邵景力1，白國營2，劉翠珠2，
張秋蘭1，崔亞莉1
1.中國地質大學（北京）水資源與環境學院，北京 100083
2.北京市水文總站，北京 100089
第一作者 ： 邵景力（1959-），男，博士，教授，從事水文學及水資源教學與科研工作。E-mail：jshao@cugb.edu.cn
通訊作者 ： 崔亞莉（1962-），女，博士，教授，主要從事水文地質教學和科研工作。E-mail：cuiyl@cugb.edu.cn
摘 要 實施最嚴格水資源管理制度以來，我國地下水管理取得了顯著的成效，地下水得到不同程度的修復，至2020年末，東北平原、黃淮海平原和長江中下游平原淺層地下水水位總體呈現上升趨勢，深層地下水水位下降速率減緩，年均下降超過2 m的僅有291個，占全國監測站點的8.7%。但仍然存在著很多難以解決的問題，體現在有些超采區地下水水位持續下降態勢依然存在、尚未達到采補平衡、地面沉降繼續發生，同時地下水管理、超采區治理效果并沒有達到人們期望的那么顯著。我國地下水管理面臨的主要問題有水文地質條件尚不能清晰刻畫、地下水監測與計量精度不能滿足需求、地下水管理目標與目前技術手段不協調、地下水管理的外部條件不成熟、地下水確權登記難度大。文章提出了有針對性的對策與措施，主要包括從流域或區域水平衡的角度開展地下水循環轉化機理研究、加強地下水“雙控”指標確定方法研究與試點、加強地下水監測和開采量計量統計工作、進一步明確地下水管理的職責等。在地下水“雙控”管理實施中，首先明確地下水開采量和水位之間的定量關系，依據地下水水位的資源、地質環境和生態環境功能確定水位控制指標，并考慮實際需求和地下水管理目標、降水年份等條件確定合理的“雙控”指標。文章深入思考了我國嚴格地下水管理和超采區治理的問題所在，為我國地下水可持續利用和科學管理提供了參考依據。
關鍵詞 地下水管理，超采區治理，地下水“雙控”指標，地下水監測，地下水可開采量
地下水是我國主要的供水水源之一，20世紀80年代以來，地下水供水量持續增長，1993年地下供水量達到864×108 m3（約占全國供水總量的16.5%），到2012年全國地下水供水量達到高峰，供水量達到1132×108 m3（占全國供水總量的18.5%），年均增加接近27×108 m3。之后隨著我國一系列地下水管控措施的出臺和落實，地下水開采量得到一定控制，至2018年地下水供水量跌至1000×108 m3以內，2019、2020年全國地下水用水總量分別為 934×108，892.5×108 m3，分別占全國供水總量的15.5%、15.4%。其中，我國北方地區地下水供水量占比超過40%，而華北平原高達50%[1]。近40 a來持續大量開采地下水，造成我國北方、西北等區地下水嚴重超采，全國地下水超采區面積近30×104 km2，其中嚴重超采區面積約17×104 km2，特大和大型超采區主要分布在河北、山東、河南、新疆、山西等省份[2]。地下水超采嚴重威脅我國的供水安全、糧食安全和高鐵等工程安全，提高了供水成本，并引發了一系列生態環境和地質環境問題[3 ? 4]。
歐美等發達國家地下水開發利用早，經過多年實踐，逐漸形成了較為完善的地下水管理制度、法律體系，并制定了符合各自國情的地下水監測、保護和開發利用技術標準[5]。除了注重地下水管理立法外，很多國家都以水文地質單元為管理區，統籌地下水監測、評估和管理[6]，地下水水權交易等經濟手段也是調解水資源供需矛盾的重要方法[7]。
本文在對我國地下水管理舉措歷史回顧的基礎上，從技術層面分析我國地下水管理面臨的現狀與問題，并重點探討地下水“雙控”管理政策與指標確定的方法，提出地下水管理的對策與措施。
鑒于我國地下水超采以及產生的一系列環境問題，我國自20 世紀90 年代末以來，逐步重視地下水資源的綜合管理[8]。國家層面制定的《中華人民共和國水法》（1988 年發布，2002 年修訂，2009 年修正，2016 年修正），明確規定了地下水管理的責任主體，并對地下水的開發、利用和保護，包括水位控制和超采區治理，做出了相關規定。《中共中央國務院關于加快水利改革發展的決定》（2011 年中央一號文件），提出嚴格地下水管理和保護，盡快核定并公布禁采和限采范圍，逐步削減地下水超采量，實現采補平衡等要求。2012 年，《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》（國發[2012]3 號）明確提出了水資源管理實施“三條紅線”政策[9-11]，針對我國地下水開采量計量不完善、地下水水位監測相對容易和準確的情況，并考慮到地下水的環境控制作用，水主管部門提出了地下水實行取水總量和水位“雙控”管理政策[12-14]。2021 年12 月1日實施的中華人民共和國國務院令第748 號《地下水管理條例》，對地下水調查與規劃、節約與保護、超采治理、污染防治、監督管理等方面作出規定[15-16]，使嚴格地下水管理與保護有了行政法規依據。
近十多年來，我國河北、陜西、新疆、內蒙、遼寧等省、自治區根據各自地下水開發利用及其出現的問題，制定了有針對性的地下水管理條例、管理辦法、地下水水位和水量“雙控”方案等[17]。為各地地下水管理提供了地方行政執法依據，大大推動了我國地下水管理的進程。
為了更加有效地實施地下水監督管理，2012 年嚴格水資源管理制度實施以來，我國開展了與地下水管理相關的基礎工作，2015—2018 年，開展國家地下水監測工程建設[18-19]，在全國7 大流域及16 個重點監測區，共建設了地下水監測站點20 469 個，監測范圍350×104 km2；2017 年修訂了《地下水超采導則》；目前正在開展全國性的第三次地下水超采區劃定工作[20]；第三次全國水資源調查評價工作[21]已經完成。這些工作為我國地下水管理奠定了良好的基礎。近年來各省區開展了大量的地下水管理、地下水超采區治理工作，江蘇省全面禁采深層地下水[22]；華北平原和西北地區在地下水超采區劃定和評價的基礎上，確定了地下水的限采區和禁采區，通過替代水源、減少種植面積、調整農業種植結構、節水灌溉等措施大量壓采地下水[23]，采用河流生態補水回補地下水[24]。這些措施取得了明顯的效果。根據水利部官網2020 年中國水資源公報、《地下水動態月報》2020 年12 期數據顯示，東北平原、黃淮海平原和長江中下游平原淺層地下水水位總體呈現上升趨勢，與2019 年年末對比，黃淮平原淺層地下水水位上升1.4 m；深層地下水水位下降超過2 m 的僅有291 個，占全國監測站點的8.7%。
然而，有些超采區地下水水位仍然持續下降、地下水仍未達到采補平衡、地面沉降繼續發生[25-27]，地下水管理、超采區治理效果并沒有人們期望的那么顯著，在地下水“雙控”管理、超采治理、監測與數據共享等方面仍需改進[28]。
2.1 基礎水文地質調查研究程度尚不能滿足地下水科學管理的需要
地下水賦存于地表之下的地質體中，盡管人們通過多種手段可以了解地下水的某些存在狀態，但由于水文地質條件的復雜性，到目前為止，尚不能完全明晰地下水的形成演化規律，也無法精確刻畫它的水動力學、水文地球化學的過程。目前我國地下水管理中，面臨的困難主要有：
（1）地下水的形成、循環和演化是水文地質學的基本問題，這是地下水研究的永恒主題。就目前的科技水平，尚不能完全掌握地下水的補徑排規律，在很多情況下，得不到準確的地下水開采-地下水水位的定量關系，這是當前很多地區雖然制定了地下水“雙控”指標，而又難以用來管控地下水和考核管理績效的原因。
（2）地下水可開采量是地下水總量指標制定的重要依據。如何在變化環境下（氣候變化和人類活動）考慮地下水的生態作用和地下水-地表水的有機聯系，確定一個區域或流域地下水可開采量，仍然是一個難題。
（3）地下水水位是地下水“雙控”的重要指標，但對于一個管理區，如何確定該控制指標仍然是個難題。目前常用的方法是算術加權或者面積加權，但對于有較大漏斗、存在地質和生態環境問題、管理區存在多個水文地質單元或含水層組的情況下，采用平均方法將會導致水位指標的失真。
（4）通常地下水管理以行政區為單元，而地下水是以水文地質單元循環和分布的，大多數情況下行政分區與水文地質單元是不一致的，很難實現地下水上下游或不同行政區之間開采量的合理配置。
2.2 地下水監測和計量尚不能滿足管理的需求
地下水監測和計量通常包括地下水水位監測、地下水開采量計量和統計、地下水取樣和水質分析、泉流量監測、地下水溫度監測、專項監測（如地面沉降）等，對于地下水管理來說，前兩項工作是最重要的。
經過近60 a 的建設，我國已形成較為完善的地下水水位（埋深）監測系統，包括水利部門、自然資源部門等布設的國家級、省級、地市級地下水監測站網。但各省、地市級監測系統不完善、數據不連續，監測井大都是民井和生產井，數據質量不高。而國家地下水監測工程自2018 年試運行至今僅4 a，尚不足以反映地下水-開采量的定量關系。而對于最基層的縣一級地下水管理，國家級監測井一般只有3～5 個，監測井密度不足以支撐地下水管理。
目前我國城市市政、工業用地下水已基本計量，而占地下水總用水量60%以上的農業用水（主要用于農作物灌溉），除了甘肅石羊河和黑河下游、北京、河北部分地區外基本沒有計量。地下水開采井的特點是數量多且分散，據統計，河北省農業灌溉機井有96 萬眼[24]，地處我國西北的甘肅省機井數也有20.6 萬眼[29]。完全實現水表計量幾乎不可能，不僅耗資巨大，還存在常年維護、更新、統計等人力和財力的投入，無論從經濟上還是管理上都是難以持續的。目前也有以電折水、灌溉定額、水均衡反演等方法獲取地下水開采量，但估算的開采量對于地下水管理而言誤差偏大，尚待完善。
“沒有監測就沒有管理”這句話對于地下水管理尤為適用。地下水水位監測、水量計量和統計的不到位，導致無法制定準確的、適用的地下水“雙控”指標，更無法對地下水“雙控”管理進行績效考核。
2.3 地下水管理目標與實現管理目標的技術手段不協調
我國地下水管理目標與實際地下水需求的矛盾普遍存在，主要體現在地區社會經濟發展對地下水資源的需求與地下水資源有限性以及環境相關性相矛盾。特別是在沒有其他替代水源的情況下，維持當下社會經濟發展和人民生活水平，既要保障供水安全又要保障糧食安全的剛性需水量，可能很難真正實現地下水管理目標。
從地下水行政管理角度，要求提出一套簡單、可量化、可實施、可考核的管理指標，例如地下水開采總量控制指標、地下水水位控制指標，而且越簡單越好，便于基層管理人員實際操作。而在技術上，這個指標通常難以給出準確數字，或者過于復雜難以實施。例如，從管理者角度，最好每個行政區選擇一個監測孔的水位或者平均水位進行控制和考核，但從技術上考慮如何選擇這個孔？如果管理區內有不同的水文地質單元或者存在多層地下水，顯然用一個平均水位作為控制和考核水位不合適。
績效考核是督促地下水管理工作、評定地下水管理成效的重要手段，如果制定的地下水“雙控”指標過于寬松，則達不到嚴格水資源管理的目的；而過于嚴格，則管理人員難以完成致使績效考核不合格。從目前的地下水科學與技術水平、地下水監測與計量手段，尚不能給出精確的地下水“雙控”指標，這也是目前地下水管理的難題之一。
2.4 外部條件尚不成熟
地下水管理需要持續不斷的資金和人員投入，而且需要多部門的協調和協作。例如，地下水超采區治理是一項長期、持續資金投入的系統工程，需要資金投入的長效機制做保障。而一般在超采區治理初期，由國家和政府財政一次性投入，后期維護資金難以落實到位，制約了地下水管理工作的持續開展。
目前我國大部分地區對于市政和工業用水，已收取水資源費，有些省份開展了費改稅試點工作，效果良好。但是對于用水量占比很大的農業用水，大部分省份和地區沒有征收水資源費。征收水資源費（稅）不僅能增加國家稅收，也可以有更多的資金投入到水資源管理和節約用水中。更重要的是通過經濟杠桿作用，可以使用水戶自覺節約用水。
農業節水灌溉是地下水管理、減少地下水開采的重要措施，全國各地，特別是缺水地區大量開展了該項工作，建立各類節水灌溉試驗田，但基本都是國家或地方財政投入資金，缺少節水工程的持續投入資金來源，致使一些節水示范工程半途而廢。
2.5 確權登記難度較大
地下水水權交易機制是通過市場手段高效管理地下水、優化配置和防治地下水環境問題，其中地下水資源產權確權登記是建立健全地下水資源產權制度的前提。由于水文地質條件復雜性（包括邊界條件界定不確定性、地下水-地表水關聯性）、地下水環境問題（包括地下水污染、地面沉降、海水入侵等）嚴重性以及地下水開采分散性帶來的計量困難等問題，地下水水權確權登記難度遠大于地表水。
美國、澳大利亞等國家20 世紀90 年代開始開展地下水確權和水權交易的實踐，為這些國家水資源合理配置和可持續利用提供了重要支撐[30]。盡管目前我國水資源管理部門對非農業灌溉用水和少部分農業灌溉用水實施地下水取水許可、頒發許可證等管理措施，但該項工作屬于行政管理制度，并不能替代地下水資源產權確權登記工作[31]。2014 年水利部下文在河北、內蒙等7 個省區率先啟動水權改革試點[32]，探索水資源使用權確權與交易制度，為進一步推動全國性工作積累了豐富的經驗和示范。但鑒于以上提及的地下水確權登記的困難，目前我國尚未形成統一的地下水確權方法、法律法規體系以及監管和調控機制。
3.1 加強區域水文地質調查地下水循環轉化研究
對于地下水管理而言，加強基礎水文地質調查、掌握地下水賦存分布規律和循環轉化條件，是實施地下水科學管理、超采治理、污染防治的前提。目前還需要重點研究的水文地質理論和技術方法包括：
（1）研究人類活動（土地利用造成的下墊面變化、攔蓄地表水、持續開采地下水等）對地下水的形成、循環和演化的影響機理。
（2）探討地下水水位埋深的地質環境和生態環境控制作用。在華北地區重點關注地面沉降與深層地下水水位的關系；在西北地區，注重研究淺層水位對生態的控制作用。
（3）我國西北內陸盆地地下水的特征是：①地表水-地下水相互轉化，是統一的水資源；②地下水具有重要的生態作用，它是維持著河道、湖淖、濕地和植被的正常生態耗水的主要水源。因此，在這類地區要研究地表水-地下水轉化關系和轉化量，評價各類生態需水量。
（4）地下水可開采量是制定地下水總量控制指標的基礎。其可開采量受水文地質條件、氣候條件和人類活動等諸多因素的影響，不同的地區應加以區別評價。
在人類活動強烈影響條件下，一個流域、水文地質單元或區域的多年平均水均衡為：
(1)
式中：ΔV——多年平均地表水和地下水儲存變化量/m3；
A——均衡區面積/m2；
P——多年平均降水量/m；
QS——多年平均地表水取水量/（m3·d-1）；
QG——多年平均地下水開采量/（m3·d-1）；
QD——多年平均流入或流出評價區的水量（包括地表水和地下水量）/（m3·d-1）；
QE——評價區多年平均生態環境需水量/（m3·d-1），主要包括河流、湖泊、沼澤以及維持非地帶性植被的蒸發蒸騰量[33-34]。
一個完整的內陸河流域可持續的地下水開采量（QY）可表示為：
(2)
式（2）說明，我國內陸河流域地下水可開采量為降水量扣除人類強烈活動條件下的地表水利用量和維持生態環境的水量。目前常用的地下水可開采量的評價方法有開采系數法、水量均衡法、數值法等，這些方法更多地考慮地下水動力學特征或者地下水均衡本身，而在內陸河流域地下水可開采量還應該扣除地下水-地表水交換量和生態需水量。
3.2 加強地下水“雙控”指標確定方法研究
（1）地下水開采總量-控制水位的關系
地下水開采總量和水位控制指標的確定方法是地下水管理的關鍵技術。實質上，地下水“雙控”指標是統一的、具有有機聯系的，要制定合理的、不出現兩者矛盾的“雙控”指標，首先要給出兩者的定量關系。除其他補排因素以外，地下水水位變化主要由地下水開采引起，可表示為：
(3)
式中：ht——當前地下水水位/m；
QG——地下水開采量/（m3·d-1）；
p——其他地下水補排項/（m3·d-1）；
ε——水文地質結構和參數。
式（3）可以是地下水流數值模型，也可以是均衡方程式或統計模型，也可以通過大數據和機器學習方法獲得。
控制一定的地下水水位ht，所得到的地下水開采量可表示為式（3）的逆函數：
(4)
（2）地下水“雙控”指標的確定
地下水水位控制指標可分為資源型、地質環境型和生態環境型水位控制指標[35]。資源型控制水位通常要求地下水水位維持多年平穩而不是持續下降。如果已確定管理區的地下水開采量控制指標，則可根據式（3）確定控制點（區）的水位控制指標。在干旱年份，考慮到地下水補給的減少和灌溉開采量增加而導致的地下水水位下降，在確定地下水水位控制指標時，要允許地下水水位較正常降水年份有一定的下降值：
(5)
式中：HC——多年平均降水量條件下地下水控制水位值/m；
HCA——枯水年地下水控制水位值/m；
ΔH——枯水年比多年平均降水條件下水位下降值/m，一般可根據地下水水位多年監測數據統計得出。
地質環境型和生態環境型控制水值可根據管理區的地面沉降、地面塌陷、植被荒漠化的水位閾值確定[36 - 40]。
為保證地下水資源的可持續利用，維持地下水的地質和生態環境，地下水水量控制指標通常不大于管理單元的地下水可開采量。如果一個水文地質單元包含若干個行政管理分區，則應綜合考慮各行政區面積占比、歷史地下水開采量、社會經濟發展狀況、替代水源落實、再生水利用等因素，確定各管理單元的地下水開采量控制指標，一般原則是各行政區地下水開采量控制指標之和應小于該水文地質單元的地下水可開采量（QY）：
(6)
式中：N——水文地質單元內管理單元個數；
QGi——第i 管理分區地下水開采量控制指標/（m3·d-1）。
在地下水超采區或漏斗中心，如果行政區主管部門已制定地下水超采區治理修復規劃、方案等，則希望水位有一定的回升幅度；而在無替代水源地區，可允許地下水水位一定幅度的下降以滿足用水基本需求，可根據式（4）確定一定地下水水位限定條件下的地下水開采量指標。
如果在一個管理區有多個水文地質單元或多個地下水開采層，應該分別制定“雙控”指標。
3.3 加強地下水監測和開采量計量統計工作
目前國家地下水監測工程，監測密度尚不能滿足縣一級地下水管理的要求，應盡快推進國家地下水監測工程二期的進程。
現在我國地下水監測系統主要集中在水利部、自然資源部和生態環境部（水質），各級別（國家級、省級、地市級）、各部門地下水監測的內容、頻率、時間不盡相同，且監測數據尚不能公開，大大降低了地下水監測數據的利用價值和效率。建議盡快協調各類地下水監測數據的接續和整合工作，并實現各部門、各級別地下水監測數據的公開和共享。
前已論述，農業灌溉地下水開采量計量和統計一直是地下水監測工作的難點，建議針對不同水文地質條件、不同農作物和灌溉方式的地區，開展各類地下水開采估算試點，通過水表計量、灌溉定額、水電折算、遙感等多種方法的融合，尋求適宜于本地區的地下水灌溉開采量估算方法。
3.4 進一步明確地下水管理的職責
盡管在《地下水管理條例》中明確規定了“國務院水行政主管部門負責全國地下水統一監督管理工作”，國務院生態環境、自然資源部主管部門按照職責分工做好相應的工作，但在實際地下水管理工作中，仍然存在著職責不清的問題。例如：水利部和自然資源部都在開展地下水監測、地下水資源調查與評價、地下水儲備等相關工作，在地熱水的開發利用管理職責上也存在不同省份歸屬不同部門管理的現象，需要進一步明確各部門的職責。
3.5 其他對策與措施
（1）通過土地流轉，實行農業土地利用規模化、集約化，是實現農業節水、地下水管理的必由之路。
（2）充分發揮經濟杠桿作用，多渠道籌措資金，建立農業節水工程、地下水管理資金的長效機制。
（3）加快替代水源工程的論證和建設工作，是缺水地區地下水超采區治理的關鍵。
（4）在水資源緊缺地區和生態脆弱區，調整地區社會經濟發展規劃以適應水資源條件，尋找人類用水與生態環境用水的平衡點。
（5）目前基層水資源管理部門，地下水、水文地質專業的本科及以上學歷人員十分缺乏，應加強專業人才的引進和培養。
（1）嚴格的地下水管理是地下水可持續開發利用和地下水環境保護的不二選擇，但在實施過程中面臨諸多的困難。應當清醒地認識到地下水超采區治理、地下水科學管理是一項長期而艱巨的任務，應加強包括水文地質學科理論和技術、地下水監測、資金投入等方面的工作。
（2）基礎水文地質調查和監測是地下水科學管理的基礎和前提。要積極推進國家地下水監測工程二期建設，高質量推進地下水調查監測工作；構建新時代水資源調查監測體系；加強地下水狀況調查評價、重點地區水文地質專項調查以及水平衡研究，支撐地下水超采區治理。
（3）地下水總量和水位“雙控”指標確定是地下水管理中的關鍵技術手段。首先要明確地下水開采量和水位之間的定量關系，并考慮實際需求和地下水管理目標、降水年份等條件確定合理的“雙控”指標。
（4）地下水時空分布的復雜性和隱蔽性、近40 a的超采使得地下水管理和超采區修復工作異常艱巨而漫長，需要廣大的科技工作者和管理者齊心協力共同應對。
