埋藏于地下的水资源宝藏知多少

  ——中国地质调查局水文地质与水资源调查计划首席科学家李文鹏访谈

  ◎  本报记者 潘冰

  提起水资源,你会想到什么?是奔腾不息的长江、黄河?还是浩瀚广袤的大洋?其实,在地表以下还隐藏一种重要的、与我们生活息息相关的水资源——地下水。2021年,自然资源部中国地质调查局首次完成全国地下水储存量评价。总储存量约52.1万亿立方米、北方地下淡水总储存量占全国的95%、地下咸水储存量14.7万亿立方米……面对一组组数据,社会公众既欣喜又陌生。为此,《中国矿业报》记者专门采访了中国地质调查局水文地质与水资源调查计划首席科学家李文鹏,揭开地下水资源的神秘面纱。

  《中国矿业报》:地下水在国民经济社会发展中扮演什么样的角色?

  李文鹏:地下水是水资源的重要组成部分。与地表水相比,地下水分布更广、储存量更大,具有动态稳定、不易污染、总体水质优良、综合开发成本低等优点。

  在我国干旱、半干旱的华北、西北地区,地下水往往是主要的、甚至是唯一的供水水源。21世纪初,河北省的供水量中地下水占80%以上,北京、山西、河南、山东等地也达到50%~70%。近年来,随着北方地下水压采政策的不断落实和深入,地下水供水比例有所减少,但河北、河南、内蒙古、黑龙江等省仍超过40%。

  《中国矿业报》:为什么要开展全国地下水储存量评价?这项70年来首次查明的数据是怎样得出的?

  李文鹏:地下水储存量是某一时刻赋存于潜水面以下含水层系统中水体的量,是水循环过程中长期累积形成的储存资源,反映了水资源禀赋,是自然资源资产的重要组成,也是重要的国情数据。其空间分布和可更新能力,是地下水可持续开采量评价的重要基础,为地表水-地下水优化配置、地下水应急水源地规划、地下水资源战略储备及水资源确权登记与资产管理等提供了基础依据。

  地下水储存量的计算需要有较高精度的水文地质基础工作支撑。受水文地质调查工作程度、地下水动态监测的覆盖程度和信息化等因素影响,以往我国仅在局部地区、不同时间开展过地下水储存量评价。近年来,在自然资源部统一领导下,中国地质调查局建立了覆盖全国主要平原盆地和重要生态脆弱区的地下水监测网络,开展了全国地下水资源年度评价和周期评价,建立了全国-流域-省级地下水资源调查-监测-评价-区划的技术业务体系、组织结构体系、人才队伍体系、条件保障体系和协调合作新机制——这些工作为全国地下水储存量评价提供了保障。

  2021年,中国地质调查局整理分析了我国近70年水文地质工作成果,基于669万平方千米1∶20万、275万平方千米1∶10万、115万平方千米1∶5万等区域水文地质调查成果,20余处地下水均衡试验场观测研究和前两轮全国地下水资源评价成果,以及6.8万个水文地质钻孔勘查数据和石油深部勘查数据,建立了全国894个地下水资源评价单元的水文地质结构模型,确定了平原盆地、山间盆地和河谷区、岩溶区及基岩山区不同地区可更新和难以更新储存量的评价方法,使用了6.0万处泉口流量数据和7.6万条地下水位监测数据,以大型平原盆地、山间盆地、河谷区、岩溶区为重点评价区,首次实现了全国地下资源储存量评价。

  《中国矿业报》:此次评价结果显示,我国北方地下淡水总储存量约为35.5万亿立方米,占全国的95%;南方地下淡水总储存量约为1.9万亿立方米。北方地下淡水比南方多,且占绝对比重,这似乎与公众概念相反,应如何理解?

  李文鹏:南方湿润多雨,北方干旱少雨,地下水南多北少,这是从地下水资源量,即地下水年度补给量的角度理解,并没有问题。而地下水储存量表征的是地下水的历史储量,是水循环过程中长期累积形成的储存资源。

  地下水储存在含水层中。西北、东北、华北等北方地区平原区面积广阔,含水层为松散孔隙含水层,分布广,厚度大,地下水流动速度缓慢,储存能力强。因此,尽管年度增量少,但历经漫长的逐年累积,储存了大量的地下水,可为应对突发缺水事件和持续干旱提供可靠的水源战略储备。同时也要注意,北方地区虽然地下水储存量大,但多为难以更新的资源,消耗一部分就减少一部分,过量开采甚至会引发地面沉降等生态环境问题。

  南方地区以岩溶孔洞含水层为主,地下水流动速度快,与地表水之间的转化非常积极,难以储存,因此地下水储存量少。

  《中国矿业报》:能否举例说明,地下水储存量评价成果是如何应用于地表水-地下水优化调度、地下水战略储备区划等领域的呢?

  李文鹏:在地表水-地下水优化调度方面,以东北三江平原为例。三江平原是我国重要的商品粮基地,对保障国家粮食安全具有重要意义,大量种植水稻导致地下水过量开采,水位持续下降,储存量不断减少。通过地下水储存量评价和水平衡分析,结合水文地质调查和人工回灌等试验手段,研究人员提出了保障粮食产量和生态系统健康的地表水-地下水优化调度建议,通过增加黑龙江、松花江、乌苏里江地表水引水量,减少地下水开采量,逐步恢复地下水储存量,使“三江连通”水利工程充分发挥了效益。

  在地下水战略储备区划定方面,比如,为支撑全国国土空间规划编制,我们依据全国水文地质调查基础资料和地下水储存量评价成果,按照“存得入、蓄得住、储量大、水质好”的原则,基于华北平原、东北平原、鄂尔多斯盆地、河西走廊、准噶尔盆地、柴达木盆地、长江中下游平原区、西南岩溶地区等主要平原盆地区含水层特征,划定了38个国家级地下水战略储备区,成为国土空间规划水安全保障的重要指标。

  《中国矿业报》:请您谈谈地下水储存量的变动与区域水平衡的关系?

  李文鹏:某一时期内地下水补给量与排泄量的差异造成该时期地下水储存量的变化。地下水补给量、排泄量的组成和关系,以及地下水位、地下水储存量变化产生的生态环境问题和原因分析,是区域水平衡研究的主要内容。

  举例来说,因2021年汛期的强降水过程和地下水超采综合治理,华北平原地下水储存量净增17.1亿立方米,其中浅层地下水增加32.4亿立方米,但深层地下水减少15.3亿立方米。

  强降水过程增加了地下水的补给,地下水超采综合治理减少了地下水的排泄,在二者的共同作用下,地下水储存量增加。其中,浅层地下水与地表距离近,通过松散的包气带与地表水和降水发生水力联系,容易接受降水等资源的补给,同时华北平原浅层地下水不是中东部地下水开采的主要对象,因此浅层地下水储存量增加明显;深层地下水与地表距离远,并且被黏性土层等不易透水的隔水层阻隔,难以接受降水的补给,同时华北平原深层地下水是中东部地下水开采的主要对象,因此深层地下水储存量减少。

  《中国矿业报》:地下水监测站网在水资源调查和地下水储存量评价中发挥着什么作用?如何进一步完善地下水监测站网建设?

  李文鹏:由地下水监测获取的地下水位、水质数据,是水资源调查的重要成果数据,是地下水储存量评价的核心基础数据。

  目前,全国地下水监测站网日趋完善。在国家地下水监测工程20469个自动监测站点基础上,去年利用机民井完成5.6万点地下水位统测,地下水测点数增至约7.6万个,监测覆盖面积拓展到740万平方千米,填补了青藏高原、三江源等重要生态脆弱区,秦岭和祁连山等水源涵养区,塔克拉玛干沙漠等极度干旱区的监测空白,基本实现了除高寒、高海拔、高起伏等地区外的可测陆域范围全覆盖。不过,目前仍存在以下问题,一是各相关部委协同工作仍需要进一步加强,地下水监测站网建设亟需统一规划;二是在生态脆弱区和生态功能保护区,人口密集区、粮食主产区和重要能源基地,地质环境问题突出地区,监测密度和自动化监控能力不足,制约了地下水监测的支撑服务能力。

  下一步,我们将致力于完成全国地下水监测站网规划,加快推进国家地下水监测工程扩建立项申报工作,加强青藏高原、三江源、祁连山、秦岭、高原湖泊等生态脆弱区和水源涵养区地下水监测网络建设;会同水利、生态环境、气象、农业农村等相关行业的管理部门,推进水资源监测网络规划建设,力争“十四五”期间完成全国水资源监测网在国家立项。

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