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華北地下水超采綜合治理過(guò)程中，明晰華北地區(qū)“有多少水、能用多少水、用了多少水、超用多少水、限用多少水”等是影響治理成效的關(guān)鍵問(wèn)題。地下水評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)技術(shù)、監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)、開采計(jì)量技術(shù)、量位雙控技術(shù)等，為解決上述關(guān)鍵問(wèn)題及華北地下水長(zhǎng)效保護(hù)提供了保障。

地下水超采治理的關(guān)鍵支撐技術(shù)

華北地區(qū)地下水超采問(wèn)題從20世紀(jì)80年代初現(xiàn)，超采歷史持續(xù)至今已有近40年，其超采面積廣，累積超采量大，超采治理工作任重道遠(yuǎn)。為全面實(shí)現(xiàn)華北地區(qū)地下水采補(bǔ)平衡的目標(biāo)，在中央和地方重視、各級(jí)部門密切配合、各項(xiàng)綜合治理措施切實(shí)投入之外，亟須圍繞華北地區(qū)“有多少水、能用多少水、用了多少水、超用多少水、限用多少水”等實(shí)踐問(wèn)題，在技術(shù)上做好支撐。
相比地表水資源，地下水監(jiān)管難度更大，技術(shù)要求更高，一是地下水埋藏于地下，存在明顯的空間異質(zhì)性，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)難度大；二是地下水資源的形成轉(zhuǎn)化過(guò)程和機(jī)制復(fù)雜，對(duì)其數(shù)量和分布定量困難；三是地下水資源開采利用分散，對(duì)其進(jìn)行計(jì)量和管理困難；四是地下水運(yùn)動(dòng)緩慢，對(duì)外界變化的響應(yīng)滯后，且與生態(tài)環(huán)境作用關(guān)系緊密，地下水系統(tǒng)一旦失衡修復(fù)起來(lái)十分困難。這就要求對(duì)地下水從監(jiān)測(cè)預(yù)警、開采計(jì)量、評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)、有效管控四個(gè)方面形成立體化的技術(shù)支撐體系。

1.地下水評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)技術(shù)
 華北地區(qū)“有多少水、能用多少水”，需要通過(guò)地下水資源評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)科學(xué)確定。華北平原區(qū)位于半干旱半濕潤(rùn)區(qū)，地下水資源主要來(lái)自降水入滲補(bǔ)給，少部分來(lái)自山前側(cè)滲和河道滲漏。在當(dāng)前氣候變化、下墊面變化和人類長(zhǎng)期活動(dòng)影響下，華北平原地下水循環(huán)補(bǔ)給機(jī)制發(fā)生了顯著變化，近些年大規(guī)模的超采綜合治理又為地下水循環(huán)演變?cè)鎏砹溯^大的變數(shù)。當(dāng)前超采綜合治理的各項(xiàng)措施除水源置換外，大部分為農(nóng)業(yè)節(jié)水工程與種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等，一方面雖然有效減少了地下水開采量，但另一方面也必然對(duì)地下水補(bǔ)給過(guò)程和補(bǔ)給數(shù)量造成顯著影響?？茖W(xué)原理上，地下水超采的減少量取決于地下水開采與補(bǔ)給兩方面，地下水超采綜合治理若只關(guān)注開采量的減少，將開采的減少量等同于超采的減少量，而忽視了補(bǔ)給量的衰減，這種認(rèn)識(shí)是片面的。
長(zhǎng)期以來(lái)，地下水資源評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)主要圍繞選取合理的“降水入滲補(bǔ)給系數(shù)”來(lái)進(jìn)行，然而“降水入滲補(bǔ)給系數(shù)”受多種因素影響，與年內(nèi)降雨的大小和分布、地表下墊面、作物種植、土壤前期墑情、灌溉方式等都有密切聯(lián)系，與地下水埋深也有一定關(guān)系，因此不是一成不變的，一般較難準(zhǔn)確確定。在當(dāng)前模型技術(shù)已充分發(fā)展的情況下，以“四水轉(zhuǎn)化”（降水-土壤水-地表水-地下水）研究為核心，開發(fā)服務(wù)于華北地區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)的地表-地下水精細(xì)化耦合模擬模型具有很高的可行性和必要性，可為華北地下水資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、地下水資源演變歸因分析、地下水超采綜合治理水量-水位效應(yīng)模擬、采補(bǔ)平衡狀況和演變趨勢(shì)預(yù)測(cè)等提供重要技術(shù)手段。  

                                                                    ▲流域“四水轉(zhuǎn)化”模擬路徑圖

2.地下水監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

 地下水監(jiān)測(cè)是了解地下水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的基礎(chǔ)性工作之一，“有多少水、能用多少水、超用多少水”都需要以地下水水位的動(dòng)態(tài)變化和水質(zhì)特征為依據(jù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。依托“國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程”，在地下水水位、水質(zhì)和水溫監(jiān)測(cè)方面，水利和地質(zhì)部門已在華北黃淮海平原建立起“國(guó)家-省-地（市）”三級(jí)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)達(dá)5845個(gè)，為全國(guó)監(jiān)測(cè)密度最高的地區(qū)，監(jiān)測(cè)覆蓋范圍和技術(shù)手段上已經(jīng)向發(fā)達(dá)國(guó)家看齊，為地下水動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控提供了堅(jiān)實(shí)的信息基礎(chǔ)。目前主要問(wèn)題是數(shù)據(jù)共享機(jī)制不成熟、對(duì)數(shù)據(jù)信息挖掘程度低、數(shù)據(jù)成果應(yīng)用不足等。

                                                                                                                                                                                             ▲地下水監(jiān)測(cè)站

未來(lái)一方面需要充分依托信息化、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，利用海量數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用平臺(tái)開發(fā)，如水源地安全運(yùn)行評(píng)估、海水入侵預(yù)警、名泉涌水量預(yù)測(cè)、超采區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)水位修復(fù)效果評(píng)價(jià)等；另一方面需要研究加強(qiáng)地下水信息共享平臺(tái)的建設(shè)，提供地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息產(chǎn)品，為行業(yè)內(nèi)地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)、地下水資源保護(hù)、開發(fā)利用規(guī)劃等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)。

3.地下水開采計(jì)量技術(shù)
除地下水水位、水質(zhì)的監(jiān)測(cè)之外，還有一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作是地下水的開采計(jì)量，這是搞清楚“用了多少水”的關(guān)鍵。目前城市工業(yè)、生活利用地下水主要通過(guò)水源地及供水管網(wǎng)系統(tǒng)供水，計(jì)量規(guī)范化程度高，統(tǒng)計(jì)相對(duì)準(zhǔn)確。農(nóng)業(yè)地下水開采是華北地區(qū)地下水開發(fā)利用的主要組成部分。長(zhǎng)期以來(lái)，由于絕大多數(shù)農(nóng)業(yè)機(jī)井開采缺乏計(jì)量，農(nóng)業(yè)地下水開采量主要依靠調(diào)查估算，數(shù)據(jù)精度十分有限，這不僅影響農(nóng)業(yè)灌溉用水的控制，更影響區(qū)域地下水資源管理。
長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)井實(shí)施全面的設(shè)施計(jì)量是落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的必然要求，只有在掌握每口機(jī)井開采量信息的基礎(chǔ)上，才能夠以用戶為單位精準(zhǔn)實(shí)施“總量控制、定額管理”。但鑒于農(nóng)業(yè)機(jī)井?dāng)?shù)量極為龐大，短時(shí)期內(nèi)全面普及計(jì)量設(shè)施難度很大。目前全國(guó)電網(wǎng)基本上實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，農(nóng)業(yè)機(jī)井的用電量數(shù)據(jù)均有記錄，在一定區(qū)域范圍內(nèi)，含水層性質(zhì)、機(jī)井泵型、農(nóng)戶的灌溉習(xí)慣、地下水埋深等影響因素較為相似，發(fā)展“以電折水”統(tǒng)計(jì)核算技術(shù)具有較好的基礎(chǔ)和推廣應(yīng)用前景。

▲“以電折水”原理示意圖

技術(shù)實(shí)施上包括根據(jù)水文地質(zhì)條件和開采特征進(jìn)行“以電折水”統(tǒng)計(jì)核算分區(qū)；選取一定數(shù)量的代表性機(jī)井開展“以電折水”參數(shù)實(shí)驗(yàn)，研究“每度電開采量”參數(shù)的分布范圍和規(guī)律；研究獲取和分離農(nóng)灌開采用電量數(shù)據(jù)的途徑，以及規(guī)范“以電折水”核算統(tǒng)計(jì)的辦法等。當(dāng)前華北地區(qū)的河北省推行的農(nóng)業(yè)“以電折水”辦法為推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取用水水量核定提供了有效技術(shù)支撐，可供其他類似地區(qū)參考借鑒。

4.地下水量位雙控技術(shù)
地下水科學(xué)管控包括兩方面內(nèi)容，一是在明晰了地區(qū)“有多少水、可用多少水”的基礎(chǔ)上，根據(jù)以水定需原則，對(duì)“限用多少水”進(jìn)行劃定并嚴(yán)格執(zhí)行；二是在監(jiān)管考核過(guò)程中對(duì)地區(qū)“用了多少水”進(jìn)行準(zhǔn)確核算，對(duì)“超用多少水”進(jìn)行監(jiān)督管理。管好地下水，科學(xué)制定標(biāo)尺，即地下水管控指標(biāo)是關(guān)鍵。由于地下水取用量和地下水水位的相關(guān)性，地下水管控指標(biāo)一般應(yīng)包括取用水量指標(biāo)和水位指標(biāo)。

指標(biāo)的制定應(yīng)以問(wèn)題和現(xiàn)實(shí)需求為導(dǎo)向，因地制宜，既要滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)地下水資源的必要需求，又要實(shí)現(xiàn)超采區(qū)治理的目標(biāo)，以保障地下水的長(zhǎng)期可持續(xù)利用。在落實(shí)管控上，地下水管控指標(biāo)還需考慮不同水文地質(zhì)單元、超采區(qū)分布和超采程度等，在流域?qū)用婧褪?、市、縣三級(jí)行政區(qū)進(jìn)行逐次分解，明確各級(jí)管控單元。

另外，對(duì)于以農(nóng)業(yè)開采為主的華北地區(qū)，由于地下水取用水量和水位波動(dòng)對(duì)年降水的豐枯變化十分敏感，管控指標(biāo)的制定還應(yīng)進(jìn)一步分為不同年型的管控指標(biāo)和多年的累積管控指標(biāo)，避免出現(xiàn)地下水監(jiān)管考核不公允的情況。一些重點(diǎn)防治地區(qū)，如重點(diǎn)泉域、生態(tài)脆弱區(qū)、海水入侵區(qū)、鹽堿化易發(fā)區(qū)等敏感地區(qū)，由于地下水水位長(zhǎng)期趨勢(shì)性變動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的生態(tài)和環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，有些影響甚至是不可逆的，因此管控指標(biāo)的制定應(yīng)比一般開采區(qū)要更加嚴(yán)格。
2020年2月，水利部印發(fā)《水利部辦公廳關(guān)于開展地下水管控指標(biāo)確定工作的通知》，根據(jù)通知要求，華北地區(qū)將開展地下水管控指標(biāo)確定工作，從而建立一套科學(xué)合理的量化標(biāo)準(zhǔn)，這將是促進(jìn)地下水強(qiáng)監(jiān)管的一大進(jìn)步。

華北地區(qū)地下水超采治理保障建議
   除技術(shù)支撐之外，地下水超采綜合治理的多方保障機(jī)制也是關(guān)鍵因素。
①法律保障和標(biāo)準(zhǔn)制定。建議加快地下水保護(hù)條例的出臺(tái)，并制定地下水計(jì)量、監(jiān)測(cè)、井型結(jié)構(gòu)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等多方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為地下水保護(hù)管理提供法制保障。
②優(yōu)化區(qū)域糧食安全基本定位。當(dāng)前華北地區(qū)既是地下水超采治理區(qū)，又是糧食功能區(qū)，地下水保護(hù)與糧食生產(chǎn)保障之間一定程度上存在矛盾，建議根據(jù)華北地區(qū)地下水資源承載能力適當(dāng)調(diào)減糧食生產(chǎn)指標(biāo)，形成水利、農(nóng)業(yè)、國(guó)土多部門對(duì)地下水超采的合作共治。
③充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)和公眾參與的作用。有效運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿這只看不見(jiàn)的手，創(chuàng)新定額階梯、提補(bǔ)結(jié)合、水電捆綁等農(nóng)業(yè)地下水水費(fèi)有效收取模式，在不增加農(nóng)民合理用水經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的同時(shí)促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水。
④加大嚴(yán)重超采區(qū)外部引水。華北地區(qū)嚴(yán)重缺水，特別是深層承壓水超采區(qū)，外部引水替代地下水是不可或缺的治理措施。建議近期保障嚴(yán)重超采區(qū)引黃水量，在南水北調(diào)中線水源區(qū)水量充沛條件下，相機(jī)向農(nóng)業(yè)和生態(tài)補(bǔ)水，并實(shí)施生態(tài)和農(nóng)業(yè)用水價(jià)格優(yōu)惠政策，遠(yuǎn)期加快南水北調(diào)東線二期工程建設(shè)實(shí)施，使各地能夠更好地利用引調(diào)水置換地下水，治理地下水超采。