2022年9月,密云水庫開始向潮白河生態(tài)補水。王奇 攝
11月16日,最后一倉水泥澆筑完畢,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。據北京市水務局消息,這標志著北京市南水北調地下供水閉環(huán)成功,其將在北京市內形成沿北五環(huán)、東五環(huán)、南五環(huán)及西四環(huán)的全長約107公里的全封閉地下輸水環(huán)路。
在南水北調地下供水閉環(huán)成功背后,是北京市地下水位持續(xù)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(yè)發(fā)展及連年干旱,北京自上世紀八十年代起經歷了地下水水位緩慢下降期、急劇下降期,平原地區(qū)地下水平均埋深最低時跌到25.75米。
(相關資料圖)
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”。隨后幾年,在“南水”以及近年降水增多情況下,北京市水務部門啟動地下水超采治理,并對永定河、潮白河進行生態(tài)補水。
數據統(tǒng)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歸。
消失的水
1994年夏天,在北京市順義區(qū)北小營鎮(zhèn)西府村,白國營最后一次下到村前的箭桿河里摸魚。那條河曾水質清澈,水產豐富,白國營在里面摸出過馬口魚、鯽魚、黃骨魚等?,F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,河流有二十余米寬;約莫從上世紀八十年代起,河水逐漸變窄、變淺,直到上世紀九十年代中期,河流徹底干涸。
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干涸。
爾后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,一刮大風就黃沙漫天;許多發(fā)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??;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(fā)掉,或是滲到地下去——地下太干了。”郭希良說,這是地下水匱乏的直接表現。
在農村地區(qū),這種匱乏與人們的生活有著更強的關聯。
多位北京順義區(qū)的居民表示,上世紀七十年代,順義地區(qū)的農村依靠著兩米深的井吃水;到上世紀八十年代,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;再往后,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(wěn)定供水。莊稼的長勢也越來越差,發(fā)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(yè)成本上升。
上世紀九十年代末期,北京門頭溝區(qū)斜河澗村民王鵬發(fā)現,緊隨著不遠處的永定河斷流于1996年,村里的幾眼泉水相繼干涸了。斜河澗村位于妙峰山腳下,曾經地下暗流極多,在村里有四五處涌出點。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(qū)地下水平均埋深約在7米;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。隨后的16年間,北京市平原區(qū)地下水埋深經歷了急劇下降期,年均下降0.82米,并于2015年達到25.75米。
地下水匱乏的背后,是整個北京市的水資源短缺問題。“水資源的循環(huán)是環(huán)環(huán)相扣的。”水文總站的有關專家介紹,“大氣降水到地面以后,一部分雨水形成了地表水,一部分雨水滲入地下變?yōu)榈叵滤?。地表水或蒸發(fā)或入海,地下水則沿著地下路徑入海;江河湖海的水面蒸發(fā),水又跑到天上去了——這循環(huán)之中的一環(huán)或者多環(huán)出了問題,就是區(qū)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(xiāng)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、通惠河等都可通船;北京城內及近郊有南淀、北淀、方淀、三角淀等大小九十九淀,今天的海淀區(qū)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,涌出泉水無數,使北京一度到了“掘地成泉”的程度。
“從氣候上講,北京屬于半濕潤地區(qū),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(tài)環(huán)境研究中心何永等人發(fā)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(yè)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,北京經歷了新中國成立后最為嚴重的干旱期,年均降水量比常態(tài)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(tǒng)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,遠低于國際公認的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,北京市不得不于1999年左右開始大規(guī)模超采地下水。
“什么是超采?簡單說,降雨少,補水少,但我們開采得卻多了,地下水的排大于補,就是超采。”北京市水科院專家楊勇說,1999年后,北京市各區(qū)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、平谷、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余億立方米的生活生產用水總量,北京市年均開采地下水近23.6億立方米。也是在此期間,北京市平原區(qū)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(qū)有3422平方公里。
地下水超采區(qū)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、橋梁的形變、位移甚至斷裂,在沿海區(qū)域,還會出現海水倒灌的現象,對周遭生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重破壞。”龍笛介紹。
2016年,時任首都師范大學副教授陳蜜等學者發(fā)表論文指出,由于過度開采地下水,北京部分地區(qū)地面沉降日益加劇,其中最大的沉降點位于北京東部地區(qū),2003年至2011年,該地的沉降速率超過了10厘米每年。有統(tǒng)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,地下水超采并非北京一家之癥。
“華北的邯鄲、邢臺、石家莊、天津等城市,國際上墨西哥城、墨爾本、雅加達、金奈、圣保羅、美國加州中央山谷等,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(tǒng)治理才能夠解決。”
開源節(jié)流與“以水治水”
所幸的是,北京地下水的危機,從降水增多后開始放緩。
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,甚至于2021年達到了924毫米,比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系。
龍笛在2020年發(fā)表的一篇論文中指出,相對于1999-2007持續(xù)干旱時段,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年的年降水量約在450毫米,與去年同期相比減少了一半,“可以說是一個少雨、偏干旱的年份。”而目前北京平原區(qū)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,除了難以琢磨的氣候之外,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年均輸水10億立方米。此后,自2015年起,北京市地下水資源進入“止跌回升期”。
資料顯示,南水進京后,結合南干渠工程、大寧調蓄水庫、團城湖調節(jié)池及各水廠輸水工程,直接供水覆蓋面積達3247平方公里。
“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,比兩個密云水庫的水量還多。
開源之后,節(jié)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(jié)、調、換、補。”楊勇介紹,比較典型的措施是,在南水北調帶來富裕水資源的基礎上,將北京13家自來水廠的水源從地下轉為地表;同時,大規(guī)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(yè)灌溉效率提升和用水量下降。“采用更先進的灌溉技術,比如噴灌、滴灌等;鼓勵調整作物的種植結構等降低了農業(yè)用水量。”龍笛介紹,北京市農業(yè)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,北京市地下水開采量約為18億立方米,低于此前的年均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(jié)流的同時,“以水治水”的生態(tài)補水方案被提上了臺面。
生態(tài)補水,即通過向河道輸水,改善河流生態(tài)環(huán)境,回補沿河地下水。仰仗于密云水庫、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(tài)補水以后的河流水量多了,河水就會向下滲,能夠起到補充地下水的作用,這些措施能促進密云、懷柔等水源地、永定河流域等嚴重超采區(qū)的水源涵養(yǎng)和修復。
“每年年底,北京市水資源調度管理事務中心會對來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,預測來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(tài)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,爾后,官廳水庫以最大40立方米每秒流量向下游補水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游補水1.66億立方米,最終在水庫以下形成248公里連續(xù)水路,北京境內的永定河在斷流25年后終于再次全線貫通。
潮白河的生態(tài)補水則啟動于2021年4月30日。郭希良見證了這一開端:當天早上八點整,密云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2.2億立方米后,補水水頭到達潮白河白廟橡膠壩下,與下游有水河道匯合,這意味著,時隔22年后,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(fā)現潮白河的河床“好渴,好渴”,大部分的水流來不及往下游去,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年夏季的一場大雨后,村民們忽然奔走相告,“村里一溜三個泉水又出來了。”此前,這些泉眼已干涸二十余年。
據門頭溝水務局數據,自2019年永定河實施生態(tài)補水后,門頭溝區(qū)存在30余眼斷流后復涌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(qū)共有81處泉眼復涌。
在北京東部的順義區(qū),牛欄山橡膠壩以北的潮白河段水流潺潺;位于潮白河右堤的潮白河供水所的職工們通過觀測驚喜地發(fā)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。
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年的地下水開采量減少到每年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(qū)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,造成地下水污染。”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(fā)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(jiān)測信息共享機制,每日監(jiān)控記錄地下水埋深,并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(qū)地下水位可恢復閾值也被確立下來。
“綜合地基防水問題,地下水埋深應該控制在10至15米;從地下水水質來看,埋深應該控制在10米左右;從防控鹽堿化的角度考慮,北京市平原區(qū)的地下水埋深應該控制在3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,位于北小營鎮(zhèn)、陪伴他成長的那條河流仍然沒有復流。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、桂魚、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
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