褚洪斌:科学应对地下水位快速回升风险

选择字号:大 中 小   本文共阅读 43 次 更新时间:2026-10-01 00:58

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● 褚洪斌  

地下水超采是导致地面沉降、岩溶塌陷、湿地退化等地质环境问题的主要诱因之一。为防治这些地质环境问题,各级政府制定了地下水压限采、用水结构调整、回补等系列措施,并取得了一定的效果。近年来,部分地区地下水位止跌回升。在有效缓解由于地下水超采导致的地面沉降等生态与环境地质问题的同时,水位快速回升也可能影响地基稳定性和地下工程安全运行,并诱发地下水污染及土壤次生盐渍化等。如何科学应对地下水快速回升所带来的风险,是目前亟待解决的重要问题。

部分地区地下水位动态演变趋势

地下水位止跌回升是一个长期的动态演变过程,其中以华北平原地区的演变最具代表性。华北平原历史上曾是我国乃至世界上地下水超采最严重的地区之一,通过实施南水北调工程、华北地下水超采综合治理等系列举措,有效遏制了华北平原地下水持续下降态势。2015年以来,华北平原地下水位从降速减缓向企稳回升转变。特别是2021年以来,伴随极端强降雨等自然因素,华北平原地下水情势发生历史性转变,呈总体回升态势。山前平原浅层地下水位平均抬升5.72米,其中,北京、石家庄城市区地下水位平均累计分别抬升10.59米、10.50米,水位回升态势明显。以北京市海淀区西南部为例,自2015年以来上升幅度达到20米——30米。中东部平原深层地下水头自2021年以来平均抬升6.02米,其中,天津、沧州、衡水等地市区地下水头平均累计分别抬升13.80米、10.25米、12.73米。

2021年以来,华北平原降水入渗补给量较近20年平均值大幅增加,地下水储存量持续亏空趋势得到有效遏制,巨大亏空量有明显恢复。此外,华北平原地下水减采增补效果明显,地下水降落漏斗持续减小,漏斗中心水位显著抬升。2023年地下水低水位期与2020年同期相比,平原浅层地下水降落漏斗面积缩小24.40%,其中,位于保定高台—蠡县—清苑至邢台宁晋—柏乡—隆尧区带漏斗面积缩小约0.19万平方千米,漏斗中心水位抬升29.00米;华北平原深层地下水降落漏斗面积缩小53.50%,其中,天津—沧州—衡水—德州—邢台连片漏斗面积缩小约1.24万平方千米,漏斗中心水头抬升24.10米。截至2025年底,北京市平原区地下水降落漏斗面积仅为0.034万平方千米。

可能引发的问题风险

地下水位快速回升会导致砂土液化、地面不均匀回弹、地裂缝活化等地基岩土损害,威胁地下基础设施稳定性和运行安全。当地下水位快速抬升,土体孔隙水压力升高,有效应力减小,会直接造成土体抗剪强度降低、地基承载力下降,进而诱发地基岩土损害,引发地下线性工程或设施损坏。同时,地下水位的快速变化还会改变局部渗流条件,严重情况下,可产生管涌、流砂等岩土问题,扰动原有地基受力状态,易诱发建(构)筑物病害。

地下水位快速回升会造成地下设施上浮、渗漏、浸泡以及盐碱侵蚀等多重危害。现有的地铁车站与区间隧道、地下建(构)筑物、城市地下管网等地下设施大量建于早期地下水低水位期,其结构初始荷载按设计地下水位取值。当地下水位快速抬升并超过设计抗浮水位时,其结构受力条件发生改变,水浮力与侧向水压力增大,易出现上浮、渗漏病害,典型表现为地下室渗漏、地下建(构)筑物抗浮失效等工程问题,可诱发构件开裂变形,严重时造成结构损伤破坏,增加地下设施建设运维成本。此外,有些原本位于地下水位以上的管道工程,因地下水位抬升,管体长期浸泡于地下水中。当管体周边局部地区的地下水氯离子等具有腐蚀性的化学物质含量超标时,会腐蚀管体材料,造成破损或泄漏。

地下水位快速回升可能还会带来地下水污染、诱发土壤次生盐渍化等生态环境问题。地表以下依次分布包气带与地下水饱水带的天然垂向分带结构。农业种植过程中化肥施用,包气带在一定深度范围内累积了一定量的硝酸盐等化学物质。在极端降雨事件频发的情况下,显著提升了包气带内化学物质垂直向下的移动速度,伴随地下水位止跌回升,污染物与地下水发生交汇,对地下水水质安全构成威胁。地下水位上升还可能会浸泡生活垃圾填埋场、农村家庭生活污水渗水井,导致防渗层破坏并发生渗漏,诱发地下水污染;同时可能激发局部地区原生地质成因的化学物质溶解,也会造成地下水污染。此外,地下水位越接近地表,蒸发作用越强烈,地层中的盐分不断被带至土壤表层并聚积,导致土壤含盐量上升,诱发土壤次生盐渍化。

主要应对措施

融合全域多元数据,开展重点关注区三维地质调查与多要素监测,厘定分区分类地下水适宜水位,科学调控地下水。有机融合多部门全域地质环境调查监测、污染调查与地下建(构)筑物、管线、轨道交通等城市地下要素和遥感影像、建筑模型、地形等测绘数据,建设城市大数据中心。在生态补水区、重大线性工程、地下工程、城镇周边垃圾填埋场附近等重点关注区开展地下水、污染物、结构变形等多要素调查监测。在地下水位快速回升的北京、天津、石家庄、雄安新区、沧州等城市开展多要素精细化三维地质调查,建成结构与属性一体的“透明地下”三维含水层结构模型。综合考虑地下工程抗浮、地面沉降、土壤盐渍化等,厘定分区分类地下水适宜水位与合理调控区间。针对地下水位快速抬升的城市建成区,可部署工程抽排水,科学开发利用地下水,降低地下水位;对于地下水位低于适宜水位的区域,要限制地下水开采,实现地下水分区调控。

发挥山前含水层储备与调蓄功能,开展“地表水——地下水”联合调控,从源头防控地下水位快速超限上升。雨洪水主要来自山区,可充分依托山前含水层颗粒粗、渗透性强,天然入渗条件优越的储水条件,研究雨洪水资源高效回补模式,通过河道、砂石坑、洼地、渗滤设施拦蓄净化后入渗补给含水层,利用天然“地下水库”的调蓄功能,开展“地表水——地下水”联合调控,建立地下水调蓄与战略储备机制,实现“拦蓄雨洪水—涵养地下水库—防范城市内涝”多目标协同,不仅可以有效防治因地下水位快速上升导致的各类环境地质及生态地质问题,也可以同时提高地下水资源安全供给保障程度。

统筹工程与农艺手段开展农田土壤盐渍化综合治理,保护耕地生产能力。完善田间排水设施,实施排水工程,科学布设排涝降渍管网,有效运维灌排系统,保障排水通畅,严格监控地下水埋深和土壤盐分;通过灌排协同淋洗土壤盐分,配套秸秆还田、增施有机肥、地表覆盖抑盐等农艺措施,避免盐分随土壤毛细水不断上升至耕作层,消除土壤盐分累积,长效防控土壤返盐,缓解次生盐渍化危害。

通过源头管控、过程阻控、动态监测评价相结合的方式,防范污染物垂向迁移引发的地下水水质恶化风险。系统排查垃圾填埋场、农村家庭生活污水渗水井等潜在污染源,查清污染源分布特征与渗漏扩散规律。因地制宜建设地表径流入渗拦截阻断、地下水反应墙靶向修复工程,减缓污染物向地下含水层迁移扩散。强化农田面源污染管控,推广精准施肥与氮素淋溶阻控技术,减少化肥中氮污染物随降水入渗进入地下含水层。建立地下水水质动态监测、分析评价与预警体系,防范相关风险。

强化工程排查加固,推进新建与既有老旧地下工程防水性能分类处置,提升地下工程安全韧性。对现有地下工程开展地下水位上升引发的渗漏、浸没、腐蚀、抗浮不足、结构失稳等问题的安全隐患专项排查;对新建地下工程提高抗浮防水设计标准,优先采用疏水盲沟、卸压井、自动抽排等主动泄水减压系统,改变单纯依靠配重、锚杆的被动抗浮模式;对既有老旧地下构筑物,复核抗浮安全,隐患点位实施抗拔锚杆、配重加固或永久减压降水,同步补强防水防渗体系,治理渗漏病害。(作者系中国地质环境监测院院长)

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文章来源:本文转自《 学习时报 》( 2026年09月30日 第 07 版 ),转载请注明原始出处,并遵守该处的版权规定。

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