海河流域城市地下水资源持续利用状况研究

付 贵

(河北省沧州水文水资源勘测局，河北 沧州 061000)

海河流域城市地下水资源持续利用状况研究

付 贵

(河北省沧州水文水资源勘测局，河北 沧州 061000)

根据城市地下水的组合特点，将海河流域城市细化为为三个平原，即滨海平原、中部平原、山前平原，而后选择天津市、石家庄市、沧州市、唐山市以及衡水市这几个具有代表性的城市，作为此次研究对象，通过压力状态响应概念模型，深入分析不同城市地下水资源持续利用的状况，研究发现，针对此次所选择的几个典型城市，大部分都存在着地下水资源压力过大，水资源状况不够规律等现象，于地下水系统而言，自然环境的影响较大，存在着人为控制不力等问题。

海河流域；水资源持续利用；城市地下水；压力状态响应概念模型

海河流域的缺水状况十分的严重，城市生活用水、工业用水以及流域农业用水，大部分都是来源于地下水，这对于海河流域经济发展而言，有着十分重要的作用和意义。

文章以海河流域观念作为出发点，对海河流域平原地区的城市分布、城市地下水资源需求特征进行了系统化的分析，进而细化了地下水组合类型、城市分布类型，选择天津市、石家庄市、沧州市、唐山市以及衡水市这几个具有代表性的城市，作为此次研究对象，通过合理的概念分析模型，探讨探究海河流域城市地下水持续利用的状况以及存在的问题，期望为海河流域城市地下水资源的管理、恢复提供有效参考。

1 海河流域城市以及地下水资源状况分析

根据城市地下水的组合特点，将海河流域城市细化为为3个平原，即滨海平原、中部平原、山前平原。其中，山前平原类型之中的城市，大部分都位于太行山地带、燕山山麓一带，主要有保定市、石家庄市、邢台市、唐山市以及北京等一系列二线城市、一线城市，山前平原这一去的水资源都为淡水，该区域具有良好的垂向水力联系、多元化补给，水质量状况良好，排水顺畅，其水资源非常的丰富。山前平原之中的不同城市，在开采地下水资源时，主要以第一、第二含水组为主。

中部平原区域的城市，大部分都位于冲湖积平原以及海河流域中部的冲积一带，主要包括沧州市、衡水市以及廊坊市等几个具有代表性的城市，在中部冲积这一带，以咸水为主，该区域的渗流力度较低，水利坡度较小，具有高度的蒸发力，主要以垂向水循环交替为主，存在淡水、咸水两种，地下水资源状况较为普通。

中部平原区域之中的大部分城市，其规模都一般，最大的特点在于密度大，主要以第一含水组、第三含水组、地下深层淡水开采为主，自从打破地下水采补关系以来，加快发展了当地城市的发展以及农业灌溉。

滨海平原区域之中的城市，大多数都位于海积平原、滨海冲击，主要代表城市有秦皇岛、天津市等等。滨海平原地区的水利坡度较小，地质较为平坦，倒水系数<50m2/d，基本以咸水为主，有部分地段的咸水分布区，含有淡水透镜体，地下深层水资源系统以淡水为主。

在滨海平原之中，排水不够顺畅，蒸发力度较强，水质状况较差，地下水埋深小，矿化程度较高，地下水资源不足。在滨海平原区域这一带城市之中，其地下水开采大部分都以深层地下淡水为主，对有限的地下浅层微咸水、淡水，有进行充分利用，但是因为地下水资源不足，开采有限，难以满足需求，因此，在滨海平原地区，针对于地下水资源开采所导致的环境问题，发生的比较早。

为针对性予以研究海河流域城市地下水资源持续利用状况，在文章研究中，在滨海平原、中部平原、山前平原这几个类型之中，分别选择了其中最具有代表性的几个城市，即天津市、石家庄市、沧州市、唐山市以及衡水市，作为此次研究对象。

2 海河流域代表性城市地下水资源持续利用状况评价

2.1 评价模型

压力状态相应概念模型，即PSR，这一模型在国际上，使用范围较广，主要用于评价地区、国家可持续发展水平。压力状态相应概念模型之中的压力，即是指导致发展不可持续的一些相关因素，即主要包括消费模式、人类活动、经济系统等，状态即是指在城市、国家可持续发展期间，不同系统所表现出来的状况，响应即是指人类促进可持续发展所实施的一些举措。在压力状态相应概念模型之下，主要突出了环境受压与环境退化之间的发生、原因，于可持续发展的环境目标，有着极大的关联。

因此，在国际上，也容易被接受。所以，文章通过压力状态响应概念模型的应用，以此来评价城市地下水资源可持续利用状况，是切实可行的。

2.2 底下水在“压力-状态-响应”模型前提下的评价指标

近几年地下水资源受到人类社会经济活动的影响较大，并且该影响还在继续扩大。因此，此研究中会将地下水系统和人类社会经济系统的关系，即“压力-状态-响应”的循环性关系作为重点内容，在此基础上构建评价指标系统，见表1。

3 结果分析

3.1 地下水资源的压力

本研究选择了五个城市来分析浅层地下水资源的情况，分别是石家庄市、唐山市、衡水市、沧州市以及天津市，见图1。

表1 地下水评价指标体系

图1 地下水资源基本状况的对比

由图1可知，地下水资源压力有小到大的顺序为：唐山市<石家庄市<衡水市<沧州市<天津市。地处滨海地区的天津市面临的地下水压力最大，地处中部平原的沦州、衡水次之、地下水资源系统压力最小的是地处山前平原的唐山市与石家庄市。随着社会经济的发展，地下水资源与地表水资源都出现了供需矛盾，尤其近几年该矛盾更加突出，上述城市中的年缺水量甚至超过了50%。根据2014年上半年的水资源供需情况调查，除天津市以外的4个城市的水资源供需比分别是0.38、0.49、0.37、0.35，已经达到严重缺水程度。基于此种情况，开发地下水就成了缓解缺水压力的重要手段，但地下水开发过度也为城市带来了潜在安全隐患。此外，地下水资源系统压力可以分为污染和资源两种类型的压力。在资源胁迫型压力具体体现在城市化扩大、经济快速发展所带来的地下水压力以及人口增长造成耗水量增加。污染胁迫型压力是基于经济、人口等正常运行情况给地下水带来的污染所造成的，直接影响了地下水资源的质量。各个城市都有程度不同的地下水污染情况，上述五个城市中，总硬度污染最为严重的是石家庄市， 高达64%；在衡水、沧州城市中，氟化物污染最为严重，污染率分别是17%与73%。唐山地下水主要是因为六价铬污染造成的。五个城市中均出现了上述两种类型的压力，增强城市地下水资源系统压力。

3.2 地下水资源的状态

地下水资源系统在城市发展过程中所承受的压力越来越大，加上资源的过渡开发，地下水资源情况成不断恶化。如地下水位大面积持续下降。根据调查结果显示，浅层地下水位的埋藏深度从山前平原到中部平原再到滨海地区逐渐缩小。沧州、衡水、唐山、石家庄的水位埋藏深度分别是3.54m、4.24m、17.58m、33.39m，埋藏的深度在不断延伸。同时，山前平原到滨海地区有较大面积的地下水位降落漏斗，并且紧紧环绕着城市。上述五个城市均有地下水位降落漏斗，这5个城市分别处于5个漏斗的中心，不同城市漏斗呈现出不同的垂直、水平发展态势。

地处山前平原的唐山、石家庄呈现出串珠式发展，深层地下水在朝着中部平原方向片状延伸，并有大型复合漏斗的发展趋势。其他3个城市分别是3个地下水位漏斗的中心。在资源胁迫型和污染胁迫型压力的影响下，地下水位不仅出现了降落，在水量、水质、地质方面均出现了失衡现象。在上述5个城市中还出现了淡水咸化、地面不均匀沉降、海水倒灌等问题。

3.3 地下水资源的响应

结合PSK概念模型的相关理论，上述有关地下水系统的种种状态的改变，会对人类的社会活动以及经济活动产生直接的影响，而社会系统以及经济系统对其进行调整的种种措施，则统一称之为社会系统以及经济系统对地下水资源形成的相应。通过这一系列的响应，能够很好的恢复系统的状态平衡，并且还能进一步的将正、负两种反馈的类型很好的区分开。根据海河流域城市地下水资源系统中实际完全超采的现象，只要是有利于恢复城市地下水的经济措施、技术措施、工程措施以及政策措施等，都应将其视为正向反馈相应。因而从这一层面上来说，响应实际上涉及到了非常广泛的范围和领域。为了使讨论获得更高的针对性，对五座城市的域外引水以及超采控制的情况进行了选择性的分析。结果发现，为了有效的应对水资源紧张的情况，这些城市均采用了引水工程来解决这一问题。其中，天津市通过该工程引用了黄河以及滦河水；沧州大浪淀采用了八大浪淀水库工程以及引黄河水的水库工程；衡水湖采用加大扩建蓄水工程；唐山市采用了引滦供水工程；黄壁庄水库工程以及石家庄采用了引岗南水库。对于能够将地下水资源眼里直接减轻的控制超采的措施而言，各个城市具有不同的情况。

3.4 地下水资源总体评价

海河流域城市地下水资源的利用具有悠久的历史，且不同的城市在地下水资源利用上形成了不同的模式。对于平原山前城市，例如石家庄来说，先是城市内域地下水的超采，然后慢慢发展为采集城市外域的地下水，但是这样一来就必须牺牲一些农业，并依靠山区的水库来加以有效的维持。在中东部的平原城市，例如衡水市以及沧州等，也由原来的引用地表水，逐渐转变成了地下水的开发。到目前为止，主要就是引用黄河水以及开采大量的深层地下水。在天津等滨海城市，在20世纪50年代，就已经对地下水开始了大量开采，其中主要开采的是深层的地下水。总体而言，讨论中所涉及到的城市，均存在地下水资源引用压力较大的特点，且相应的水资源的状态以及系统等非常紊乱。

4 总 结

综上所述，在海河流域城市地下水资源持续利用状况研究的过程中，可以看出，地下水资源已经成为了影响平原城市发展的关键因素。在分析地下水资源持续利用影响因素的过程中，还存在一定的局限性，因而对于城市地下水资源持续利用中的复杂关系还需进一步的研究。

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1007-7596(2016)12-0044-03

2016-11-22

付贵(1984-)，男，河北沧州人，工程师，从事水文测验，城市水文，地下水，水资源论证与研究工作。

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