李憲法 李安峰
（北京市環(huán)境保護科學研究院 100037）

　　摘 要 消耗水量過大和地下水嚴重虧損是北京市在水資源開發(fā)利用中面臨的主要問題，本文對北京市消耗水量作了粗略估計，并對影響地下水虧損的因素及其帶來的生態(tài)問題作了分析。在此基礎上，作者給出了相應的對策，并提出了進一步工作的建議。
　　關鍵詞 水資源 水消耗 地表水 地下水

　　Abstract： Excessive water consumption and serious loss of ground water are the main problems in exploitation and utilization of water resources of Beijing. The amount of water consumption is approximately esimated and factors affecting loss of ground water are analyzed in the paper. Besides, ecological problems caused by loss of ground water are presented . Moreover, the authors put forward corresponding countermeasures and further advice.
　　Key words：water resources, water consumption, surface water , ground water

1.北京市自然和人口概況

　　自然概況北京市行政管轄總面積16800km²，其中山區(qū)面積約占62％，平原區(qū)占38％。1961—1995年多年平均降水量595mm，水面蒸發(fā)量為1120mm，屬半干旱半濕潤地區(qū)。市內(nèi)有潮白河、永定河、北運河、拒馬河和句河等五條河流，除北運河發(fā)源于本市外，其余皆發(fā)源于河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)和 山西省。區(qū)內(nèi)還有若干條季節(jié)性排水河道和湖泊22處，湖泊總面積約640公頃。
　　人口概況1949年北京市總人口為209.2萬人，截至1998年全市總人口達1223.4萬人，其中暫住人口11％；常住人口中城鎮(zhèn)人口占67%;農(nóng)業(yè)人口33％。

2.北京市水資源

　　水資源總量北京市水資源由區(qū)內(nèi)產(chǎn)水和上游入境水兩部分構成。據(jù)1989—1991年北京市有關部門進行的“北京水資源普查和規(guī)劃”工作成果，全市一次性水資源多年平均為62.8億m³。
　　地表水可供水量1949年以來，在北京山區(qū)已建成85座水庫，總庫容93億m3，控制了山區(qū)面積 的70％以上。其中大型水庫4座，總庫容88億m³；中型水庫16座，總庫容4.68億m³；小型水庫65 座，總庫容0.85億m³；修建塘壩250座，揚水站5000座，蓄水池上千個；建成平原水閘65座和橡膠壩56座，每年蓄水量2.0億m³。1981年北京市出現(xiàn)供水危機，為此，國務院作出決定，密云、官廳兩大水 庫只供北京用水，不再向天津供水，以保證首都的用水。采取這些措施后，按1961—1995年水文年多年平均，全市在平水年、偏枯年和枯水年可供水量分別為15.5、11.7和7.9億m³(表1)。
　　 地下水資源據(jù)地礦部門的研究成果，北京市平原地區(qū)地下水總蘊藏量約680億m³，平原區(qū)天然：水資源量21～42億m³/年之間。有關部門確定的年可開采量為26.3億m³。地下水平均年可供水量 占全市可供水量的70％左右(表1)，由此可以看出北京市地下水源的戰(zhàn)略地位。

表1 北京市1961-1995年多年平均可供水量 水量單位： 億m³/年 項 目 保證率％ 　 50 75 95 地表水可供水量 15.5 11.7 7.9 地下水可供水量 26.3 26.3 26.3 合計可供水量 41.8 38.0 34.2 地下水占可供水量的比(％) 62.9 69.2 70.9

3.水資源開發(fā)利用與水消耗

　　所謂消耗水是指在水資源開發(fā)利用過程中，由于蒸發(fā)而不返回地面再利用的水資源，也就是“跑到天上去”的損失水部分，是導致出現(xiàn)地區(qū)干旱化生態(tài)問題的人為因素。現(xiàn)對北京市的總消耗水量以及 用水、地表水和地下水的消耗分別作粗略估計。
　　總消耗水量總消耗水包括各種用水過程、地下水源、地面水利工程和地面水體的蒸發(fā)消耗水。按一次水資源總量62.8億m3，加上地下水超采量，并扣除出境的清水、污水和地下水作為總消耗水量(表2)。如果統(tǒng)計數(shù)據(jù)是可靠的話。粗略估計，1961—1995年區(qū)內(nèi)總消耗水量約為47.5億m3，約占多 年平均一次性水資源總量的75％。

表2 全市水資源總量平衡及消耗水估計(1961—1995)水量 單位：億m³/年 區(qū)內(nèi)水資源 上游入境水 水資源總量(A) 地下水超采(B) 出境水 消耗水A十B十C 清水 污水 地下水 小計(C) 42.3 20.5 62.8 2.0 11.35 5.05 0.9 17.3 47.

　　資料來源：資源量：水惠京華，1999。出境水：中國南水北調，2000。
　　用水消耗據(jù)統(tǒng)計，1961——1995年全市多年平均年總用水約36億m³，其中農(nóng)業(yè)供水占65％，城市 和工業(yè)占35％。該時期內(nèi)農(nóng)業(yè)用水比例大，城市污水管道普及率低，用水消耗量較大，粗略估計，消耗 水量約占供水量的78％左右，占總消耗水量的60％以上。
　　1995年用水結構有了變化，全市總供水近40億m³中，農(nóng)業(yè)用水減少，城市(含工業(yè))供水增加，約 各占50％。由于城市污水管道普及率提高，城市消耗水相對減少，約占供水量的35％；農(nóng)業(yè)灌溉渠道 襯砌和發(fā)展了大面積噴灌技術，農(nóng)業(yè)蒸發(fā)消耗水相對增加，約占供水量的90％以上。全市用水總消耗 約占總供水量的65％左右。
　　地表水消耗地表水利工程的消耗水相對難以估計。據(jù)文獻介紹，水庫因蒸發(fā)作用所造成的損失水量，通常可高達蓄水量的5％—20％。北京地區(qū)的蒸發(fā)量，根據(jù)85個水庫的總庫容量93億m³，以及數(shù)以百計的其它蓄水設施，按年蒸發(fā)水量的上限值估計，基本接近按總消耗水量扣除用水消耗的消耗水量，約為19億m³，占總消耗水量的30％以上，該數(shù)據(jù)似乎偏大。正確的估算應按水庫水面的面積和水面蒸發(fā)量估算，數(shù)以百計的水庫和數(shù)以千計的蓄水池難以估算。
　　對于用水的蒸發(fā)損失，在上個世紀的70年代，水文學家開始關注這個問題。據(jù)統(tǒng)計資料，1990年全球總消耗水占總需水量的52％，其中農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城市、水庫蒸發(fā)的消耗水分別占其需水量的65％、29％和6％。以中國的華北地區(qū)為例，該區(qū)總面積43萬km²，多年平均降水量400—800mm，年蒸發(fā)能 力900—1400mm，干旱指數(shù)1—3，與北京地區(qū)水文氣象條件基本類似。截至1984年，華北地區(qū)建成大中小型水庫2800座，總庫容量282億m³。該平原地區(qū)的地下水累計超采已達300多億m³，致使地下水位大幅度下降，形成數(shù)以萬平方公里計的漏斗區(qū)，出現(xiàn)了明顯的干旱化生態(tài)趨勢。1984年全區(qū)總供 水量434億m³，而總出境水只有72億m³，即消耗水量約為總用水量的84％。

4.北京地區(qū)的水循環(huán)與生態(tài)問題

　　增長著的水赤字北京市的水資源總量衰減，出現(xiàn)的所謂“水赤字”有外部因素和內(nèi)部因素。外部因素是上游來水逐年減少，內(nèi)部因素是區(qū)內(nèi)消耗水量大；同時地下水位大幅度下降。
　　·地下水超采 據(jù)統(tǒng)計，自70年代以來，地下水平均每年超采l—2億m³，僅在1980年至1999年便虧損了25億m³。
　　·地下水補給量減少地下水補給量減少是一種綜合因素，其中城市發(fā)展使不透水面積增加是地下水補給量減少的主要因素。據(jù)統(tǒng)計，城區(qū)不透水面積由1959年的61％增至1999年的77％左右。上個世紀的80年代與60、70年代比較，年均地下水補給量減少了2.61億m³。
　　 干旱化生態(tài)問題北京市水資源開發(fā)利用中出現(xiàn)的一個主要生態(tài)問題，集中地反映在地下含水層虧損。地下水累計虧損已達43億m³，相當于華北地區(qū)最大的密云水庫的總庫容量。北京平原區(qū)超采總面積已達2660km²，占平原區(qū)面積的41％；城近郊區(qū)地下水位下降形成的漏斗面積約1000km²以上；東郊漏斗中心區(qū)水位下降達40—50m，水位下降引起地面下沉，沉降面積達800km²，累計最大沉降量 850mm。地下水位下降引起的生態(tài)問題，還表現(xiàn)為全市泉水幾乎全部枯萎、包氣帶增厚、表層土壤水減少，具有荒漠化潛在威脅。

5.對策

　　對北京市地下水含水層的過度損耗和水資源開發(fā)利用中的水消耗問題，已引起北京市政府的關注。正在研究和已經(jīng)采取的對策有以下幾個方面：
　　發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)是北京市用水和耗水的大戶，減少農(nóng)業(yè)用水既減少全市用水壓力，又減少水消耗。北京市已發(fā)展節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)25萬公頃，占有效灌溉面積的79％。與上個世紀70年代的最高用水年比較，1995年農(nóng)業(yè)用水減少了約35％。
　　涵養(yǎng)地下水源、發(fā)展地下水庫：
　　·地下水源廠與地表水源廠聯(lián)合調度北京市現(xiàn)有9個自來水廠，其中7個為地下水源，2個為地表水源。原來地面水廠與地下水廠兩個供水系統(tǒng)各自獨立，不能相互調節(jié)。1985年和1988年分別建 成的田村山水廠和水源九廠兩個地面水廠，為地表水和地下水聯(lián)合調度創(chuàng)造了條件。
　　·利用河道回灌1984年建成潮白河向陽攔河閘攔蓄洪水回灌地下，年平均補給量1500萬m³以上，使近46km³的地下水位明顯回升。例如1994年密云水庫汛期棄水約1億m³，補人地下達7000萬m³；1995年放水3億m³，回補地下達1億多m³，使過去幾年形成的地下水漏斗，一次放水就回升到原 先的水位。永定河引水渠和京密引水渠，都不同程度地發(fā)揮了補充地下水的功能。
　　·利用沙石坑回灌1996年利用西郊沙石坑，引密云水庫水回灌地下，每日回灌水量達12萬m³。
　　·雨水就地入滲地下已進行的示范研究有：利用綠地草坪滯蓄汛期雨水人滲地下；利用滲井入滲屋頂雨水；農(nóng)田攔蓄雨水人滲等。

6.討論與建議

　　世界觀察研究所的專家們，把地下水位下降與人口增長、氣溫升高、人均耕地面積減少、漁業(yè)崩潰、森林萎縮以及動植物群種損失，列為21世紀具有挑戰(zhàn)性的全球重大環(huán)境問題；并指出“把減少蒸發(fā)損 失水就能增加可供使用的水量，是貨真價實的節(jié)水”。
　　盡管北京市在節(jié)水和涵養(yǎng)地下水源方面，作了大量的工作，但地下水位下降和水質衰退尚未得到有效遏制。為此建議：
　　·進一步加強農(nóng)業(yè)節(jié)水和調整農(nóng)業(yè)結構，減少農(nóng)業(yè)用水消耗；
　　·進一步提高城市和工業(yè)的用水效率；
　　·全面加強地下水回灌的規(guī)劃；
　　·全面開展建成區(qū)汛期雨水就地入滲措施，以補充地下水源，同時減少城市防洪壓力；
　　·對地下水補給的敏感地區(qū)，控制硬化面積，防止堵塞地下水的補給通道；
　　·在管理方面，加強地下水、地面水的統(tǒng)一管理體制；制定有效的用水、水污染控制、生態(tài)改善和城市防洪的統(tǒng)一規(guī)劃方法。
　　本文僅從水資源開發(fā)利用中的水消耗和地下水含水層耗損問題進行討論。關于消耗水量的準確估算以及地下水位下降引起的綜合生態(tài)問題，有待進一步研究。

主要參考文獻

　　 1.顏昌遠主編.水惠京華.北京：中國水利水電出版社，1999.
　　 2.北京市水利局.北京水旱災害.北京，中國水利水電出版社,1999.
　　 3.顏昌遠主編.北京的水利.北京，科學普及出版社，1997.
　　 4.北京西郊地下水庫試驗研究報告.北京市地礦局水文地質工程公司，1985.6.
　　 5.北京市地下水開發(fā)利用與管理研究報告.北京市地礦局水文地質工程公司，1987.6.
　　 6.魏昌林主編.中國南水北調.北京，中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.12
　　 7.佟亮等譯.世界現(xiàn)狀2000.北京，科學科技文獻出版社，2000.。
　　 8.許靖華.“集成水路”研討會文獻.北京，2001.2.。

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　　(李憲法，男，1929年10月生。博士，原北京市環(huán)境保護科學院院長，研究員。多年從事水污染控制規(guī)劃、水資源管理政策等研究。獲國家級突出貢獻專家榮譽稱號。現(xiàn)任北京市環(huán)境科學學會副理事長。)

Exploitation and Utilization of Water Resources and Drought Ecological Environment of Beijing

Li Xianfa, Li Anfeng
(Beijing Municipal Research Institute of Environmental Protection, Beijing 100037)

The area of Beijing is 16800Km², of which the mountainous area is about 62 percent, and the plain area is 38 percent. In 1956--1995, average yearly rainfalls were 595 mm and the evaporation of water surface was 1120mm, The population of Beijing was 2.092 million in 1949. It had increased to 12.234million by 1998.
Water resources of Beijing consist of water generated in this region and wate from upriver regions. Av- erage yearly amount of one-off water resources was 6. 28 billion m³ in 1961--1995 Since 1949 , 85 reser- voirs have been built, whose capacity is 9. 3 billion m³ . Besides, thousands of cisterns and sluices have been constructed , which can store 0.3 billion-m³ water. The actual water supply of surface water is.respectively l. 55 billion m³ in common year, 1.17 billion m³ in low water year and 0.79 billion m³ in dry year. The average yearly amount of allowable exploitation of ground water is 2.63 billion m³, about two thirds of to- tal water supply.
The excessive water consumption and serious loss of ground water are the main problems caused by ex- ploitation and utilization of water resources. According to. approximate estimate , average yearly water con- sumption was about 4. 75 m³ in 1961--1965 about 75 percent of one-off water resources. The evaporation consumption of water conservancy projects is more than 30 percent of totaL water consumption and the con- sumption of water use is more than 60 percent. The accumulative loss of ground water adds up to 4. 3 bil- lion m³, and the plain area of excessive exploitation is 2660 Km², about 41 percent of total plain area. The
declining of ground water level in near suburbs results in water level funnel. The funnel area is more than 1000 km² and the water level in funnel center of eastern suburbs has declined 40---50m Consequently, fountains almost dry up, the water in surface layer of soil gets less and less and there exists a potential risk of hungriness. There are two main factors affecting the loss of ground water. On the one hand, ground water is excessively exploited yesr after year; on the other hand, the replenishment of ground water de- creases, which is caused by the reducing of dank area.
Excessive loss of ground water and water consumption in explotiation and utiLization of water resources have been attached importance to. Countermeasures that are being researched and have been adopted in- clude developing water-saving agriculture and maintaining ground water. developing underground reser- voirs. Detailed measures of the latter include adjustment jointly of ground water plants and surface water plants, ground water recharge by riverway, ground water recharge by sandstone pit and storm water infil- tratlon .
Foreign environmenetal experts regard the declining of ground water Level as one of the fateful envi- ronmental problems in 21 century. At the same time, they point out that cutting down water consumption can increase water supply. Though great efforts have been made to save water and to maintain ground wa- ter , the declining of ground water leveL has not been controlled efficiently yet. So some advicis given in the paper, such as saving water use of agriculture and altering structure of agriculture, cutting down water consumption of agriculture; establishing layouts and measures of maintaining ground water and ground wa- ter recharge, and so on.
As far as exact estimate of water consumption and ecological problems caused by the declining of ground water level, it is only a cursory discussion in the paper and needs further research.