华北平原地下水的可持续利用

一.内容概述

地下水是华北平原的主要供水水源。自20世纪60年代中后期以来,地下水的开采和利用逐渐增加。据统计,2003年地下水开采量为206.09亿m3,占总用水量的69.4%。近50年来,地下水对华北平原工农业发展起到了重要的支撑作用。

“华北平原地下水可持续利用调查与评价”是中国地质调查局下达的大型国土资源调查项目。2001至2005年历时五年,由中国地质科学院水文地质与环境地质研究所主持,河北省地质调查院、北京市地质调查院、天津市地质调查院、河南省地质调查院、山东省地质调查院、中国地质大学(北京)、中国地质大学(武汉)、石家庄经济学院、天津市地质矿产研究所参与。针对华北平原地下水开发利用中存在的重大科学问题,在充分分析华北平原地下水研究现状和国内外地下水研究趋势的基础上,补充了大量的野外调查、钻探、同位素和水化学样品。主要成果如下:

(1)系统构建了华北平原第四纪地质结构和水文地质结构模型。根据2.58 Ma的第四纪下限,统一确定了松散地层的地层层序,恢复了岩相古地理。创造性地解决了含水岩组与地下水系统的界面和属性划分问题,准确描述了各系统的水文地质参数,大大提高了华北平原地下水资源评价水平。

(2)编制了23个地下水同位素平面图和剖面图,准确描述了地下水循环模式。首次全面阐述了大规模开采条件下华北平原地下水资源组成的特征、机制和更新能力,显著推动了区域水文地质学等相关理论的发展。

(3)基于地质统计学的块体结构、层状结构和地下水循环理论,建立了654.38+0.4万km2的华北平原大尺度地下水数值模拟模型,初步开展了大尺度地下水的数值管理和评价。结合南水北调工程和雨洪时空分布,预测地下水变化趋势,解答区域面临的重大热点问题,为国家和区划的发展决策提供重要科学依据。

(4)圈定了“华北平原深层地下水复合大漏斗”,揭示了漏斗的演化及其地质环境作用机制,提出了可持续利用的环境地质阈值,为缓解华北平原缓变地质灾害提供了不可或缺的关键科技支撑。

(5)已探明应急水源23处,可供水量244.5万m3/d;已圈定7个地下水最佳蓄水区,蓄水量48.58亿立方米。

(6)揭示了华北平原地下水资源功能、生态功能和地质环境功能的现状,提出了可规模化、适量化、分散化、生态功能保护和地质环境功能保护的区域。

基于项目成果,出版了《华北平原地下水可持续利用调查与评价》和《华北平原地下水可持续利用图集》,在国内外学术期刊上发表学术论文77篇,召开国内外学术会议27次,被三大检索机构收录13次。

项目成果2005年被评为“中国地质科学院十大科技进步”,2009年获国土资源部科技成果一等奖,2010获中国测绘学会优秀地图作品裴休金奖,2010获河北省科技进步二等奖。

二、适用范围及应用实例

项目成果可为国家及相关省(市)水资源利用、环境保护、地质灾害防治提供基础依据,圈定地下水应急供水水源和地下水最优存储区,可作为水资源开发利用的决策参考。

项目成果在全国和本地区河北、北京、天津、山东、河南省“十二五”发展规划、地质环境保护和防灾规划编制中得到应用,为中科院、国土资源等部门承担国家重大基础研究项目提供了重要支撑。在2009年春旱期间,该项目的成果为干旱应急行动计划的制定提供了基础支持。项目成果丰富和发展了地下水学科理论,被中国地质大学及相关机构确定为教学参考资料。

第三,促进转变方式

学术交流、项目合作、咨询服务等。

技术支持单位:中国地质科学院水文地质与环境地质研究所。

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