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金士博:华北平原地下水超采的问题大到甚至可以从卫星上监测到
关键字: 一席演讲中国缺水华北平原中国农业很多国家都出现了不可持续地用水的问题,两个问题比较突出,一个是超采地下水,另一个是挪用生态环境需要的水。
我先普及一下地下水的概念。含水层分为饱和层和非饱和层,在饱和层,水能填满所有的沙子中的空隙,在非饱和层还有空隙在里面。饱和层和非饱和层的分界就是地下水位。
地下水可以通过降雨或者河流补给,然后随着重力的作用流到低处。假如我们在一个地区长时间抽出来的水量大于补给的水量,那就是超采,超采的表现就是地下水位在下降。
在全球都出现了超采的问题,特别是在干旱地区。每年抽出来的1万亿立方米的水里面,1/4是超采。最早出现超采情况的是在美国的奥加拉拉。在西班牙、南非等地方,多多少少都有一些超采的情况。
两个最突出的典型案例,一个是印度的干河谷,另外一个就是华北平原。
我1979年第一次来中国工作的时候,因为地下水位很高,离地面很近,华北平原就有土地内涝和盐碱化的问题。(注:水位离地面近到一定距离会引起毛细上升作用,使水位上升到地面上被蒸发,盐分就残留在土壤里。长期下去盐分容易堆积,造成盐碱化。)
80年代中国有超过10亿的人口,粮食紧张。农民最开始用地表水灌溉,后来因为生产需求大,地表水不够就开始抽地下水。由此开始,地下水就以每年0.5到1米的速度在下降。图中可以看到,水位线从1964年到1993年一直在下降。
现在超采的量甚至大到可以从卫星上监测到它。GRACE是观测地球重力场变化的卫星。这个图就是从GRACE卫星得到的。它告诉我们,在2002年到2012年之间,哪里的重力发生了变化。重力变少了就是蓝色的,表示质量变少了。
我们可以理解喜马拉雅山出现的蓝色,是因为冰川的退化,质量减少了。但在华北平原没有冰川,所以在华北平原出现的蓝色就是因为地下水的存储量减少了,而且可以由此推算出来这几年每年的净抽水量大概是83亿立方米。
超采带来的短期好处会给人一种粮食保障的错觉。假如我们什么都不做,那地下水位就会一直下降。这就是粮食泡沫,这个泡沫早晚会破裂。在华北平原至少15%的小麦生产依靠的是不可持续的超采地下水。
地下水位下降有两个问题。一个是抽水的成本会越来越高,因为从水位很低的地方抽水上来需要更多的电能,另一个是井的抽水量会越来越少。很容易理解,如果地下水比井底还深的话,那什么水都抽不上来,最后农民只好不抽水或者少抽地下水,靠天吃饭,就难以维持现在的粮食产量。
但在缺粮之前,超采就会出现很多比较严重的后果,包括湿地变干、河流枯竭、地面沉降,还有海水入侵,这些问题会导致地下水的水质持续恶化。这些现象在河北省就已经非常普遍了,甚至有的地方地面沉降有两米多。
也许你们会想,这跟我有什么关系呢?这对基础设施很不好,它会破坏水管,而且地面下沉后车轨会偏离原先的设计,动车车轨歪了,动车就会从车轨跳出来。(注:所以国内很多铁路线附近都会专门设置水位监测站,提前预警地面沉降的风险。)
上面图中这种裂缝在河北有1000多个,其中400个长度超过1公里,就是那个地沉下去了。
对于超采引起的海水入侵,有的地方海水已经侵入陆地50公里,那么这50公里以内的井就都报废了,变成咸水,无法用于灌溉或饮用。所以我们必须采取措施停止超采,而且越快越好。
- 原标题:华北平原地下水超采的问题大到甚至可以从卫星上监测到 本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑:李泠
- 最后更新: 2019-02-17 09:03:09
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