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孙蓉琳 梁 杏 张人权 （中国地质大学·武汉） 本成果为地质调查项目《水文地质发展战略与水工环地质调查战略研究》成果之一，由中国地质大学（武汉）环境学院城市环境研究所承担完成。 一、利用地下水库调蓄水资源的意义 到2025年，世界上将有1/3的国家和地区会面临水资源短缺问题。然而，很多缺水地区，每年却有大量的雨洪径流泄入海洋。尤其是季风气候地区，降水往往只集中在短短的几个月里，大量的淡水没有得到有效利用，使得这些地区同时遭受干旱和洪涝灾害。 我国是个典型的大陆季风气候国家，降水在年内高度集中，年际变化剧烈。大部分地区，6～9月的降水量占全年的60～80％，而这几个月的降水也只是集中在若干天内。在年际变化上，我国南方地区年最大降水量一般为年最小降水量的2～4倍，北方地区为3～8倍。因此，水资源中大约2/3的水是洪水径流量。另一方面，我国南方水资源丰富，耕地少；北方水资源缺乏，耕地多；近20多年来，我国北方干旱缺水与南方洪涝灾害同时出现，形成了北旱南涝的局面。降水时空分布不均，是造成我国水旱灾害频繁和水资源供需矛盾十分尖锐的主要原因。 调蓄水资源是解决这些矛盾的重要途径之一。除了利用江河湖泊等天然地表水体外，世界各国愈来愈多地通过修建地表水库调蓄水资源。 近几十年来，我国修建了很多地表水库，这些水库在防洪抗旱方面发挥了重要作用，并带来了巨大的经济利益。与此同时，修建地表水库也出现了不少问题。例如：库区泥沙淤积降低了水库调蓄能力，甚至导致水库壅水淤积、洪灾加剧（如三门峡水库）；干旱半干旱地区，水库蒸发损失造成水资源的巨大浪费；水库壅水及水库渗漏导致库区地下水位抬升，引起次生沼泽化和盐渍化，触发滑坡崩塌，破坏洄游鱼类的生态环境；库区移民造成了沉重的社会经济负担等。 基于以上原因，发达国家正在放弃修建地表水库调蓄水资源的传统做法，甚至考虑拆除一些已建水库，转而利用地下含水层——地下水库调蓄水资源。地下水库将水蓄存在地下岩土的空隙中，可以避免因修建地表水库引起的负效应，就蓄水能力来说造价也远远低于同等规模的地表水库。 修建地下水库，还可以多方面改善生态环境。例如，通过人工补给含水层抬升地下水位，可以消减因地下水超采形成的降落漏斗，缓解地面沉降，减少由于抽水引起不均匀沉降导致的地裂缝，阻止海水入侵，恢复湿地面积，缓解土地荒漠化、沙漠化等。 总之，利用地下水库调蓄水资源，可以对含水层有计划的补给与回采，实现含水层的可持续利用，并有效改善生态环境。由于我国能源缺乏而水能丰富，降水分布不均，因此，利用地表水库发电、防洪与调蓄水资源，仍有必要；与此同时，有必要大力发展地下水库。 二、利用地下水库调蓄水资源的发展概况 （一）地下水库在国内外的发展 作为一种有效的、环保的、经济的地下开发工程，地下水库在国外发展很快。对于地下水库，国外常用的提法是“含水层人工补给”或“含水层储存与回采（ASR--aquifer storage and recovery）”。 美国正在实施“含水层储存回采ASR工程计划”，到2002年7月，正在运行的ASR系统共有56个,而建成的系统则有100个以上。仅佛罗里达州南部，在墨西哥海湾沿岸已经修建了26个ASR工程，约有330口ASR井；下一步，该州将会在内陆湖Okeechobee周围修建ASR工程。目前，ASR工程是美国CERP（Comprehensive Everglades Restoration Plan——综合湿地恢复计划）的重要组成部分。美国国家研究理事会水科学与技术委员会和美国地质调查局水资源研究分委会，还把“含水层储存与回采ASR工程”作为“区域和全国尺度地下水系统调查”最优先资助领域之一。 瑞典、荷兰、德国、澳大利亚、日本、伊朗等国，都在实施地下水人工补给，以解决国内水资源短缺问题。瑞典、荷兰和德国的人工补给含水层工程，在总供水中所占的份额分别达到20%、15%和10%。20世纪50年代起，荷兰在沿海人口稠密的城市地区开展了大规模的地下水人工补给工程；到1990年，地下水人工补给量达到了1.8×108m3/a。 我国也已经开始实施地下水库调蓄工程，如北京西郊、山东龙口、大连旅顺等地都已经修建了地下水库，积累了一些经验。处于永定河冲洪积扇中上部的北京西郊地下水库，是个多年调节型地下水库。该地下水库利用旧河道、平原水库、深井、废弃砂石坑进行回灌，取得了一定的效果，使得永定河河床地下水位上升2～3m。山东龙口黄水河地下水库,建成于1995年，是国内第一个设计功能较为完整的地下水库，通过修建拦河闸、地下坝及大量引渗设施，联合调蓄地表水与地下水；据估算，此工程每年可增加地下水1193.4×104～5967.0×104 m3（不同来源的资料，所提供的地下水增量很不一致，此值仅供参考），起到了阻断海水入侵的作用，同时也改善了库区的生态环境。 但是迄今为止，我国利用地下水库调蓄水资源的工作仅局限于个别地区，已经修建的地下水库报道较少，尚未形成示范工程。因此有必要充分理解其意义，总结国内外经验，有计划、分步骤、讲究实效地加以系统推广。 （二）利用地下水库调蓄水资源的技术措施 地下水库蓄水的形式主要分为有坝地下水库和无坝地下水库两种。是否需要修筑地下坝，取决于当地的水文地质条件。一般来说，平原地区地势平坦，地下水水力梯度小，流速慢，或者是一个完整的地下含水层，可以不用修筑地下坝。在地下水流速快（如山前冲洪积扇带），或者有海水入侵威胁时，则往往需要修筑地下坝。例如，龙口黄水河地下水库和大连旅顺地下水库，都在入海口处修建了一道地下坝，除拦蓄洪水外，还起到了阻挡海水入侵的作用。 相比于地表水库，地下水库“肚大口小，能容难进”。因此，采取各种措施增强地下水库的进水能力，是成功建立地下水库的关键。 目前，国内外采取的含水层人工补给方法主要有三种：地表入渗系统，人工渗透带和灌注井。地表入渗系统一般适用于对潜水含水层的人工补给，需要一定的地面作为蓄水入渗池，通过渗透层补给含水层(图1)；当含水层上方缺乏良好渗透层时，对于上覆弱透水层比较薄的承压含水层或地下水埋藏较深的潜水含水层，需要开挖渗透沟渠或设置渗透砂井，制造人工渗透带增加入渗（图2）；当承压含水层上覆弱透水层较厚时，可以采用管井进行灌注（灌注井法），由于灌注井法补给的水没有经过土壤渗透层的净化，要求灌注的水具有良好的水质，以免造成含水层污染。通常这三种方法都是综合使用的，以求达到对含水层的最有效补给；例如，图3所示的地下水补给系统便是由地表入渗系统和灌注井组成的。 值得注意的是，由于地表水中含有悬浮物质、营养物质、有机碳等，不论采用哪一种措施进行地下水人工补给，都会遇到渗透层堵塞的难题。因此，对于补给水源的预处理就显得很重要。 可以用来进行人工补给的水源有雨水、洪水，以及经过处理的污水等。发达国家和处于干旱、半干旱地区的一些中东国家，利用城市污水进行地下水人工补给，已经取得了很大的成功。但是目前我国污水处理率比较低，1997年我国城市污水集中处理率仅为13.65％，与欧美各国80～90％的城市污水处理率相比，相去甚远，即使到2005年，中国城市污水集中处理率可能只达到45％，利用城市污水补给含水层还受到一定限制。因此，本文着重讨论利用地下水库调蓄洪水和城市雨水。
三、利用地下水库调蓄洪水 我国北方干旱和半干旱地区，经常同年遭受洪灾和旱灾。例如，黄河下游近年来就是如此。黄河流域，每年60％～80％左右的降水集中在7～8月，而需水高峰期3～6月径流量仅占全年的10％～20％；汛期大量洪水入海，而非汛期极易断流。在这些地区修建地表水库，存在种种弊端（如三门峡水库导致上游的渭河河道壅水淤积，引起洪灾明显加剧），要在干旱半干旱地区和平原地区储存洪水以满足供水需求，利用地下水库要比地表水库优越。此外，北方许多城市坐落于山前冲洪积扇带，多以地下水作为供水水源，但因长期超采地下水，已经形成大量地下水区域降落漏斗，具备很大的地下调蓄空间，十分有利于修建地下水库。 但是洪水来势凶猛，水量大，时间短，短时间不能渗进含水层，需要修建拦水工程或蓄水池储存洪水；同时，洪水混浊，有的水质不符合要求，如不经处理直接补给含水层，会造成渗透系统的堵塞，降低补给速率，并会污染含水层。因此，利用地下含水层调蓄洪水，需要修建配套的辅助工程，如拦水坝、泄洪道、引水渠、蓄水池、渗水井、水质预处理设施等。利用地下水库调蓄洪水，从补给地点上看，可以从河道上拦蓄洪水和河道外修建蓄水池两方面着手。 河道上拦蓄洪水时，需要在河道上修建梯级拦水闸、临时堤坝或渗漏水库，扩大河道的受水面积，以利于洪水以更长的时间、更高的水头差，将更多的水补给地下含水层。但是，在河道上建坝增加了就地补给，易造成清理堵塞层的困难。因此，这种方法适用于季节性河流或流量较小且水质较好的河流。 山东龙口黄水河地下水库，利用山谷河流河床第四系松散堆积物孔隙含水层的空间，采取一定的工程措施，将自然排泄入海的洪水、河水和王屋水库弃水引渗到地下。该地下水库在河道上修建了6座梯级翻板拦河闸，最后一道拦河闸与长达5996m的地下坝连接，共同拦蓄河水（洪水）；此外，为增加入渗量还在河床上修建了集水渗沟448条，渗水盆773个，人工渗井2218眼，机渗井300眼，构建成完善的地下渗水系统。 在河道外修建蓄水池补给地下含水层，适用于常年性河流或洪水流量比较大的河流；由于流量大，仅利用河道面积难以捕获较大水量，而水质浑浊，不宜直接补给含水层，需要在河道外寻找有渗透能力的低洼地设立蓄水池，或者专门修建蓄水池，扩大受水范围，增加地下水库进水能力。在河道外设置蓄水池渗水，可以将削减洪峰与增加地下水人工补给相结合，是化害为利，实现洪水资源化的重要途径。 美国加利福尼亚州洛杉矶市orange县，在上世纪70年代初，将Santa Ana河道分成泄洪河道和水资源保护河道，并在水资源保护河道上修建了系列梯级浅槽式渗水池，每个上游渗水池能够充满水，而多余的水溢至下一个渗水池，此外，在河道上游另建有三个专门用来除泥沙的配套水池。 四、利用地下水库调蓄城市雨水 （一）调蓄城市雨水的必要性 1、城市暴雨导致内涝的问题 近年来，我国许多城市深受暴雨内涝之害。短时间的暴雨使得城市出现大面积淹水现象，不仅造成了巨大的经济损失，还严重干扰了城市正常秩序，给居民生活带来很多不便。例如，2001年8月某天，上海1小时集中降水75.6mm，为50年一遇的特大暴雨，使企业和市民财产遭受严重损失，保守估计此场暴雨造成的保险损失接近一亿元。2003年7月5日，南京遭遇罕见暴雨，从凌晨1时至上午11时整，南京市降水量为260mm，道路中断、车辆抛锚、小区淹水、市民出行困难，城市应急系统受到严峻的考验。由于城市建筑与路面等不透水地面的面积不断扩大，城市水文过程急剧变化，类似这样的城市内涝现象，比比皆是，并呈逐年加剧的趋势。 因此，不少大城市投入大量资金致力于改善城市排水系统，提高城市防洪防涝能力，但是效果并不见好。2004年夏，北京、武汉、上海、广州、杭州等众多大城市先后遭遇了（特）大暴雨袭击，暴雨过后均发生了严重的积水现象。武汉自从1998年7月遭受暴雨成为水城之后，每年都投入数亿元进行排水系统改善，效果仍不尽人意。当2004年7月19日武汉再遇15小时雨量超过150mm的暴雨时，城区仍多处严重积水，全市交通拥堵。2004年7月10日下午北京仅遭受10年一遇的大暴雨，2个小时平均降水量超过50mm，造成40多处严重积水，21处严重堵车，其中有8座立交桥交通发生瘫痪。为此，温家宝总理批示做好应对再次发生强降雨的措施，要求对城市建设进行反思。 2、城市暴雨导致内涝的原因 近年来，全国众多大城市常出现严重积水危害，究其原因主要有以下几个方面： （1）城市不透水面积不断加大。城市化进程使得城市面积不断加大，相应的城市不透水面积也在加大。大面积土地被城市建筑、水泥、沥青路面等覆盖，雨水入渗到地下的途径被人为阻断，只能依靠城市排水管道。这就使得原本可渗入地下的水资源，反而成为灾害的根源。 （2）排水能力不够。这主要表现在三个方面：老城区排水管网老化，新城区排水系统尚未建好；城市排水系统的设计重现期较小，一般地区仅为1年（如武汉）,重要地区也只有2～3年（如北京）；大部分城区排水系统采用雨污合排设计。为防止河道污染，平常雨污合排管道里面的水，并不直接排入江河，而是进入污水处理厂。但在雨季，雨量一旦超过城市排水系统和污水处理厂的负荷，就会直接排入江河。如果河道闸来不及协调与应对（排水管道与河道分属不同的部门），就会造成积水；同时，直接排入江河的污水也会造成江河的严重污染，如2004年7月中旬淮河遭遇到十年来最大的污水团。 （3）对城市雨水资源性质认识不够。目前市政建设与规划部门未充分认识到城市雨水的资源性与可宝贵性，似乎理所当然的把城市（暴）雨水作为灾害，只是一味的想办法把雨水排走。据统计，全国600多个城市中，有400多个城市供水不足。其中，北方很多城市地表水不够用，人们大量抽取地下水，造成地下水超采，引起一系列环境地质问题；南方城市，当地表水被污染时，也有利用地下水的需求，长江下游和珠江三角洲地区，即是如此。某些南方城市，由于开采深层地下水导致地面沉降与地裂缝；在江苏由于开采深层水导致地裂缝，省人大常委会做出了禁止开采深层水的决定。由此可见，城市一方面要花大量的人力和物力将雨水排走，白白浪费大量淡水资源，另一方面却又面临严重的水资源短缺问题。 由于我国城市排水系统的设计重现期较小，而如果把城市排水系统提高到10年到50年一遇，在经济上并不合算。因此，当城市雨水排水系统遇到重现期较大的暴雨时，就会大大超过其设计负荷,仍然会导致道路积水等问题，出现年年投资，年年积的问题。可见单从改善排水系统上面不能解决城市暴雨致灾问题。 目前，城市（暴）雨水成灾，大量淡水资源白白浪费，城市水资源短缺加剧，这与沿海发达地区天然和人为地面沉降、以及海平面上升结合，可能危及城市的可持续发展。防范与治理城市暴雨产生的渍涝问题，不仅仅是城市排水系统问题，已经成为城市发展规划中必须综合考虑与治理的问题。 （二）利用地下水库调蓄城市雨水 城市暴雨导致内涝，成为愈来愈令人头疼的现代城市灾害问题，利用地下水库调蓄城市雨水，化害为利，是解决城市内涝的唯一的有效办法。重视城市雨水资源性质，把城市雨水储存于地下含水层并加以利用，既可减轻城市内涝灾害，又可以缓解城市水资源短缺的矛盾。 当前城市雨水利用在世界上得到了很快的发展，雨水既可以储存于地表经简单处理后直接使用，也可储存于地下在缺水时期使用。但是由于我国的降雨时间分布极不均，不同于降雨相当均匀的欧洲；因此，雨水集蓄系统需要足够大的容量储存，才能保障缺水时期使用，这种情况下，配合利用地下水库来储存收集城市雨水，是一个有效利用雨水资源的好办法。 1、收集储存城市雨水的措施 目前国外收集储存雨水的措施很多，归纳起来主要有四个方面： （1）排水系统采用雨污分流制：鉴于雨污合排的种种弊端，采用雨污分流是值得大力推广的。但是，要修建两套完整的管网，费用非常昂贵，目前只能在经济发达城市或者在待建或重建排水系统的城市推广。采用雨污分流的排水系统，可以利用雨水下渗管道，沿线补给地下含水层，也可将雨水引到适当的地点集中入渗补给含水层或直接加以利用。 （2）增加城市透水面积：以前大多数城市采用水泥或沥青路面，雨水不能渗进地下，加剧了城市内涝的风险。现在国内外很多城市采用各种改善措施增加城市透水面积，例如，采用多孔沥青或多孔混凝土路面，在人行道、广场或休闲区铺设草皮砖，增加城市绿化面积，立法规定建设区内的最低可渗面积率等，使得雨水可以快速入渗进入地下含水层。 （3）重视小区雨水储存：国内很多城市小区的屋顶雨水收集系统已经比较完善了，但是却没有相应的处理和回收系统，收集的雨水仍与污水一起排走。例如上海浦东国际机场的航站楼建有17.6万m2完善的雨水收集系统，在暴雨时节每小时可收集雨水500m3，但是却任其自然流走。如果这些雨水能有效处理和加以利用，将比处理利用轻污染的生活污水更为经济、更为简便易行，而这只需要增加雨水储存入渗设备就可以办到。 （4）广泛利用城市低洼地：我国降雨时间集中，为了避免道路积水和暴雨径流的增加，需要在短时间内将雨水暂时蓄存起来。这就需要利用城市低洼地，如地下停车场、运动场等将雨水暂时收集起来。为了能使这些低洼地尽可能多地贮留汛期雨水，在规划设计时应尽可能进行综合考虑，使这些场所在雨期与无雨期的功用发挥到最优。如日本在低洼地修建运动场，雨季用来蓄洪，有的则在运动场下面修建地下水库。此外，有条件的区域也可以利用低地的浅层含水层蓄存雨水。 2、城市储存雨水的利用 当前国外雨水利用范围涉及到生活用水、工业用水、农业用水和生态用水。如日本将收集的雨水用于消防、洗车、冲厕所、冷却用水，有的则经过处理后供居民饮用。善于经营的日本商人还向阿拉伯联合酋长国出口雨水，赚取外汇。 对于蓄存于地下含水层的城市雨水，就地利用非常重要。如果对于渗进城市地下含水层的雨水不加利用，一方面不能为下一次的雨水收集提供空间，另一方面将会造成城市地下水位抬升过高，对城市建筑物的地基安全造成威胁。城市雨水的就地利用，包括居民清洁用水（冲洗厕所、洗车）、绿化用水、环卫用水和应急用水（消防用水）等。向用户收取水费，用于雨水收集蓄存系统的建设与维护，有利于形成推动此项工作的良性循环机制。 此外，在我国北方大多数城市，由于地下水超采，导致地面沉降、海水入侵、区域地下水降落漏斗范围不断增大等环境问题。如果利用汛期收集的雨水进行合理的回灌，就可以补充地下水，减缓生态环境恶化的趋势。 五、与南水北调中线工程配套的地下水库调蓄外来引水 南水北调中线工程就其地理位置而言，具有优越条件，是解决京、津、豫及鄂北地区干旱缺水的较好方案。但是，有一个重要问题需要解决：受水区是半湿润地区，丰水年需水较少，枯水年需水较多，需要年际调蓄；而在一般年份引水区和受水区汛期基本同步，又需要年内调蓄。因此，有必要在引水线路上安排相当大的空间，对外来引水进行调蓄。 在南水北调中线工程中，长达1200km的总干渠缺少调蓄工程。规划中虽然准备利用沿线两侧现有水库与洼地进行补偿性调节储存，但是可操作性差，而且地表水库储存容量有限，运行成本也比较高。另一方面，中线工程沿线，分布在冲洪积扇中上部和冲积平原的地下水，是工农业的主要开采水源，目前已经形成大面积降落漏斗，这就为修建地下水库提供了良好的场所。 例如，在京津以南山前平原区2.46万km2范围内，地下调蓄能力为129亿m3。而在山前冲洪积扇顶部地带地下水库库容达26.4亿m3，其中滹沱河地下水库库容11.3亿m3，漕河地下水库容1.6亿m3，唐河、大沙河地下水库容5.2亿m3，沙河、名河地下水库容8.3亿m3，为地下水库调蓄水资源提供了广阔的有利空间。此外，这些地段均与太行山区中的大型水库，如黄壁庄、西大洋、王快、朱庄等水库相接，这些大型地表水库对中线调水起补偿调节作用。如果能够将地表水库与地下水库联合运用，将能够较好地解决调水区与引水区年际汛期同步，以及南北同枯、同丰的矛盾。 再如，滹沱河二级阶地以上至石家庄市漏斗中心是良好的蓄水地段，而滹沱河断流河床与河漫滩地带对地下水有良好的补给条件。实施南水北调中线工程后，将客水引入滹沱河就能补充给地下水可储存空间，这时滹沱河将成为地下水的良好补给源，从而提高南水北调中线工程客水的有效存储和有效利用率。 六、利用地下水库调蓄水资源需要注意的问题 世界上越来越多的国家利用地下水库调蓄水资源取得了很大的成功，不仅缓解了经济发展和人口增长对水资源供需要求加大的压力，而且解决了很多由于气候多变和地下水过量开采所引起的问题，改善了生态环境，达到了对含水层的可持续管理和对水资源的可持续利用。 根据国际经验，尽管利用地下含水层进行人工补给技术已经比较成熟，但是仍然存在一些尚待解决的问题。对于尚未广泛推广的中国来说，需要在借鉴中加以完善；此外，受中国现行社会经济体制的制约，也决定着我们需要探索适合国情的利用地下水库调蓄水资源的路子。 （一）拟建区的可行性论证 对于拟建区周围各种可能影响补给工程的因素，都要进行详细精确的调查。调查内容包括：气候（降雨、湿度、蒸发等），水文地质工程地质条件，用于补给的水质、水量和时间选择，含水层合理深度和储存能力，当地经济发展和供水需求，现有供水和排水网络，农作物生长，生态植被情况，陆地面积的可用性及修建技术，操作和维持地下水库运行的可行性等等。 精确详细的调查可以保证地下水库的设计正确可行。例如，确保含水层的渗透能力，避开弱透水层，如果无法避开，则要研究增强引水入渗的措施。 这方面，伊朗东北部沙鲁德地区两个洪水补给工程，给我们提供了重要的教训。过去几年连续干旱造成整个地区的入流很少，有时还出现断流，从而导致伊朗Kalaclh Asad工程的利用率仅达到设计能力的62％，Binriomand工程则仅达到56％；这一失误可能与对干旱地区的气象预测不准有关，从而降低了对地表径流的准确预测。 （二）重视现场试验与监测研究 人工补给地下含水层的方法，从技术上来说已经比较成熟，但是仍然会碰到各种各样的难题，如渗透层的堵塞，含水层回采率的确定，补给和回采时间的安排，补给水与含水层本身的天然水之间的化学作用，含水层水质的污染等等。 渗透层表面的堵塞及其产生的渗透速率的降低，是所有含水层人工补给系统都会遇到的问题。尤其是对于混浊的洪水，通过沉沙池等进行预处理，以降低泥沙悬浮物质、营养物、有机碳等，十分必要。即使悬浮物质、营养物和有机碳大部分已经去除，由于渗透表面微生物的增长，堵塞仍然可能发生。目前，国外对渗透层堵塞研究得较多，主要从改进清理设备和减少水中营养物两个方面着手解决堵塞问题。 不同地区、不同目的的人工补给地下水的回采率，有很大区别。如何最大限度的利用含水层的储存能力，又不致引起生态环境的负面变化，这一问题还需要深入研究。含水层补给和回采的时间取决于气象水文条件，如何保证储存的水可以满足当地水供应需求，又能在雨水和洪水来临之前腾出空间，这都需要对气象、水文进行实时监测和准确的预测。 补给水进入含水层后会使含水层流动方式发生改变，补给水与含水层自身水之间也会发生化学反应，这些变化和反应对于含水层有无不良影响，以及如何防止含水层水质的污染，对于利用地下水库调蓄水资源来说，都是非常重要的问题。 由于每个含水层，甚至同一个含水层不同的补给地点所碰到的问题都有自身的特殊性，对于将会出现的问题怎么预防和解决，必须要有预先的准备；这就需要在大的工程开工之前，先进行小规模的现场试验研究。尤其是对于大尺度或者区域性的地下水人工补给系统来说，更需要事先进行小尺度的补给试验研究，获取较全面的数据，以确保建成后的地下水库能够正常运行。 例如龙口黄水河地下水库修建前，龙口市西部八里沙河地下水库进行拦蓄调节地下水试验研究历时三年，进行了地下水库设计应用水文地质参数、高压喷射灌浆建坝技术、地下水库人工回灌试验、地下水库径流调节计算、水质监测等研究，这些现场试验及技术研究为黄水河地下水库施工取得了必要的科学依据。 （三）非技术层面问题的处理 利用地下水库调蓄洪水和雨水，之所以在国内没有得到广泛的推广和利用，真正的障碍恐怕并非技术问题，而与体制、运行机制等一系列非技术层面的问题未能理顺有关。 首先是体制问题。以南水北调为例，水利部作为主持部门，需要与地质环境、土地资源管理的国土资源部进行协同，共同探讨联合运用地表水库与地下水库调蓄引水的方案与措施。如果是两股道上的车，各行其是，很难得出一个可操作的结果。同样，城市雨水的地下储存与利用，涉及城市建设部、有关城市决策层与规划、管理人员，以及城市地质工作部门，也需要协同。我们认为，国土资源部的领导层，应当向中央提出建议，并在中央授权下，主动与有关部门进行协调。 机制问题同样也很重要。从地表水库引水，用户与投资者的关系十分清楚。但是，将水人工补给地下含水层，用户因地下水位抬高而得益（单井出水量增加、单位能耗降低），而引水工程的投资者很难界定自己的权益，无法据此收取水费；由此可知，如果不能定量地界定投资者的贡献，不能形成合理的投资回收与赢利的水市场运作机制，地下水库调蓄水资源就只能永远停留在示范阶段上。定出用户受益的定量计算方法，制订有偿使用的有关法规，是形成市场机制的必要前提。荷兰阿姆斯特丹的地下水人工补给，以及利用补给水供水，都是由同一家自来水公司经营的，因此，不但资金得以回收，而且还有赢利；50年来，荷兰阿姆斯特丹的地下水人工补给能够持续进行，原因正在于此。利用地下水库调蓄洪水和雨水，都需要公众的理解与支持。由于我国水价偏低，实施的是水价暗补办法，公众缺乏强烈的节水意识，使得节水未能形成社会的共识，先进的节水设备和分类用水得不到推广。因此，除了合理提高水价（必要时可以实行水价明补），还需要加强公众教育。例如，利用收集的雨水作为日常生活清洁用水，尤其是在南方水资源较丰富的城市，还没有形成一定的观念，需要对公众进行宣传教育，从思想上接受这种现代的用水观念。 此外，国家还需要制定相关的法律、法规来规范、引导和鼓励人们对于雨水的利用。例如，德国制定了一系列严格的法律、法规，要求所有的新建小区，都要有雨水利用设施，否则政府就征收高额雨水排放费；日本政府在1992年就颁布了“第二代城市地下水总体规划”，正式将雨水渗沟、渗塘及透水路面作为城市总体规划的组成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。 根据我们掌握的情况，国内的地下水库，存在重建轻管的问题，能够做到经常维护、保持良好运转的地下水库，并不多见。我们曾去山东龙口地下水库工程实地考察，发现并未坚持进行堵塞清理工作，由于泥沙淤积，许多渗井的位置已经无法确定，工程已经不可能达到设计要求的效益。 地下水库的维护和运作管理非常重要，很大程度上决定着地下水库的成败；这种管理需要各个管理决策部门的协调支持。由于地下水库的水源涉及到地表水、地下水，规划与管理涉及到水利部门、农业部门、环保部门、城市规划部门、交通部门等，鉴于我国目前的条块分割管理体制，需要采取切实可行的措施，加以协调。 七、工作建议 利用含水层调蓄洪水与雨水，对于扩大水资源有效利用以及改善生态环境有重要意义，为此，建议进行两项示范工程——利用地下水库调蓄南水北调中线工程引水，以及利用含水层调蓄城市雨水。 我们认为，地质部门以往开展的项目，存在某些缺陷：局限于本部门、本学科内部，而缺乏跨部门、跨学科的协同；局限于调查研究阶段，而未能延伸到生产领域。地调局目前正在实施的关于地下水库的项目，就存在这样的问题。这种做法，既不利于成果转化为生产力，也难以通过生产实际的检验来完善我们的理论与技术方法。 为此，我们建议，这两项示范工程都要力争实现跨部门的协同——这是成败的关键，如果不能改变条块分割的现状，如果不能建立跨部门协调的机构与机制，就难以成功。地质部门要参与从调查研究、规划设计，直到运行和监测的全过程。通过示范工程的实施，不仅要取得自然科学技术方面的成果（地下水库调蓄水资源的理论、增强人工补给的技术措施、恢复入渗设施补给能力的措施、相关的数值模拟、监测方法、有关技术规范、从技术角度的立法建议等），而且要取得社会人文科学的成果（体制、跨部门协作方式与利益协调机制、有关法规制订、行政与市场运作机制的结合方式、产业化可行性探讨等）。 为了推动地下水库调蓄水资源的工作，建议在充分准备的基础上，联合有关部门，召开地下水库调蓄水资源的研讨会，总结经验，分析问题，寻求对策。 | 
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发表于 2011-2-12 21:33
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发表于 2012-10-9 20:53
