七年回升9.71米,北京市地下水“增高”背後

2022年12月07日11:03

2022年9月,密雲水庫開始向潮白河生態補水。通訊員 王奇 攝
2022年9月,密雲水庫開始向潮白河生態補水。通訊員 王奇 攝

11月16日,最後一倉水泥澆築完畢,北京市團城湖至第九水廠輸水工程二期輸水隧洞主體結構全部完工。據北京水務局消息,這標誌著北京市南水北調地下供水閉環成功,其將在北京市內形成沿北五環、東五環、南五環及西四環的全長約107公里的全封閉地下輸水環路。

在南水北調地下供水閉環成功背後,是北京市地下水位持續多年的回升。在人們記憶中,北京曾有一段地下水極度匱乏的時期。因人口、工業發展及連年乾旱,北京自上世紀八十年代起經曆了地下水水位緩慢下降期、急劇下降期,平原地區地下水平均埋深最低時跌到25.75米。

2014年年底,南水北調工程啟動,“南水”引入北京;2015年,北京市地下水正式進入“止跌回升期”。隨後幾年,在“南水”以及近年降水增多下,北京市水務部門啟動地下水超采治理,並對永定河、潮白河進行生態補水。

數據統計,2022年11月末,北京市地下水平均埋深為16.04米,接近2001年的埋深水平;與2015年同期對比,平均回升9.71米,地下水儲量增加49.7億立方米。

北京的地下水正在回升。

消失的水

1994年夏天,在北京市順義區北小營鎮西府村,白國營最後一次下到村前的箭杆河裡摸魚。

那條河曾水質清澈,水產豐富,白國營在裡面摸出過馬口魚、鯽魚、黃骨魚等等。現是北京市水文總站地下水科科長的他清楚地記得,上世紀七十年代,河流有二十餘米寬;約莫從上世紀八十年代起,河水逐漸變細、變淺,直到九十年代中期,河流徹底乾涸。

1986年,郭希良剛進入潮白河管理站工作時,這條北京市第二大河流、“順義的母親河”還是水草豐茂。從上世紀九十年代起,潮白河水流量逐年減少,一直到1999年,牛欄山橡膠壩以北的潮白河河道完全乾涸。

而後的場景被郭希良稱為“火星之域”:除了夏天長出少許青草外,潮白河的河道裸露著,一颳大風就黃沙漫天;許多發燒友來此地玩越野摩托,在黃褐色的河床上留下了多條輪胎印;有人在河床放羊、放牛;甚至有劇組在附近取景,拍攝沙漠的戲份。

“難得下大雨,河道積一些水,但很快就蒸發掉,或是滲到地下去——地下太幹了,地表根本存不住水。”郭希良說,這是地下水匱乏的直接表現。

2022年11月,牛欄山橡膠壩以北的潮白河段水流潺潺。生態補水前,這裏曾是一片“火星之域”。新京報記者 馮雨昕 攝
2022年11月,牛欄山橡膠壩以北的潮白河段水流潺潺。生態補水前,這裏曾是一片“火星之域”。新京報記者 馮雨昕 攝

在農村地區,這種匱乏與人們的生活有著更強的關聯。

多位北京順義區的居民表示,上世紀七十年代,順義地區的農村依靠著兩米深的井吃水;到八十年代,這種淺井沒有水了,需將一根鐵管砸進地下深約15米處,才能用壓水機壓出水來;再往後,壓水機也力所不逮了,村里施行集中供水,往地下打一百米左右才能穩定供水。莊稼的長勢也越來越差,發黃、打蔫兒,植物根系從地下汲取的水分不夠,村民們不得不增加人工灌溉,挑水、建渠,農業成本上升。

上世紀九十年代末期,北京門頭溝區斜河澗村民王鵬發現,緊隨著不遠處的永定河斷流於1996年,村里的幾眼泉水相繼乾涸了。斜河澗村位於妙峰山腳下,曾經地下暗流極多,在村里有四五處湧出點。斜河澗村的祖輩做飯、飲用、盥洗等,全靠村里的泉水。這種世代相傳的生活習慣終結在21世紀到來前,斜河澗村也不得不打下百米深機井為村民們供水。

根據北京市水文總站提供的數據,1980年,北京市平原區地下水平均埋深約在7米左右;1990年,該埋深數據下降至10米出頭;到1999年,該埋深數據下降至15米左右。隨後的16年間,北京市平原區地下水埋深經曆了急劇下降期,年均下降0.82米,並於2015年達到25.75米。據門頭溝水務局數據,永定河沿岸地下水埋深於2014年達到最低點46.83米。

地下水的匱乏背後,是整個北京市的水資源短缺問題。“水資源的循環是環環相扣的。”水文總站的有關專家介紹,“大氣降水到地面以後,一部分雨水形成了地表水,也就是江河湖海,一部分雨水滲入地下變為地下水。而後,地表水或蒸發或入海,地下水則沿著地下路徑入海;江河湖海的水面蒸發,水又跑到天上去了,遇冷空氣再降下來,回到地面或地下——這循環之中的一環或者多環出了問題,就是區域性的水資源出了問題。”

嚴重的水危機

北京曾是水資源豐富的水鄉之地。有關資料顯示,自元代起,北京內外城由水網連接,潮白河、通惠河等都可航船;北京城內及近郊有南澱、北澱、方澱、三角澱等大小九十九澱,今天的海澱區在元朝初年甚至還是一片沼澤地。永定河和潮白河兩大河流更催生了兩大地下水溢出帶,湧出泉水無數,使北京一度到了“掘地成泉”的程度。

“從氣候上講,北京屬於半濕潤地區,隨著城市化進程加快,人口高度集中,它自身的水資源是供不應求的。”清華大學水利系龍笛教授分析。據中國科學院生態環境研究中心何永等人發表的論文,1949年,北京市常住人口420.1萬,城市總用水量10.67百萬立方米;1980年,北京市常住人口904.3萬,城市總用水量763.42百萬立方米——為供應千萬人口吃飯、喝水、洗漱、生產,31年間,北京市城市總用水量增長率達7054.83%。

人口與工業增長的同時,雨水少了。根據北京市水文總站數據,1999年至2007年,北京經曆了新中國成立後最為嚴重的乾旱期,年均降水量比常年少了近兩成;1999年,北京市的年均降水量僅為321.7毫米,同年,上海年均降水量為1420毫米,廣州年均降水量為1577.2毫米。

為此,北京的用水一度到了極其緊張的地步。統計顯示,至2014年當年,北京人均水資源量僅有94立方米左右,為全國平均水平的1/20,遠低於國際公認的500立方米極度缺水警戒線。

為了滿足居民日益增長的用水需求,保證居民的日常生活不受影響,北京市不得不於1999年左右開始大規模超采地下水。

“什麼是超采?簡單說,降雨少,補水少,但我們開採的卻多了,地下水的排大於補,就是超采。”北京市水科院專家楊勇說,1999年後,北京市各區縣啟用大量居民自備井,且各自來水廠以地下水為水源,懷柔、平穀、昌平、房山更是啟用四個地下應急水源地,不間斷汲取地下水;至南水北調開始以前,為滿足每年30餘億立方米的生活生產用水總量,北京市年均開採地下水近23.6億立方米。也是在此期間,北京市平原區地下水埋深下降近11.5米;最高峰時,地下水超采面積有6900平方公里,嚴重超采區有3422平方公里。

2021年12月27日,北京市南水北調團城湖管理處,野鴨在明渠里游泳。新京報記者 鄭新洽攝
2021年12月27日,北京市南水北調團城湖管理處,野鴨在明渠里游泳。新京報記者 鄭新洽攝

地下水超采區有天然的致命危害——隨著地下水水位不斷下降,土壤如被擠出水分的海綿一般收縮,導致地表塌陷下降。“這種非均勻沉降,會導致公路、橋樑的形變、位移甚至斷裂,在沿海區域,還會出現海水倒灌的現象,對週遭生態系統造成嚴重破壞。”龍笛介紹。

2016年,時任首都師範大學副教授陳蜜等學者發表論文指出,由於過度開採地下水,北京部分地區地面沉降日益加劇,其中最大的沉降點位於北京東部地區,2003年至2011年,該地的沉降速率超過了10釐米每年。有統計顯示,2000年至2014年,北京市的自來水管道破裂事故有30%以上是由地基沉降引起。

在龍笛的研究與觀察中,地下水超采並非北京一家之症。

“華北的邯鄲、邢台、石家莊、天津等城市,國際上墨西哥城、墨爾本、雅加達、金奈、聖保羅、美國加州中央山穀等,都有嚴重的地下水下降危機。”他說,“考慮到天然條件和人口密集程度,這是一種嚴重的城市病,需要系統治理才能夠解決。”

開源節流與“以水治水”

所幸的是,北京的地下水之難,從降水增多後開始放緩。

據北京市水文總站數據,2008年至2021年的14年中,北京市有8年的年降水量達到或是超過多年平均降水量,甚至於2021年達到了924毫米,是北京市多年平均降水量的1.5倍還多,更是北京1999年降水量的接近三倍。在一張地下水埋深與年降水量的對比圖中,兩者呈明顯的正向關係。

龍笛在2020年發表的一篇論文中指出,相對於1999‒2007持續乾旱時段,自2008年以來的降水增加對地下水儲量恢復的貢獻為30%。

據龍笛估算,截至11月初,北京市2022年降水量約為450毫米,與去年同期相比減少了一半,“可以說是一個少雨、偏乾旱的年份。”而目前北京平原區地下水埋深約為16.3米,較去年同期回升了0.85米——在少雨年份,這樣不降反升的數據是很可觀的。“這說明,除了難以捉摸的氣候之外,水利工程的作用也是非常大的。”

2014年12月,南水北調中線工程正式通水,長江水從橫跨湖北、河南兩省的丹江口水庫奔走1267公里,通過明渠、渡槽、暗涵、管涵、隧洞、倒虹吸等方式為北京市輸水年均10億立方米。而後,自2015年起,北京市地下水資源進入“止跌回升期”。

資料顯示,南水進京後,結合南干渠工程、大寧調蓄水庫、團城湖調節池及各水廠輸水工程,直接供水覆蓋面積達3247平方公里。

2021年12月27日,北京市南水北調團城湖管理處,工作人員在團城湖調節池工程巡邏。新京報記者鄭新洽 攝
2021年12月27日,北京市南水北調團城湖管理處,工作人員在團城湖調節池工程巡邏。新京報記者鄭新洽 攝

“南水一下替代了地下水,成了北京市的主力水源了,北京居民的生活用水有70%是用南水。”北京市水資源調度管理事務中心副主任王俊文說,輸水至今,南水已為北京增加水資源超80億立方米,比兩個密雲水庫的水量還多。

開源之後,節流也被提上日程。2015年起,北京市水科院開展地下水超采治理工作,“對地下水控、管、節、調、換、補。”北京市水科院專家楊勇介紹,比較典型的措施是,在南水北調帶來富餘水資源的基礎上,將北京13家自來水廠的水源從地下轉為地表;同時,大規模地展開自備井置換工作,截至目前,全北京已有1200多個單位的自備井的用水需求被市政自來水替換。

同時,農業灌溉效率提升和用水量下降。“採用更先進的灌溉技術,比如說噴灌、滴灌等;鼓勵調整作物的種植結構等降低了農業用水量。”龍笛介紹,北京市農業用水從2003年的14億立方米下降到2018年的不到5億立方米。據悉,2015年,北京市地下水開採量約為18億立方米,低於此前的年均25億立方米;到2020年,這個數據已經下降至13.5億立方米。

開源、節流的同時,“以水治水”的生態補水方案被提上了檯面。

生態補水,即通過向河道輸水,改善河流生態環境,回補沿河地下水。仰仗於密雲水庫、官廳水庫的功能,就好比家中有一口水缸,用之不竭時將水存下,待到缺水的時候,再引水出來用。而經過生態補水以後的河流水量多了,河水就會向下滲,能夠起到補充地下水的作用,這些措施能促進密雲、懷柔等水源地、永定河流域等嚴重超采區的水源涵養和修復。

“每年年底,北京市水資源調度管理事務中心會對明年全市水資源做配置計劃,何時補水,補多少水。比方說,與水文總站合作,預測明年官廳水庫降雨多少,水位多少,可以放多少水。”王俊文說。

2019年,永定河首次進行試驗性生態補水,黃河萬家寨、冊田和友誼等水庫向官廳水庫調水2.7億立方米,而後,官廳水庫以最大40立方米每秒流量向下遊集中補水2.3億立方米。2020年春季,官廳水庫以最大100立方米每秒流量向下遊補水1.66億立方米,最終在水庫以下形成248公里連續水路,北京境內的永定河在斷流25年後終於再次全線貫通。

潮白河的生態補水則啟動於2021年4月30日。郭希良見證了這一開端:當天早上八點整,密雲水庫潮河輸水洞以每秒10.2立方米流量放水出庫;十點整,白河輸水洞以每秒10立方米的流量放水出庫。三十天后的5月29日,在累計補水2.2億立方米後,補水水頭到達潮白河白廟橡膠壩下,與下遊有水河道彙合,這意味著,時隔22年後,潮白河北京段首次全線水流貫通。

潮白河補水期間,郭希良追隨著水流的路徑,只見到水頭像小蛇一樣向前蜿蜒,行動極慢——如同久旱逢甘霖,他發現潮白河的河床“好渴,好渴”,大部分的水流來不及往下遊去,就滲入了黃褐色的河床中。

地下水回來了

門頭溝斜河澗村民王鵬記得,2020年夏季的一場大雨後,村民們忽然奔走相告,“村里一溜三個泉水又出來了。”此前,這些泉眼已乾涸二十餘年。

2022年11月,遊客在門頭溝斜河澗村觀泉。2020年夏季的一場大雨後,這個乾涸了二十餘年的泉眼重又冒出水來。新京報記者馮雨昕 攝

據門頭溝水務局數據,自2019年永定河實施生態補水後,門頭溝區存在30餘眼斷流後複湧或流量明顯增大的泉眼。而據北京市水務局數據,從2021年至今,北京地區共有81處泉眼複湧。

在北京東部的順義區,牛欄山橡膠壩以北的潮白河段水流潺潺;位於潮白河右堤的潮白河供水所的職工們通過觀測驚喜地發現,潮白河沿岸的地下水埋深恢復到最淺處地下5米;這個數據一度深達地下45米。

種種跡象證明,北京的地下水確實又在逐步接近人類了。

白國營說,截至2022年11月末,北京市地下水平均埋深為16.04米,接近2001年的埋深水平;與2015年同期對比,平均回升9.71米,地下水儲量增加49.7億立方米。

“如果2019‒2030年的地下水開採量減少到每年15億立方米,且多年平均降水量在2008‒2018年平均水平(偏濕,每年580毫米),北京地下水儲量有可能在2030年恢復至上世紀九十年代的水平,即地下水埋深約10米。”龍笛在一篇論文中推測。

這當然是一個可喜的推測,但水文專家們也有別的考慮:隨著地下水的逐漸回升,各地區地下水位可恢復閾值應當被確立。

“埋深太淺了也不好,極端一點說,可能會泡著房子的地基,或是地下車庫、地下垃圾掩埋場,造成地下水汙染。”一位不具名的專家表示,若地下水埋深回升到兩米左右,則有可能將土壤中的鹽分攜帶提升至地表附近,“太陽一曬,水分蒸發了,只留下鹽分,農民的土地就鹽堿化了。”

為此,水文總站正與北京市多部門合作建立全市地下水監測信息共享機制,每日監控記錄地下水埋深,並每月一次與其他單位共享、分析數據。另外,結合地形、地貌等因素,北京市平原區地下水位可恢復閾值也被確立下來。

“綜合地基防水問題,地下水埋深應該控製在10至15米;從地下水水質來看,埋深應該控製在10米左右;從防控鹽堿化的角度考慮,北京市平原區的地下水埋深應該控製在大約三米左右。結合目前的北京市地下水水位來看,水位回升的空間還是很大的。”白國營說。

直到今天,位於北小營鎮、陪伴他成長的那條河流仍然沒有複流。不過,不遠處的潮白河岸邊,原有的數個平均深度40米的砂石坑,逐漸被滲出的水灌滿了,形成了600多畝的水面,儼然是幾片小湖。連帶著潮白河兩岸綠意盎然,鯽魚、鱖魚、馬口魚,還有白鷺、白骨頂雞等也都回來了。

現在,郭希良再去潮白河邊散步,恍惚覺得“像在江南”。這片他曾形容為“火星之域”的地方,重新生出了綠洲。

新京報記者 馮雨昕

編輯 胡傑 校對 劉軍

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