2022年3月22日,是第三十届“世界水日”,主题为“珍惜地下水,珍视隐藏的资源”。
地下水常因深埋于地下“看不见”而被忽视。然而,用心观察我们周围生态环境的变化,又可以真实感受到它的存在及其重要意义,从这个角度而言,地下水又是“看得见”的珍贵资源。
从“看不见”到“看得见”,关于地下水你了解多少?它对我们来说又有多重要?这篇文章帮您回答这些疑问。
地下水的生态意义
——“看得见”的地下水
侯春堂 聂振龙 杨会峰 李亚松 刘敏 宋博
国际水文地质学家协会(IAH)中国国家委员会
自然资源部地下水科学与工程重点实验室
河北沧州平原区地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站
中国地质科学院水文地质环境地质研究所
2022年3月22日,是第三十届“世界水日”,主题为“珍惜地下水,珍视隐藏的资源”。党的十八大以来,习近平总书记多次就水资源保护和节约集约利用作出重要指示,强调“水安全是涉及国家长治久安的大事”。水是山水林田湖草沙生命共同体的核心要素,不仅是珍贵的自然资源,也是维系生态环境健康的决定性因素,同时也是崩塌滑坡泥石流、地面沉降、洪涝干旱等自然灾害的诱发因子。贯彻落实习近平生态文明思想,必须坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产的“以水四定”原则,矢志不渝做好水资源、水环境、水生态、水安全、水文化“五水统筹”,高效支撑服务自然资源部门履行“两统一”职责,为水资源资产评估、确权登记、有偿使用、合理开发与保护、国土空间规划与用途管制、生态保护修复等提供基础依据。
在山水林田湖草沙生命共同体中,水及其循环是灵魂,地下水常因深埋于地下“看不见”而被忽视。然而,用心观察我们周围生态环境的变化,又可以真实感受到它的存在及其重要意义,从这个角度而言,地下水又是“看得见”的珍贵资源。地下水是全球地表以下被开采最多的自然资源。特别是在干旱半干旱区,地下水成为维系生态系统健康、人类生存与发展的关键水源,甚至成为唯一水源,是“看得见”的重要资源。在华北平原同样也存在这种地下宝藏,它平时看不见,却与人民生活和工农业生产有着密不可分的联系,几乎每一亩良田都与它息息相关。地下水是自然界水循环的重要环节,由于其分布广、水质好、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高,被越来越广泛地开发利用。
“黄河之水天上来”,一语道破水循环的起源。地下水作为水循环的重要环节,也起源于“天上”。天然条件下,降水通过各种途径入渗补给地下,在重力驱动下向下游流动、排泄,在循环流动中实现动态平衡,维系着山水林田湖草沙命运共同体的健康发展。(见图1)
图1 天然状态下地下水循环流动及其生态功能示意图
不合理的资源利用、工程建设等人类活动,打破了这种天然平衡,引发一系列生态问题。研究表明,在西北干旱区,地下水用水大户是农业灌溉,每增加1亩耕地会导致1.5~4.0亩天然绿洲消失,农业灌溉已成为生态退化主要动因。以民勤盆地为例,在20世纪60年代,地下水埋藏深度普遍小于5米,2019年增为10~30米,局部40米,地表植被根系难以汲取地下水,导致了地表植被、土地荒漠化、沙漠扩张、尾闾湖消失,甚至出现“沙进人退”生态灾难。(见图2)
图2 地下水水位大幅下降引起的生态问题
同样,地下水循环排泄不畅,也会引起诸如城市地下空间充水、土地盐碱化、路基冻胀等问题,西安、兰州、格尔木、张掖等地均有发生。(见图3)
图3 地下水位大幅上升引起的生态问题
因此,人类要科学合理利用这一可更新循环的珍贵资源,不能乱开采,也不能不开采。近期,中国地质科学院水文地质环境地质研究所牵头完成的西北水资源国家科技攻关成果表明,地下水适宜埋藏深度分别为农业生态区3~5米、城市生态区8~10米、天然植被区2~5米和湿地生态区<3米,如果调控地下水水位在适宜埋深范围,就可以将“可见的”绿水青山变为金山银山。
数据显示,华北平原地下水资源量178.19亿立方米,相当于1246个西湖的体积。华北平原地下水有74.05%来自大气降水,7.82%来自西部太行山补给,18.13%来自河渠渗漏。华北平原地下水的最主要用途是农业灌溉,广大农村地区通过打井抽取地下水用于浇灌农田,消耗的水量占到地下水全部利用量的77%。华北平原面积最大的省份——河北省,作为全国粮食主产区,水资源量只占全国的0.46%,粮食产量却占到全国的5.6%,地下水的作用功不可没。因此,地下水是保障粮食安全的重要环节。
另一方面,长期过度开采地下水,会造成原本填充在地下孔隙之间的水量减少,土中孔隙水压力降低,从而造成地层的压缩,进而引发地面沉降,威胁区域地质环境安全。华北平原由于长期超采地下水,造成地下水水位,尤其是更新性更差的深层地下水水位持续下降。近40年来,深层地下水位平均降幅达到50~60m,地面沉降量大于50mm的严重区面积超过全国总量的80%,防治形势严峻。地面沉降的发生,与过度开采地下水造成的水位下降息息相关。
因此,科学开采地下水资源,保证地下水位处于合理的区间,对于保障华北平原的水资源供给和地质环境安全,具有重要意义。这需要科技工作者研究农-水依存关系、发展节水灌溉模式、确定合理的地下水位区间,从而指导农业种植结构调整,实现地下水资源保障和地质安全功能的良好发挥,助力华北地区生态文明建设。
值此世界水日之际,我们倡议:请高度关注“看不见”地下水,保护好我们的家园!