发利用的实际情况，合理确定地下水取用水总量指标及控制性关键水位，实施地下水"取用水总量与关键水位"双重控制的管理模式，以确保地下水资源可持续利用和生态环境安全;划定地下水超采区、地下水宜采区和禁采区，逐步削减地下水超采量，实现地下水采补平衡;严格取水许可和机井建设审批管理，有计划地关停城市自备井，调整和优化地下水开采布局;积极实施回灌补源工程建设，促进水资源的战略储备，实现地下水的高效安全利用。

4.3 加强地下水动态监测网络体系建设

地下水动态是地下水资源变化的重要信息，其监测工作是一项十分重要的社会公益性事业，地下水动态资料是地下水资源的管理和保护重要依据。因此，应该对现有地下水监测井网进行优化布局，加强地下水动态的综合监测，并尽快建立全国地下水污染监测网络和信息系统，实现对重要饮用地下水源水质的实时监控;利用现代信息技术和计算机技术，建立地下水动态监测自动测报系统，实现地下水动态信息的现代化管理，提高地下水动态监测工作的时效性和准确性，并切实提高监测成果的利用效率，增强对地下水资源合理开发、高效利用、科学管理和有效保护工作的指导作用。

4.4 强化地下水质保护和污染防治力度

地下水不同于地表水，一旦受到污染，依靠自身的自净能力很难恢复。因此，地下水的水质保护首先要从预防着手，应该根据不同的水源地形式，认识地下水的污染机理，制定切实可行的地下水质保护措施，如保护区划、污染源治理、水质监测和污染预警等，防止地下水的污染;其次，由于地下水污染治理难度大、时间长、费用高，因此保护地下水免受污染最有效的办法就是切断污染源，为此，必须解决污染物无序排放的问题，做到先处理后排放，并通过法律法规和经济手段督促污染源的治理。除此之外，应加强地下水污染机理和防治技术的攻关，为地下水污染防治提供技术支持。

4.5 完善地下水资源管理和保护的法律法规

地下水资源管理和保护措施的具体实施，必须要有相应的法律法规予以支撑和保障。目前，我国虽然在《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》等法律及相关法规中对地下水资源管理和保护有一些零散的规定，但尚无关于地下水资源管理和保护的专项法律法规，为了使该项工作有法可依，应该尽快制定和出台有关地下水资源管理和保护的相关法律法规，以便通过法律手段规范地下水开发、利用、管理和保护行为，保障最严格水资源管理制度的实施。