華北地區(qū)河湖生態(tài)補(bǔ)水與地下水回補(bǔ)的實(shí)踐及效果分析

陳 飛，丁躍元，唐世南，于麗麗,羊 艷

（水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，100120，北京）

華北是我國(guó)水資源嚴(yán)重緊缺的地區(qū)之一。20世紀(jì)70年代以來(lái)，華北地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅速，用水遠(yuǎn)超水資源承載能力，導(dǎo)致河道斷流、湖泊濕地萎縮等生態(tài)問(wèn)題。特別是長(zhǎng)期大規(guī)模開采地下水，造成地下水超采嚴(yán)重、水位持續(xù)下降，引發(fā)地面沉降、海水入侵等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。為治理地下水超采問(wèn)題，改善河湖生態(tài)環(huán)境，近年在綜合采取壓減地下水開采措施的同時(shí)，水利部會(huì)同有關(guān)部門組織有關(guān)省份拓展超采治理思路與途徑，采取更加有效的措施，在地下水超采嚴(yán)重、水源條件具備的地區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)厮?、外調(diào)水、非常規(guī)水等水源條件統(tǒng)籌多水源聯(lián)合調(diào)度，在保障城鄉(xiāng)生活生產(chǎn)正常用水的前提下，通過(guò)對(duì)河湖進(jìn)行清理整治，利用河湖生態(tài)補(bǔ)水入滲回補(bǔ)地下水。本文結(jié)合河湖生態(tài)補(bǔ)水和地下水回補(bǔ)實(shí)踐，分析了華北地區(qū)地下水超采與河道斷流情況，介紹了河湖生態(tài)補(bǔ)水與地下水回補(bǔ)工作實(shí)施的背景與考慮，梳理介紹了近年開展的河湖生態(tài)補(bǔ)水工作，分析了生態(tài)補(bǔ)水與地下水回補(bǔ)的效果。

一、實(shí)施背景與主要考慮

1.實(shí)施背景

（1）地下水超采嚴(yán)重

20世紀(jì)70年代以來(lái)，華北地區(qū)地下水開采量快速增長(zhǎng)，年開采量由70年 代的200億m3增長(zhǎng)至2000年前后最高時(shí)的500億m3左右。2010年華北地區(qū)地下水年超采量達(dá)96億m3，其中京津冀地區(qū)年超采量達(dá)到64.9億m3。由于地下水長(zhǎng)期超采，入不敷出，造成一些地區(qū)地下水水位持續(xù)下降，形成大面積地下水降落漏斗，導(dǎo)致部分地區(qū)地下水資源幾近枯竭，引發(fā)含水層疏干、地面沉降、海水入侵等生態(tài)與地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。2014年以來(lái)，水利部、財(cái)政部等有關(guān)部門與有關(guān)地方政府開展了南水北調(diào)（東、中線）受水區(qū)地下水壓采、地下水超采綜合治理試點(diǎn)等治理行動(dòng)，綜合采取各領(lǐng)域節(jié)水、水源置換、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施，減少地下水開采，并取得初步成效，地下水開采量有所減少，地下水水位下降幅度較未治理區(qū)明顯減小。但因華北地區(qū)地下水超采的長(zhǎng)期性、累積性和結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，其嚴(yán)重超采的情勢(shì)仍然沒(méi)有根本扭轉(zhuǎn)。根據(jù)京津冀最新超采區(qū)評(píng)價(jià)成果，2018年超采量仍達(dá)40.3億m3，地下水水位整體仍然呈下降趨勢(shì)。

（2）河道斷流、湖泊干涸

由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水量大幅度增加，河道生態(tài)水量被嚴(yán)重?cái)D占，使得部分河道斷流，湖泊水面縮減或干涸。如海河流域入海水量由20世紀(jì)50年代的155億m3下降到近16年來(lái)的37億m3左右，湖泊、濕地水面面積減少50%以上，27條主要河流中有23條出現(xiàn)不同程度的斷流或干涸，斷流河長(zhǎng)超過(guò)3 600 km，占23條河流總河長(zhǎng)的51%。其中滹沱河南水北調(diào)中線總干渠（石家莊市中華大街）至滄州市獻(xiàn)縣樞紐段周邊地區(qū)地下水年超采量約8.0億m3，地下水埋深一般為20～45 m；除石家莊市區(qū)段外，河道長(zhǎng)期處于干涸狀態(tài)，斷流已達(dá)40年之久。根據(jù)位于滹沱河下游平原段的北中山水文監(jiān)測(cè)站實(shí)測(cè)資料，在20世紀(jì)60年代，滹沱河長(zhǎng)年有水且流量較大，自70年代起，流量急速下降，70年代徑流量較60年代下降了78.4%，80年代徑流量較60年代下降了89.9%，90年代以后，僅在洪水年份有過(guò)較大過(guò)流，其他時(shí)間幾乎完全干涸斷流。

2.主要考慮

（1）水源條件

具備水源是實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水的前提條件。華北地區(qū)屬于水資源嚴(yán)重緊缺地區(qū)，水資源供需矛盾突出。2014年南水北調(diào)中線一期工程建成通水，為河湖生態(tài)補(bǔ)水提供了可能水源條件選擇，尤其是在受水區(qū)工業(yè)和生活用水尚未全部消納引江水量前，工程供水能力尚未全部達(dá)效，通過(guò)加快完善配套工程與科學(xué)調(diào)度，在保障正常供水目標(biāo)需求的前提下，充分挖掘利用剩余供水能力，可為受水區(qū)河湖水系進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，通過(guò)入滲回補(bǔ)地下水，治理地下水超采。另外，還可以根據(jù)丹江口水庫(kù)水源條件和來(lái)水情況，充分利用汛前棄水和汛期洪水，相機(jī)盡可能多地向受水區(qū)調(diào)水，增加生態(tài)補(bǔ)水量，回補(bǔ)地下水。這也是南水北調(diào)工程規(guī)劃的重要目標(biāo)。以河北省為例，南水北調(diào)中線一期工程分配給河北省的水量為34.7億m3，扣除干線沿途損失，凈調(diào)水量為30.4億m3（見(jiàn)圖1）。受管網(wǎng)配套工程建設(shè)、節(jié)水水平提高等因素影響，受水區(qū)工業(yè)和生活消納水量暫時(shí)達(dá)不到分配水量，因此，未消納水量可通過(guò)中線一期工程總干渠布設(shè)的退水閘，向沿線的滹沱河、滏陽(yáng)河、南拒馬河等河流實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水。

另外，南水北調(diào)工程通水以來(lái)，調(diào)入受水區(qū)的引江水將置換出原城市和工業(yè)擠占農(nóng)業(yè)的當(dāng)?shù)氐乇硭?。這些地表水除部分退還給農(nóng)業(yè)灌溉、用于替代超采區(qū)農(nóng)業(yè)開采的地下水外，還有部分水量可用于生態(tài)補(bǔ)水。上游水庫(kù)汛前棄水和汛期洪水也成為下游河湖生態(tài)補(bǔ)水的可用水源。

（2）河道清理整治

由于長(zhǎng)期干涸斷流，華北地區(qū)尤其是京津冀地區(qū)，一些河道內(nèi)垃圾堆棄遍布，“四亂”問(wèn)題突出。若不清理規(guī)整實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水，一方面會(huì)因河道不暢難以達(dá)到補(bǔ)水效果，并給沿岸帶來(lái)安全隱患；另一方面可能會(huì)污染補(bǔ)水水質(zhì)，進(jìn)而污染地下水。2018年，水利部部署開展全國(guó)河湖“清四亂”專項(xiàng)行動(dòng)，針對(duì)河道廢棄砂坑遍布、河槽不規(guī)整、河床裸露破碎、河流生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重受損等問(wèn)題，落實(shí)地方各級(jí)主體責(zé)任，充分發(fā)揮各級(jí)河長(zhǎng)湖長(zhǎng)作用，清潔河湖，推進(jìn)河道主槽和灘地清理，清除河道內(nèi)垃圾、障礙物、違章建筑等，對(duì)輸水受阻河段進(jìn)行規(guī)整，實(shí)現(xiàn)河道清潔通暢，滿足實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水條件。如滹沱河實(shí)施清理整治，累計(jì)清理垃圾45萬(wàn)m3，清理違章建筑44處，整治非法采砂12處，封堵非法排污口2個(gè)；滏陽(yáng)河累計(jì)清理垃圾57.1萬(wàn)m3，清 理 違 章 建 筑56處，封堵整治排水（污）口415個(gè)；南拒馬河累計(jì)清理垃圾2萬(wàn)m3，清理違章建筑10處。

二、補(bǔ)水實(shí)踐與初步效果

1.生態(tài)補(bǔ)水實(shí)施

（1）河湖地下水回補(bǔ)試點(diǎn)

在總結(jié)2014—2016年河北省地下水超采綜合治理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步加大河北省地下水超采治理力度，水利部、河北省于2018年8月編制印發(fā)了《華北地下水超采綜合治理河湖地下水回補(bǔ)試點(diǎn)方案》，選擇滹沱河、滏陽(yáng)河、南拒馬河三條典型河流，開展了河湖地下水回補(bǔ)試點(diǎn)。試點(diǎn)以實(shí)施河湖生態(tài)補(bǔ)水入滲回補(bǔ)地下水、治理超采，并兼顧恢復(fù)河流生態(tài)為目標(biāo)，具體措施包括：一是實(shí)施河道清潔行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)河道清潔通暢，并采取適宜的生態(tài)措施，恢復(fù)河道生態(tài)環(huán)境。二是根據(jù)上游水庫(kù)蓄水、南水北調(diào)中線等水源條件，統(tǒng)籌水資源調(diào)配，為試點(diǎn)河段實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水。三是加強(qiáng)河道巡查與管護(hù)，嚴(yán)控沿程取水、排污，嚴(yán)禁亂挖濫采，確保輸水安全。3條試點(diǎn)河流自2018年9月13日開始補(bǔ)水，采取先期大流量貫通河段，后期小流量維持全河段有水、穩(wěn)定入滲的控制方式，截至2019年8月底，累計(jì)補(bǔ)水量達(dá)13.2億m3，其中南水北調(diào)中線補(bǔ)水8.7億m3。

圖1河北省南水北調(diào)中線分配水量與消納情況

（2）年度常態(tài)化生態(tài)補(bǔ)水

在開展河湖地下水回補(bǔ)試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)《華北地區(qū)地下水超采綜合治理行動(dòng)方案》安排，將補(bǔ)水范圍擴(kuò)大至京津冀地區(qū)的22條（個(gè)）河湖，包括滹沱河、滏陽(yáng)河、南拒馬河、北拒馬河、潮白河、北運(yùn)河、永定河、瀑河、唐河、潴龍河、泜河、七里河、漳河、衛(wèi)河、南運(yùn)河等15條河流和白洋淀、衡水湖、南大港、七里海、大黃堡洼、北大港、團(tuán)泊洼等7個(gè)湖泊。補(bǔ)水水源除利用好南水北調(diào)東中線工程、上游水庫(kù)以及再生水等外，還充分利用引黃等工程，增加了引黃、引灤等水源，實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水。目前，22條（個(gè)）河湖生態(tài)補(bǔ)水已實(shí)施2年。

2019年，水利部印發(fā)了《2019年度河湖生態(tài)補(bǔ)水方案及試點(diǎn)河段后續(xù)補(bǔ)水計(jì)劃》，針對(duì)漢江及治理范圍內(nèi)較為不利的降水來(lái)水形勢(shì)和水源條件，要求在確保安全的前提下，加強(qiáng)水資源優(yōu)化配置和科學(xué)調(diào)度，千方百計(jì)增加水資源補(bǔ)給。經(jīng)過(guò)各方努力，2019年共向21條（個(gè)）河湖實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水34.9億m3，為計(jì)劃的158%，超額完成計(jì)劃補(bǔ)水量，其中南水北調(diào)中線工程生態(tài)補(bǔ)水8.6億m3，南水北調(diào)東線應(yīng)急北延工程生態(tài)補(bǔ)水0.6億m3，當(dāng)?shù)厮畮?kù)生態(tài)補(bǔ)水13.1億m3，引黃生態(tài)補(bǔ)水3.4億m3，引灤生態(tài)補(bǔ)水2.3億m3，其他水源補(bǔ)水7.0億m3。

2020年，水利部印發(fā)2020年度河湖生態(tài)補(bǔ)水方案以及補(bǔ)充方案，統(tǒng)籌利用南水北調(diào)、引黃、引灤、當(dāng)?shù)厮畮?kù)、沿河再生水及其他水源向京津冀22條（個(gè)）河湖實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水44.2億m3，完成年度補(bǔ)水目標(biāo)的133%，其中南水北調(diào)工程生態(tài)補(bǔ)水17.0億m3，當(dāng)?shù)厮畮?kù)生態(tài)補(bǔ)水7.7億m3，引黃生態(tài)補(bǔ)水5.2億m3，引灤生態(tài)補(bǔ)水0.7億m3，其他水源補(bǔ)水13.7億m3。滹沱河、滏陽(yáng)河、南拒馬河、永定河、七里河—順?biāo)?、唐河、沙河—潴龍河、北拒馬河—白溝河等8條常態(tài)化補(bǔ)水河流及白洋淀合計(jì)補(bǔ)水21.6億m3，完成年度任務(wù)的149%。

2.初步效果分析

開展河湖生態(tài)補(bǔ)水，利用河湖入滲可有效補(bǔ)給地下水，治理地下水超采，同時(shí)也可有效改善河湖生態(tài)環(huán)境。以河湖地下水回補(bǔ)試點(diǎn)為例，自2018年9月啟動(dòng)補(bǔ)水，至2019年8月底試點(diǎn)結(jié)束，共向滹沱河、滏陽(yáng)河、南拒馬河3條河流的試點(diǎn)河段累計(jì)補(bǔ)水13.2億m3，補(bǔ)水期間形成最大補(bǔ)水河長(zhǎng)477 km、最大水面面積46 km2，3條試點(diǎn)河段共入滲水量約9.5億m3，地下水回補(bǔ)影響范圍達(dá)到河道兩側(cè)近12 km。與補(bǔ)水前（2018年9月13日）相比，2019年2月中旬試點(diǎn)河段兩側(cè)10 km范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)井地下水水位平均回升效果最為明顯，平均回升幅度為1.62 m，地下水水位上升（上升幅度＞0.5 m）、穩(wěn)定（水位變幅±0.5 m）、下降（下降幅度＞0.5 m）的面積比例分別為95%、1%和4%。補(bǔ)水后河道與地下水水質(zhì)有所改善，試點(diǎn)河段11個(gè)地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面中，有8個(gè)斷面水質(zhì)類別有所改善，3個(gè)斷面水質(zhì)類別基本穩(wěn)定；試點(diǎn)河段周邊61眼國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)井水質(zhì)數(shù)據(jù)顯示，補(bǔ)水后Ⅳ、Ⅴ類水質(zhì)監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)減少了7眼，南拒馬河周邊Ⅴ類水質(zhì)監(jiān)測(cè)井全部消失。補(bǔ)水河段生態(tài)功能有所恢復(fù)，試點(diǎn)河段魚類增加4種，底棲動(dòng)物增加6～10種，浮游植物增加5～9種，浮游動(dòng)物增加8～15種，岸邊植被增多，水生態(tài)空間增加。開展的河湖生態(tài)補(bǔ)水社會(huì)影響調(diào)查表明，受訪群眾對(duì)生態(tài)補(bǔ)水反響良好。

河湖生態(tài)補(bǔ)水線路圖

2019年實(shí)施大范圍生態(tài)補(bǔ)水后，根據(jù)國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程與京津冀三?。ㄖ陛犑校┳越ü灿?jì)3 665眼地下水監(jiān)測(cè)井監(jiān)測(cè)資料，在降水偏枯的情況下，2019年12月底京津冀平原區(qū)地下水水位較2018年同期總體仍在下降，但降幅與枯水年份（2014年）相比明顯減緩；部分地區(qū)水位止跌回升。京津冀平原地區(qū)淺層地下水水位平均下降0.62 m，其中回升、穩(wěn)定、下降的面積比例分別為12%、43%和45%。河北下降0.81 m，天津維持基本穩(wěn)定，北京回升0.66 m。京津冀平原區(qū)深層承壓水水位平均下降1.62 m，其中回升、穩(wěn)定、下降的面積比例分別為14%、23%和63%。河北下降2.04 m，天津回升1.14 m。與治理前同為枯水年的2014年相比，2019年地下水水位下降幅度明顯減小，2014年河北省平原區(qū)淺層地下水水位平均下降1.18 m，深層承壓水水位平均下降8.35 m。邯鄲、邢臺(tái)、石家莊、保定、衡水、滄州、廊坊、唐山等地市地下水下降幅度均減小。

三、結(jié) 論

華北地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水遠(yuǎn)超過(guò)水資源承載能力，造成地下水嚴(yán)重超采，導(dǎo)致河湖干涸斷流，給保障區(qū)域水安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)極大風(fēng)險(xiǎn)。利用上游水庫(kù)蓄水、引黃水以及南水北調(diào)受水區(qū)城市暫未消納的引江水，在河道完成清理整治的前提下實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水或相機(jī)生態(tài)補(bǔ)水，是治理地下水超采、改善河湖生態(tài)環(huán)境的有效舉措。

水利部會(huì)同有關(guān)部門與地方政府，在開展河湖地下水回補(bǔ)試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將生態(tài)補(bǔ)水范圍擴(kuò)大至華北地區(qū)22條（個(gè)）河湖，通過(guò)加強(qiáng)水量調(diào)度，克服降水來(lái)水變化等不利影響，超額完成了年度補(bǔ)水任務(wù)，地下水超采治理效果初步顯現(xiàn)，地下水水位下降幅度較治理前明顯減小，部分地區(qū)地下水水位止跌回升。

通過(guò)河湖生態(tài)補(bǔ)水入滲可有效補(bǔ)給地下水，是治理地下水超采，并兼顧河湖生態(tài)環(huán)境改善的有效措施。 ■