中国地下水环境状况与监测工程建议
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发布时间：2022-05-01 20:49
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时间：2022-06-23 04:40
吴爱民
（中国地质环境监测院，北京100081）
作者简介：吴爱民（1963—），男，教授级高级工程师，博士，主要从事地下水勘察、水资源可持续利用、地热资源勘查开发，以及同位素水文地质应用研究。
摘要：本文分析了全国地下水资源的基本状况，以及由于地下水和污染问题所诱发的各种地质灾害与生态环境问题，最后介绍了我国地下水环境监测工程的有关设想。
关键词：地下水环境；监测工程
地下水是重要的自然资源与生态环境要素。近30年来，我国对地下水的开采以每年25×108m3的速度递增，目前全国地下水开采量每年约1100×108m3。从数字上看，地下水供水量只占全国供水总量的20%，但地下水供水在保障城乡居民生活、支撑经济社会发展、维持生态平衡等方面的作用极其重要。尤其是在地表水资源相对贫乏的北方干旱、半干旱地区，地下水的作用不可替代。最新地下水调查监测结果表明，我国的地下水环境形势严峻，已经成为制约经济社会全面、协调、可持续发展的重要因素之一。现就我国地下水环境状况与监测工程建议予以介绍。
1 全国地下水环境状况
2003年完成的新一轮地下水资源评价结果表明，全国地下水天然补给资源量每年为9234×108m3，约占水资源总量的三分之一，地下水环境状况总体良好。全国地下淡水分布面积810×104km2，地下微咸水分布面积54×104km2，地下半咸水、咸水分布面积84×104km2。按分布面积统计，全国63%面积的地下水可供直接饮用，17%经适当处理后可供饮用，12%不宜直接饮用，另有不足8%的地下水不宜直接利用。一些地区由于长期大量开采地下水，以及工业“三废”与农药、化肥的不合理施用，造成了地下水超采与污染问题，进而诱发了地面沉降、岩溶塌陷、海水入侵等地质灾害与生态环境问题。
1.1 地下水位下降与降落漏斗
2004年全国192个城市的地下水监测结果表明，与2003年相比，61个城市的地下水位下降幅度超过0.5m，占监测城市总数的32%，主要分布在华北平原北部、山西六大盆地、下辽河平原、河西走廊、准噶尔盆地天山北麓、淮北平原和中南、东南沿海地区；53个城市的地下水位上升幅度超过0.5m，占监测城市总数的27%，主要分布在长江三角洲地区和华北平原的中南部地区；78个城市的地下水位变化不大（变幅在0.5 m之内），占监测城市总数的41%，各地均有分布。由于长期超量开采地下水，全国形成地下水降落漏斗180多个，其中，漏斗面积超过500km2的地下水降落漏斗29个，漏斗中心最大水位深度超过50m的36个。这些监测城市中，省会级城市31个、地级市133个、县级市28个，占全国城市总数的29.1%。虽然监测城市数量有限，但遍布全国，基本反映了我国主要城市和平原区的地下水状况。
在华北平原，河北衡水深层地下水降落漏面积达8815km2，成为全国最大的单体地下水降落漏斗；北京、天津、沧州、衡水、德州等多个地下水降落漏斗交叠在一起，形成特大型区域地下水降落漏斗；由于煤矿开采排水，河北唐山赵各庄地下水降落漏斗中心水位深度达333.2m，成为全国最深的地下水降落漏斗。在长江三角洲地区，地下水位变化的总体特点是：中心城区地下水位下降的趋势得到遏制，但地下水降落漏斗向郊区扩展，形成了跨省市的区域地下水降落漏斗。上海市中心城区地下水开采得到有效控制，地下水位稳中有升，但郊区地下水位仍呈下降趋势，地下水降落漏斗扩展较快；在江苏的苏（州）（无）锡常（州）地区，由于采取了关停地下水开采井的措施，2004年地下水位有较快回升；在浙江的杭（州）嘉（兴）湖（州）地区，地下水开采仍没有得到有效控制，2004年两个主要开采层（第二和第三承压含水层）地下水位平均下降了1.85 m和5.61 m。目前，三省市的地下水降落漏斗已经贯通，范围几乎涵盖了整个长江三角洲地区，地面沉降、地裂缝等地质灾害防治的任务依然十分艰巨。在西北内陆盆地，大量出山地表径流被人工渠系引到中游灌区，山前戈壁带地下水补给量大幅度减少，水位持续下降。在东南沿海和中南地区，一些大型城市地下水开采量增加，地下水呈下降趋势。
1.2 地下水质恶化与污染
2004年全国187个城市的地下水水质监测资料显示，与2003相比，地下水污染加重的城市有52个，占监测城市总数的28%，主要分布在华北平原、东北平原、江汉平原、河套平原、河西走廊以及东南沿海等地区；地下水污染趋势有所减轻的城市有39个，占监测城市总数的21%，主要分布在东北地区、西南地区、中南华南地区；地下水水质或污染程度基本稳定的城市有96个，占监测城市总数的51%，各地均有分布。地下水污染组分主要为“三氮”（*盐氮、亚*盐氮和氨氮）、铁、锰和无机盐类（硫酸盐、氯化物），其次为“五毒”（挥发酚、氰化物、砷、汞、六价铬）和其他重金属元素等。
生活污染为最普遍的污染类型，主要分布在城镇居民密集区，以点状分布为主，比较严重的有石家庄、兰州、太原、西安、呼和浩特、乌鲁木齐、银川、成都、南京、贵阳、海口等18个城市。工业污染在我国中东部城市比较突出和普遍，比较严重的城市有太原、兰州、石家庄、郑州、南昌等17个城市。农业污染主要是由农药、化肥或利用污水灌溉引起的浅层地下水污染，广泛分布在平原、盆地的农业区及城市周边蔬菜种植区，多呈面状分布，比较突出地区包括华北平原、长江三角洲、珠江三角洲、吉林西部平原区、三江平原等。油类污染是一种特殊类型的工业污染，分布在石油、天然气开发区和输*道沿线，污染范围一般呈点状或面状分布，污染比较突出的有兰州、西宁、淄博、大庆油田、胜利油田等8个城市和地区。与此同时，天然地质背景不良也是造成地下水水质低劣的原因之一，全国尚有7000万人饮用不符合标准的地下水，遭受慢性砷中毒、氟中毒、甲状腺肿大、克山病、大骨节病等地方病侵扰。
此外，根据国土资源大调查在南方某经济发达区和北方某城市的调查结果，“三致”（致癌、致畸、致突变）有机污染物在地下水中有一定程度的检出。其中，农药类六六六、滴滴涕，卤代烃类三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯，单环芳烃、单环芳烃类等有机污染指标检出率一般在10%～20%，部分地区为30%～50%，甚至80%以上，应该引起足够重视。
1.3 地面沉降
我国地面沉降灾害始于20世纪20年代的上海和天津市区，到60年代两市地面沉降灾害已十分严重。70年代，长江三角洲主要城市和平原区、天津市平原区、河北平原东部地区相继产生地面沉降。80年代以来，中小城市和农村地区地下水开发利用量大幅度增加，地面沉降范围也因此从城市向农村扩展，并在区域上连片发展，地面沉降范围趋于扩大。90年代初，发现地面沉降的有上海、天津、北京、江苏、浙江、安徽、河北、山西、陕西、福建、广东、海南、黑龙江、云南、湖北、台湾等16 省（区、市），沉降面积约48700km2。到2003年沉降面积扩展到93855km2，地面沉降城市50多个，形成长江三角洲、华北平原和汾渭断陷盆地等地面沉降灾害严重区。其中沉降中心累计最大沉降量超过2m的有上海、天津、太原、西安、无锡、沧州等城市，天津塘沽最大沉降量已达3.1 m。西安、太原、沧州、常州等城市地裂缝灾害严重，给当地人民生命财产安全造成严重威胁。
1.4 岩溶塌陷
在隐伏岩溶分布区，大量或大强度开采地下水引起地面塌陷，造成楼房开裂、倒塌，人员伤亡，铁路减速、中断，甚至列车*，给国民经济建设和人民生命财产带来严重威胁。据不完全统计，全国23个省（自治区、直辖市）发生岩溶塌陷1400 多例，塌坑总数超过40000个。发生地面塌陷的地区主要有辽宁的瓦房店，河北的唐山、秦皇岛、衡水、石家庄、保定、邯郸、邢台，山东的枣庄、薛城、临汾、泰安、莱芜，湖南的长沙、株洲、湘潭、郴州、怀化、永州、邵阳，贵州的六盘水，广西的桂林、柳州、南宁、玉林，广东的云浮、深圳、英德、韶关、阳春及广花盆地，江苏的徐州，浙江的杭州、江山、常山、开化，安徽的淮南、铜陵，江西的萍乡、丰城、瑞昌、景德镇、乐平、上饶、贵溪、吉安、吉水、安福、永新、瑞金，福建的龙岩、三明、永安，云南的昆明、曲靖、安宁、陆良等城市和地区。尤以广西岩溶区塌陷最为突出，塌陷范围一般7～7600m2，影响范围可达1～2km2。
1.5 海水入侵
沿海地区超采地下水引起海水入侵与咸水扩渗，呈现出由点状向面状入侵扩展趋势，造成群众饮水困难、土地盐渍化、农田减产绝收。发生海水入侵的地区从北向南依次有：辽宁的庄河-丹东、大连、营口、下辽河三角洲、辽西沿岸海水入侵区，河北秦皇岛沿岸的赤土河地区、耀华玻璃厂一带和枣园水源地，山东的莱州-招远-龙口一线的沿海平原地带及烟台、威海、青岛、日照等地的河口地段，广西的北海市海城区，海南的新英湾地区和台湾的台北盆地、嘉南平原北港地区。其中，环渤海地区海水入侵发展迅速，2003年海水入侵面积达2457km2，比20世纪80年代末增加了937km2，平均每年增加62km2；莱州湾沿岸地区海水入侵损失严重，造成40 多万人吃水困难，8000 余眼农用机井变咸、报废，60多万亩耕地丧失灌溉能力，每年减产粮食3×108kg。
2 党*、*高度重视地下水监测保护工作
为加强对地下水超采与污染的监督管理，1998年*在《国土资源部职能配置、内设机构和人员编制规定》（国办发［1998］47号）中明确规定，国土资源部负责“监测、监督防止地下水的过量开采与污染，保护地质环境。”
2002年10月，国土资源部孙文盛副*通过长期调研，向*提交了《关于长江三角洲地区地面沉降防治的调研报告》。*同志作出重要批示：“超采地下水造成地面沉降在许多地方呈加剧趋势，已给经济建设和人民生活带来大的损失和危害，并成为影响生态环境和可持续发展的一个重大问题，必须引起足够重视并采取综合措施加以解决。”
2003年9月，国土资源部基于新一轮全国地下水资源评价成果，提交了《全国地下水资源战略问题研究报告》，提出了地下水可持续利用的战略转变和工作重点。*《参阅文件》（2003年第4期）全文刊发该报告，供**、*各部门及各省、自治区、直辖市*参考。提出的六项战略转变是：一要调整地下水开发利用思路，实施以地下水资源的可持续利用支撑我国经济社会可持续发展的战略；二要按地下水资源赋存和分布规律，实施区域地下水资源开发与保护战略；三要加强地下水人工调蓄工程建设，从以地表调蓄为主向以地表、地下联合调蓄转变；四要加强地下水水源地储备，从无序应急供水向有序应急供水转变；五要改善缺水地区群众生产生活用水条件，实施扶贫找水工程；六要建立地下水资源保护带，有效防止地下水污染。提出的两项工作重点是：一要继续深化全国地下水资源勘查评价；二要加快完善地下水环境动态监测站网系统。
2004年3月，《*关于进一步推进西部大开发的若干意见》（国发［2004］ 6号）明确规定“加强地下水资源勘查与监测，以水资源的承受能力为前提，合理规划产业布局，禁止在缺水地区上高耗水项目。”
2004年6月，刘东生、张宗祜、陈毓川、陈梦熊、赵鹏大、薛禹群等40位中国科学院、中国工程院院士，针对我国地下水资源与环境的严峻形势，联名向*提出了《关于设立“国家级地下水监测工程”国家专项的建议》。*副总理高度重视，并作出重要批示。
3 国家级地下水监测工程总体框架
为了贯彻落实党*、*关于加强地下水监测、防治地质灾害的指示精神，切实履行*赋予国土资源部关于地下水监测监督管理的职责，国土资源部在《国土资源“十五”计划纲要》中提出，“建立地下水动态监测和预警预报系统，建立、完善地下水监测网点，形成国家、省（区、市）、市（地）*地下水动态监测网，实现地下水动态的实时监测”。《“十五”国土资源生态建设与环境保护规划》也提出，“建立地下水动态监测网络，实施地下水动态监测，加强地下水污染监测”。2004年8月，国土资源部组织编制完成了《国家级地下水监测工程项目建议书》，报国家发展与改革委员会立项。2004年11月，《国家级地下水监测工程项目建议书》通过了中国国际工程咨询公司组织的专家评审。
3.1 总体目标
从国家层面上统一部署、统一实施，建立较完善的国家级地下水监测网络，实现国家对大型平原、盆地和岩溶连片分布区地下水的区域性有效监控，对重要城市、人口密集区、生态建设与环境保护区、大型能源矿业基地、重大工程建设区地下水的骨干点实时监控，使之成为支撑国家可持续发展的基础性公益网之一，及时向全社会发布监测信息，为科学利用和保护地下水资源、防止水资源不合理开发引发的地质灾害、为国家重大战略决策和宏观发展规划提供基础依据，满足科学研究和社会公众对地下水信息的基本需求。
3.2 建设原则
以人为本、突出重点。按照科学发展观的要求，以满足日益提高的人类生态环境需求、保障人民群众生命财产安全为出发点，突出重点，兼顾一般，重点监测与区域控制相结合，子系统监测与大流域控制相结合。对重要人口密集区、粮食基地、工业基地、能源基地、国家重点工程建设区、生态环境保护区等，进行重点监测；对人口稀疏、交通不便、高山高原等地区，进行适当控制。
统筹规划、稳步推进。统筹规划地下水监测网络，稳步推进实施。优先安排对地下水依赖程度较高的北方地区、地下水污染严重的沿海地区、生态环境脆弱的西北内陆盆地与西南岩溶石山地区。
因地制宜、优化调整。以地下水系统为单元，以充分利用现有监测网点为基础，点、线、面结合，浅、中、深结合，上、中、下游结合，一孔专用与一孔多用结合，优化调整监测网络，充实完善监测站点。结合需求，因地制宜地拓展监测内容，有针对性地开展地下水污染、地下水环境、地下水生态监测。
依靠科技、服务社会。引进与开发并重，监测与研究并举，提高地下水监测技术水平，提升地下水监控能力、预报预警能力、决策支持能力与信息服务能力。以自动监测、实时传输、网络发布系统为基础，推进地下水动态分析预报与快速应急反应机制建设，服务于*决策，服务于社会公众，服务于地质调查与科学研究。
3.3 总体部署
国家级地下水监测工程主要部署在黄淮海平原、汾渭河谷盆地、东北平原、准噶尔盆地、河西走廊、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、黄河源区、长江三角洲、东南沿海地区、洞庭湖-江汉平原、鄱阳湖平原、四川盆地、西南岩溶石山地区和*一江三河地区等16个重点区，受益范围涵盖全国30%的面积、70%的人口、75%的GDP贡献区、90%的城市。
3.4 建设内容
建设完善现代化国家级地下水监测网。以16个重点区为核心，建设现代化地下水监测网，实现自动监测与监测数据的实时传输与网络发布，建立地下水动态评价制度，对地下水超采与污染实施预警监督。
建设改造地下水均衡（监测）试验场。开展水文地质参数、地下水动态规律、污染物运移变化以及相关新技术、新方法试验和科学研究，为地下水资源的科学评价、合理开发、有效保护、持续利用提供科学依据。
建设国家级地下水监测中心。国家级地下水监测中心作为全国地下水监测的中枢，负责全国地下水监测数据的接收、储存、管理、发布，地下水水量模型、水质模型、管理模型的引进、开发、推广、应用，地下水监测信息管理平台的开发、建设与维护，以及微量元素与污染组分的分析测试等。
