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华北华东多城市的地面沉降之困(2)

时间:2011-11-13  归属:国内地理新闻

根据沈彦俊的研究,华北平原的农业一年耗水量高达870毫米,而多年平均降雨量只有500毫米左右,这多出来的370毫米,都依赖地下水的补足。如果能够在经济效益与生态效益之间找到一个平衡点,适当地少浇点水,对保护华北平原地下水将意义重大。此外,发展农业节水设施与技术也是重要途径。

“用地下水浇地,这实际上是在拿极为珍贵的地下水来换取一些极为廉价的粮食。”沈彦俊再三地说。他算了一笔账,打井抽水所耗的电费、化肥农药的成本,再加上地下水水位下降造成的各种生态影响,以及长期使用过量化肥对土壤地下水的污染,用这些代价只换来粮食的高产量,是极为不合算的。

而令沈彦俊心生无奈的却是,由于分散的小农经济体制,像喷灌、滴灌这样的节水技术,很难在农民中推广下去。“人们一般只关心眼前利益,觉得我用井水浇地挺好的,为什么还要多花钱来铺设这些管道?而农业主管部门只关心粮食产量,对水资源保护问题并不感兴趣。”

“要让农民改变灌溉方式,搞节水农业,最有效的办法莫过于提高用水价格,包括地下水的价格,但这会抬高粮食价格,因此需要政府给予农民补贴。因此,农业节水实际上是个系统工程,很琐碎,也很复杂,却长期不受重视,可以说是地下水保护环节中是最难的一环。”沈彦俊这样认为。

有人直言,严重缺水的华北平原已经根本不适合再发展农业。对此,沈彦俊也指出,眼下华北平原应当放弃一年两熟的耕作制,让土地有喘息的机会。小麦是高耗水作物,不应再继续耕种,而应选取某个高产玉米品种作为主要的作物。“但问题是,且不说粮食安全如何保障,华北地区的农民有种植小麦的悠久传统,你让他们自己不种麦子,其中黄河以北的华北平原改变了他们不啻面的习惯,这也令他们很难接受。”

下沉的地面如何修复

由于是粘土地质,沧州的地面在均匀地下沉,而不是塌陷,因而生活在这里的人们,平日里并不会感觉到太多的异常,但稍一留心,还是会发现许多细节:穿过城区的京沪铁路,由于地面沉降,铁轨下面需要年年垫石,现在轨道已高出地面500毫米;市区里,新修的街道路面要比旧马路高出一截;市郊佟家花园村的一口机井,井边的水泥台面已经开裂、下降了十几厘米,露出了包裹在里面的水管;每到下雨时,城区里到处都是积水,必须用排水机排水。

付学功介绍说,在上世纪60年代以前,沧州人还能依靠地表水和少量的浅层地下水过活。当时,由于沧州农业的水利化程度极低,农业产量低,且不稳定。1966年,国务院召开了北方8省(市)抗旱会议。会后,沧州提交了合理开发利用深层地下水的规划报告。在这种形势下,沧州各县成立了打井队,掀起了打井热潮。而整个华北地下水的开采历史也与此大致相同。

付学功说,地下水的分布,就像多层夹心饼干一样,第一层土是第Ⅰ含水层,下面是一层粘土,粘土之下是第Ⅱ含水层,第二含水层下又是一层粘土,粘土之下是第Ⅲ含水层……依此构造,沧州地下共有5个含水层。由于特殊地理环境,当地的第Ⅰ、Ⅱ含水层即浅层地下水,多为咸水或微咸水,只有200米以下的第Ⅲ含水层的水才是淡水。因此,根据沧州水文局2005年的统计数据,尽管浅层井的数量比深层井多出两倍,但深层地下水的开采量高达8.7亿立方米,是浅层地下水的2.4倍。

随着开采量的增加,井越打越深。尤其是沧州东部,由于浅层地下水都是咸水,所以大部分都是深井,最深的打到500多米。深井成本昂贵,一口200多米的深井就要20多万。

有数据表明,随着地下水开采量的增加,1974-2000年间,华北平原地下水位以将近每年1米的速度下降。

由于地下水开采过度,沧州地下已经形成一片巨大的地下水漏斗区。据资料显示,与40年前相比,沧州地区地下水水位已经平均下降了80米,其中最深的漏斗位于市区,达到负100米。

在华北平原,像沧州这样完全没有地表水可用的城市,还有天津。而北京由于开发过度,地下水水位也下降迅速。除京津两地外,河北省内还有保定、衡水、任丘、南宫、霸州等9个主要地面沉降区。

深层地下水的水位下降,是引起地面沉降的真正原因。这等于把夹心饼干的第3层夹心给抽薄抽空了,上面的粘土层就会自动下压,形成地面的大面积沉降。

为防止地面继续沉降和挽救深层地下水,沧州市于2005年开始采取措施保护地下水,在此后的3年时间里,关停了市区里的282眼自备井。这一措施很快取得成效:到2009年底,沧州市区地下水位比2005年平均上升了18米左右。

但地面沉降已然不可修复——即使深层地下水的水位恢复了,地面也不能恢复到原状。打个比方,如果将一个水桶装满富含水的沙子,再在底下开一个小洞,将水放走,把洞补上后,再重新往桶里浇水,沙子也不能恢复到原先的高度。

更何况,即使现在完全停止开采深层地下水,沧州深层地下水的水位也难以恢复到原先的水平。对此,付学功解释说,深层地下水的补给方式有两种,一种是跃流补给,即由浅层地下水渗透到下一层;另一种是侧向补给,即由旁边的同一含水组来补给。而沧州浅层地下水也开发较多,已经没有余力补给下一层地下水,因此,当地深层地下水的补给主要依靠后一种方式。由于华北平原西高东低,地下水的整体补给趋势是由太行山的山前平原区向东部平原区流动。而到了最东端的沧州,由于坡度减缓,补给的速度也非常缓慢。

实际上,沧州2005年开始的封停自备井之所以取得了显著效果,与地下水的这一补给原理也不无关系。由于沧州深层地下水水位下降的厉害,就像是一块全干的海绵,将周边同层地下水都给“吸”了过来,因此,实际上是加快了侧向补给的速度。而随着深层地下水恢复到一定程度,相当于海绵趋近饱和,吸水的作用也减小了,侧向补给的速度也会减慢。

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