北京水文地质工作回顾与展望

吕晓俭（北京市地质矿产勘查开发局，北京 100195）

北京水文地质工作回顾与展望

吕晓俭
（北京市地质矿产勘查开发局，北京 100195）

北京市水文队和勘察院是原地矿部为解决首都供水问题而成立的一支专门从事地下水勘查的地质队伍。60多年来，做了大量的水文地质工作，为首都的城乡供水和经济发展做出了重大贡献。本文简要介绍了北京地区水文地质工作的发展过程，总结了水文地质工作的特点，提出了未来的发展方向。

1　发展阶段的划分

（1）萌芽阶段

系统的水文地质工作是新中国成立后开始的。1955年，原地矿部在北京成立了水文地质工程地质901队（现为北京市水文地质工程地质大队和北京市地质工程勘察院），正式启动了北京地区的水文地质工程地质工作。随着北京城市发展和城市建设对地下水的需求不断增加，极大地刺激了人们对水文地质学的研究，开展了以水文地质普查为主的区域性水文地质调查工作，同时进行了城市供水勘查和农田供水勘查。由于那时对地下水的认识并不是很深，当时大多数人认为水是取之不尽、用之不竭的，成果报告多以定性、描述性为主，如北京市水文地质工程地质综合勘测（普查）等。至1962年前基本完成了北京市12个区县水文地质普查工作，为首都经济建设提供了区域水文地质资料。

（2）奠基阶段

70年代，水文地质工作经历了城镇供水、农田供水水文地质勘察，还包括工业性的专门水文地质勘察以及地下水人工回灌。在此期间，引进了泰斯公式和非稳定流理论和方法，在地下水开采方面，大家开始认识到地下水资源是有限的，开始注重地下水资源的评价，通过发现由于地下水开采不当，造成了地面沉降、含水层枯竭、地下水污染等地质环境问题。开始认识到开采地下水需要在收集、分析地下水数据的基础上，进行合理规划和科学管理。该阶段的勘察成果主要有第三水厂、第八水厂集中供水水源地勘查以及密怀顺平原区开展1：5万城市供水勘察等。

（3）成长阶段

80年代后，地质学在地下水调查中的应用不断深化，包括地球化学，地球物理方法和设备日趋成熟和完善，水文地质学融合了地质学、物理学、力学、化学、数学等多学科研究成果，定量分析、预测方法快速发展，先后做了很多试验模型，包括实体模拟方法和气体分析方法。地下水资源评价从早期的定量计算发展到系统分析、数值分析。该阶段的工作主要为水源地的供水水文地质勘查、地下水资源评价任务。到90年代初提出了应急水源地的概念，例如通州龙旺庄应急水源地勘查等，进行了地下水超采区划分和地下水库研究等工作。

（4）持续发展阶段

2000年后，随着北京城市经济社会的持续发展，人们对地下水的数量和质量的要求越来越高，对生态环境的改善和保护意识也越来越强。这一阶段水工环地质工作从过去的以资源为主转变为资源环境并重。近年来，地下水的生态作用更加得到关注。在地下水监测方面建设完善了平原区地下水环境监测网，在地质灾害方面建立了地面沉降监测网，在能源方面建立了浅层地温能监测网。在地下水资源评价方面，启动了首都地区地下水环境调查评价、地下水污染调查、岩溶水勘查、地下水库建设前期勘查等，工作范围甚至跨越了北京行政界限。这一阶段主要以含水层系统、水文系统、生态系统为主要单元，面对的问题由局部问题转变为全局性问题，由当前问题转变为长远问题和可持续发展的问题，生态学、微生物学、土壤学等学科也在不断交叉、渗透，成为水文地质研究的重要特点，地理信息技术、遥感技术、同位素技术在水文地质工作中的应用和发展更加迅速，而且日趋成熟。

2　水文地质工作特点

从水文地质工作发展的整个过程来看，北京地区的水文地质工作主要有4个特点。

（1）经济社会的发展对地下水资源和健康生态环境的需求，是水文地质工作不断向前推动的主要驱动力。19世纪之前，一些学者纯粹出于对自然的好奇，对水文地质的一些现象做了零星的研究和探讨。真正有意识系统的研究地下水是在人类经济活动日益持续扩大的刺激下，开始延伸和深化。随着人类活动范围的扩大，对资源的开发强度不断增强，水文地质学的理论从观察和解释水循环现象开始，先后提出了地下水稳定流理论、地下水非稳定流理论、地下水系统理论、地下水模型理论、地下水信息系统理论，农业水文地质学、城市水文地质学、污染水文地质学等各种专门水文地质学学科，实际上是经济社会发展推动了水文地质学的发展。

（2）为经济社会提供可持续利用的地下水资源一直是水文地质工作的重要内容。地下水支撑了北京城市的发展，如果没有地下水的支撑，北京城市就发展不到今天。北京城市供水中地下水供水比例一直维持在总供水量的50%～60%。正是由于地下水不易受到污染，而且含有一些对人体有益的矿物质，加上具有巨大的调蓄能力，所以地下水在城市供水中一直占有较高比重，大家还是非常喜欢喝地下水，这点是可以肯定的。为了满足人们对地下水资源的需求，对地下水资源进行评价，历来是水文地质工作重要内容之一。评价初期，地下水资源主要是评价自流井的出水量，后来对水井出水量的定量评价，产生了稳定流理论和非稳定流理论。随着地下水开发利用程度的提高，人们普遍采用均衡法对区域地下水进行定量评价，特别是出现了地下水开采造成的地面沉降等环境地质问题以后，开始采用更精确的数值模拟方法评价地下水，对地下水科学开发提出优化方案。

（3）水文地质工作是从找水起步，从以资源为主，逐渐转变为以资源环境生态并重。近些年北京启动了许多项目，包括水质调查、监测，查明了地下水质的变化，包括污染的机理研究，地下水污染治理的对策，随着人们对生态环境要求的提高，水文地质工作者也开始调查地下水对生态系统的维护作用，开展对有毒物质进行隔离的地质条件研究工作。

（4）水文地质工作不仅是野外调查，还有坚实的理论支撑。水文地质学的理论与水文地质调查技术是充分吸收和借鉴了其他学科的研究成果，在此基础上，发展和完善的，也就是说地下水系统的定量研究充分吸取了现代物理学、化学、数学、系统论、计算机技术、信息技术等学科的最新成果，形成了一门全新独立的、以地下水系统为主要研究对象的边缘学科。

3　展望未来

结合京津冀协同发展，从9个方面提出未来水文地质工作的发展方向。

一是围绕京津冀协同的国家战略发展需求，联合开展水文地质调查。按照生态文明建设和京津冀协同发展的规划要求，地下水资源环境的基础工作需要进一步加强，亟需联合开展京津冀地区1∶5万水文地质调查和地下水资源精细化评价，摸清地下水资源供给能力和安全保障条件。

二是完善地下水监测系统，提高精细化管理水平。在整合优化现有地下水监测设施的基础上，建设覆盖全市乃至京津冀地区的地下水监测系统，为京津冀水资源统一调配管理和提高水资源精细化管理水平提供基础支撑。

三是强化地下水基础研究，建立预测预警机制。开展地下水补给循环规律、污染运移规律研究，选择典型地区实施地下水污染修复示范工程。 开展超量开采地下水引发地质灾害地质环境问题的科学研究，科学制定以地面沉降为约束条件的地下水分层压采方案，建立各种地质隐患对城市基础设施安全和生态环境危害作用的预测预警机制。

四是加强地面沉降和地裂缝监测，强化防灾减灾能力。进一步完善区域地面沉降监测网，逐步实现沉降区的全覆盖，对规划新城、北京新航城、城铁、高铁等重大工程和重点项目，建立监测系统专网，提高监测精度，形成满足防控管理的监测体系。

五是加大地下水涵养力度，建立地下水资源储备制度。采取有序压采和人工回补相结合等多种措施，实现地下水位稳步回升。积极推动地表水、地下水联合调蓄，优化调整地下水开采布局，增强地下水资源战略储备，建立“水银行”，保障非常时期的用水需要。

六是建立地下水资源定期评估机制，每3～5年开展一轮北京市地下水资源环境调查评价，适时掌握地下水资源环境状况及变化趋势，建立地下水动态评价平台，加强预警能力建设。

七是加强地下水数值模拟研究。对于复杂地下水系统，如裂隙岩石中水流问题、岩溶地区大孔隙流问题、多重介质问题等等，均需要研究新的数值模拟方法。

八是加强生态水文地质工作。借助生态学和水文地质学的研究方法，融合两个学科的研究成果，在保持生态多样性的基础上维持地下水水量和水质的均衡，预测地下水水文过程对生态环境的影响效应，实现地下水资源环境的保护与开发。

九是加强地下水信息化与标准化工作。按照统一的标准，建立分布式的地下水监测信息采集、传输、管理、分析和共享一体化工作平台，形成高标准的地下水信息采集系统，建立完善地下水监测信息传输系统和地下水资源管理系统。

4　结语

水文地质工作是北京城市地质工作的重要组成部分，当前北京的水文地质工作正处在改革发展的关键时期，既面临难得的发展机遇，也面对着复杂的挑战局面。在北京水文地质工作步入常态化规划发展的关键时期，需要及时调整发展思路，描绘出未来发展的宏伟蓝图。要树立领域多元化、服务信息化、研究全球化的大地质观、大资源观和大生态观的“三观”理念，为首都的生态文明建设提供全方位的支撑服务。

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.01.001