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土地不但给予我们粮食,还给予我们地下水,但我们拿得太多,便会在自己的脚下搞出一个大漏斗来。
最近几十年,华北平原上,工农业发展的成绩是惊人的——农业方面,不光扭转了我国千百年来“南粮北调”的历史,丰硕的产量甚至让部分地区喊出了“北粮南运”的口号。工业方面,依靠丰富的煤、铁、石油等矿藏资源,新兴的大中型城市不断涌现,现代化的工业和城市丰富的物质生活吸引了无数前来寻找新生活的外乡人。
如今的华北平原,平原人口和耕地面积已占到全国的1/5,是中国著名的“粮仓”和“棉仓”,而钢铁、煤炭、电力、石油、化工、纺织、食品等工业也在中国占据了重要地位。
这一片欣欣向荣景象的另一面却是,华北平原地下水系统一直为支撑地面上人类的各项活动而“被贡献”着——无数深深插入华北平原地下的抽水井,正日以继夜的超负荷运转。
问地要水,罔顾未来
据官方通报的数据显示,华北地下水已经超采达1200亿立方米,约等于200个白洋淀或300个微山湖。一位不愿透露姓名的科学家不无担忧地表示,如果情况继续这样持续下去,整片土地以及居于其上的人们将彻底失去未来。
地面上生活着的人们大多并不知道,为什么钻井深度记录不断被刷新。如果不是要花掉打井人口袋里更多的钱,这里的人们似乎更愿意把逐渐攀升的钻井深度数字当作一项饭后谈资,他们早已对掘井获得水源这种传统做法感到习以为常——当一个井不再出水的时候,要么加大深度,要么另打一口。如果完全没有水,那就选择离开。
“小的时候去地里干活,拿着铁锹挖就能挖出水来,现在下雨越来越少,打井已经打到了60多米,水最多只有20米深,等用完了,又要钻了。”四十多岁的王先生家住河北定州。2009年初,王先生离开家乡,去了首都北京,跑起了拉货的生意。他对记者说:“去年,我们村家家户户还让打井,井不出水了就继续打。以后?以后的事谁顾得上啊,现在的人等着养活,不然还能怎么办?”
一个水漏斗的形成
在自然状态下,华北平原地下水水位在相当时期内处于平衡状态。而当华北平原上的人们开始使用机井从地下合水层抽水时,一切都随之改变了:在抽水的过程中,机井中的水位将会变低。
与此同时,井周边地下水位就会和井中的地下水位之间产生一个压力变化。由于水总是从高水位流向低水位,从高水压区域流向低水压区域——这个压力变化就会导致周围地下合水层的水持续不断地流向机井。
事情并没有就此结束,当周边地下含水层的水开始流向机井的时候,周边含水层内的水位和压强也开始降低——根据距离机井的远近,降低的程度不一,一个明显的水位倾斜面就这样产生。最终在地面下,一个以机井为中心,向四面辐射开来的独立沉降水漏斗便成形了。
成形的沉降水漏斗并非无法恢复,如果机井的抽水过程停止,四周的地下水将会持续回补,在地下水充足的理想状况下,抽水区最终将会恢复到抽水前的水位状态。
沉降水漏斗也并非是有百害,而无一利的,美国地质勘探局的Mike Strobel博士就认为,在治理地下水污染的问题上,沉降水漏斗就显得非常有效。
井网化成功的错觉
遗憾的是,沉降水漏斗在华北的情况却变得非常糟糕。
在华北农村的生活史中,家家户户先打井再盖房的事情并不鲜见。而为了农业灌溉的便利,农户们也会考虑在田间地头打上一口灌溉用水井。
从20世纪的七八十年代开始——为了保证华北平原粮食的丰产。在政府组织挟持下,各地纷纷掀起了发展地下水灌溉农业的热潮,一拨又一拨的水井星罗密布地打在了田间地头。
农民们粮食丰收的同时,地方政府也喜上眉梢,高呼灌溉农业已经实现了“井网化”,而看起来似乎取之不尽用之不竭的地下水将彻底帮助华北平原“扭转历史上长期存在的粮食产量低、不能自给的尴尬局面”。
相对于农业灌溉,工业活动抽取地下水的强度则显得更剧烈。在工厂及矿区周围,出于获取生活用水、工业生产用水,给垃圾掩埋区、特殊堆填区以及地下矿井去水等目的的考虑,机井的钻取数量远远超过周边农村地区,而更加危险的是,它们通常被密集地打在一块特定的区域内
漏斗合体
Mike Strobel博士认为,地下水沉降漏斗的大小和形状受多方面因素的影响,抽取的强度和密度就是其中之一。
地面上的工农业生产取水方式由于在全局层面上缺乏科学的战略规划和严谨的系统计算,使整个事情变得更加糟糕:当两个相距不远的沉降地下水漏斗边界相互连接后,地质危害就被直接放大了——合为一体的新沉降地下水漏斗让整片区域内的地下水位和水压降低得更多,如果没有巨大的岩床阻隔,更远距离外的地表径流、湖泊或者水库的水将会从地下流向新形成的漏洞中心区域,直至它本身彻底的干涸。
50年内已经消失的诸多黄淮河支流和正在消失中的白洋淀也许就是活生生的例子,随着时间的推移,漏斗范围内的地下水水位将持续降低,直至彻底在漏斗区域内失去踪迹,地表上的土壤也随之干燥沙化,植被越来越难存活下来,整个生态环境则会悄然改变。
家住河北农村的董先生回忆,小时候,流经村子的河水清澈透亮,他过去还常去河里游泳,村里的庄稼也都引河里的水来灌溉。如今河沟里早已没有水了,周围农田的土壤似乎也跟以前不太一样——只要一刮大风,黄沙便突然出现并开始漫天飞扬。现在,全村人生活用水的惟一来源,只能是打井抽取地下水。
跳出死循环
地面上人们的生活因地下水得以继续,却无法跳出这个死循环:打井取水,过度使用,沉降水漏斗成形,地下水水位下降、断流,环境恶化,水井不再出水为了再次获取水源,只能继续加大抽水深度或打新井,新的沉降水漏斗形成。
2009年3月,科学期刊《资源科学》刊登了中国地质科学研究院水环所和河南省地质调查院的多名科学家关于华北地下水沉降问题的联合调研报告。报告在结尾的部分指出,经初步分析,人类开采地下水是造成地下水位下降的主导因素。
北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室的张光辉教授也研究过华北海河流域平原浅层地下水位持续下降与机井数之间的互动关系。他论文中的数据表明,在20世纪70年代初期,华北平原的机井数量维持在25万眼左右。而时至今目,200多万口机井犹如抽血针头一样密密麻麻地插在华北平原的身体各部位上,抽取的深度也越来越深。无数大大小小的漏斗交织在一起,终于制造出来了这个世界上最大的地下水沉降漏斗区。
难道真如神话所言——上帝在天堂,恶魔在脚下,人类则迷茫地生活在人间?
最近几十年,华北平原上,工农业发展的成绩是惊人的——农业方面,不光扭转了我国千百年来“南粮北调”的历史,丰硕的产量甚至让部分地区喊出了“北粮南运”的口号。工业方面,依靠丰富的煤、铁、石油等矿藏资源,新兴的大中型城市不断涌现,现代化的工业和城市丰富的物质生活吸引了无数前来寻找新生活的外乡人。
如今的华北平原,平原人口和耕地面积已占到全国的1/5,是中国著名的“粮仓”和“棉仓”,而钢铁、煤炭、电力、石油、化工、纺织、食品等工业也在中国占据了重要地位。
这一片欣欣向荣景象的另一面却是,华北平原地下水系统一直为支撑地面上人类的各项活动而“被贡献”着——无数深深插入华北平原地下的抽水井,正日以继夜的超负荷运转。
问地要水,罔顾未来
据官方通报的数据显示,华北地下水已经超采达1200亿立方米,约等于200个白洋淀或300个微山湖。一位不愿透露姓名的科学家不无担忧地表示,如果情况继续这样持续下去,整片土地以及居于其上的人们将彻底失去未来。
地面上生活着的人们大多并不知道,为什么钻井深度记录不断被刷新。如果不是要花掉打井人口袋里更多的钱,这里的人们似乎更愿意把逐渐攀升的钻井深度数字当作一项饭后谈资,他们早已对掘井获得水源这种传统做法感到习以为常——当一个井不再出水的时候,要么加大深度,要么另打一口。如果完全没有水,那就选择离开。
“小的时候去地里干活,拿着铁锹挖就能挖出水来,现在下雨越来越少,打井已经打到了60多米,水最多只有20米深,等用完了,又要钻了。”四十多岁的王先生家住河北定州。2009年初,王先生离开家乡,去了首都北京,跑起了拉货的生意。他对记者说:“去年,我们村家家户户还让打井,井不出水了就继续打。以后?以后的事谁顾得上啊,现在的人等着养活,不然还能怎么办?”
一个水漏斗的形成
在自然状态下,华北平原地下水水位在相当时期内处于平衡状态。而当华北平原上的人们开始使用机井从地下合水层抽水时,一切都随之改变了:在抽水的过程中,机井中的水位将会变低。
与此同时,井周边地下水位就会和井中的地下水位之间产生一个压力变化。由于水总是从高水位流向低水位,从高水压区域流向低水压区域——这个压力变化就会导致周围地下合水层的水持续不断地流向机井。
事情并没有就此结束,当周边地下含水层的水开始流向机井的时候,周边含水层内的水位和压强也开始降低——根据距离机井的远近,降低的程度不一,一个明显的水位倾斜面就这样产生。最终在地面下,一个以机井为中心,向四面辐射开来的独立沉降水漏斗便成形了。
成形的沉降水漏斗并非无法恢复,如果机井的抽水过程停止,四周的地下水将会持续回补,在地下水充足的理想状况下,抽水区最终将会恢复到抽水前的水位状态。
沉降水漏斗也并非是有百害,而无一利的,美国地质勘探局的Mike Strobel博士就认为,在治理地下水污染的问题上,沉降水漏斗就显得非常有效。
井网化成功的错觉
遗憾的是,沉降水漏斗在华北的情况却变得非常糟糕。
在华北农村的生活史中,家家户户先打井再盖房的事情并不鲜见。而为了农业灌溉的便利,农户们也会考虑在田间地头打上一口灌溉用水井。
从20世纪的七八十年代开始——为了保证华北平原粮食的丰产。在政府组织挟持下,各地纷纷掀起了发展地下水灌溉农业的热潮,一拨又一拨的水井星罗密布地打在了田间地头。
农民们粮食丰收的同时,地方政府也喜上眉梢,高呼灌溉农业已经实现了“井网化”,而看起来似乎取之不尽用之不竭的地下水将彻底帮助华北平原“扭转历史上长期存在的粮食产量低、不能自给的尴尬局面”。
相对于农业灌溉,工业活动抽取地下水的强度则显得更剧烈。在工厂及矿区周围,出于获取生活用水、工业生产用水,给垃圾掩埋区、特殊堆填区以及地下矿井去水等目的的考虑,机井的钻取数量远远超过周边农村地区,而更加危险的是,它们通常被密集地打在一块特定的区域内
漏斗合体
Mike Strobel博士认为,地下水沉降漏斗的大小和形状受多方面因素的影响,抽取的强度和密度就是其中之一。
地面上的工农业生产取水方式由于在全局层面上缺乏科学的战略规划和严谨的系统计算,使整个事情变得更加糟糕:当两个相距不远的沉降地下水漏斗边界相互连接后,地质危害就被直接放大了——合为一体的新沉降地下水漏斗让整片区域内的地下水位和水压降低得更多,如果没有巨大的岩床阻隔,更远距离外的地表径流、湖泊或者水库的水将会从地下流向新形成的漏洞中心区域,直至它本身彻底的干涸。
50年内已经消失的诸多黄淮河支流和正在消失中的白洋淀也许就是活生生的例子,随着时间的推移,漏斗范围内的地下水水位将持续降低,直至彻底在漏斗区域内失去踪迹,地表上的土壤也随之干燥沙化,植被越来越难存活下来,整个生态环境则会悄然改变。
家住河北农村的董先生回忆,小时候,流经村子的河水清澈透亮,他过去还常去河里游泳,村里的庄稼也都引河里的水来灌溉。如今河沟里早已没有水了,周围农田的土壤似乎也跟以前不太一样——只要一刮大风,黄沙便突然出现并开始漫天飞扬。现在,全村人生活用水的惟一来源,只能是打井抽取地下水。
跳出死循环
地面上人们的生活因地下水得以继续,却无法跳出这个死循环:打井取水,过度使用,沉降水漏斗成形,地下水水位下降、断流,环境恶化,水井不再出水为了再次获取水源,只能继续加大抽水深度或打新井,新的沉降水漏斗形成。
2009年3月,科学期刊《资源科学》刊登了中国地质科学研究院水环所和河南省地质调查院的多名科学家关于华北地下水沉降问题的联合调研报告。报告在结尾的部分指出,经初步分析,人类开采地下水是造成地下水位下降的主导因素。
北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室的张光辉教授也研究过华北海河流域平原浅层地下水位持续下降与机井数之间的互动关系。他论文中的数据表明,在20世纪70年代初期,华北平原的机井数量维持在25万眼左右。而时至今目,200多万口机井犹如抽血针头一样密密麻麻地插在华北平原的身体各部位上,抽取的深度也越来越深。无数大大小小的漏斗交织在一起,终于制造出来了这个世界上最大的地下水沉降漏斗区。
难道真如神话所言——上帝在天堂,恶魔在脚下,人类则迷茫地生活在人间?