第46卷第4期2021年4月
Vol.46No.4
Apr.2021环境科学与管理
ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT
文章编号：1674-6139(2021)04-0024-05
地下水超采对水环境的影响和
地下水超采综合治理方案研究
于丽敏
(定州市水利局，河北定州073000)
摘要：为实现地下水采补平衡，研究地下水超采对水环境的影响和超采综合治理方案。综合考虑研究区域自
然地理状况与水资源开发利用情况，分析超采会造成地下水污染、海水入侵以及地面下沉等危害。然后分别从
补偿机制基本原则，利用成本分析法计算直接成本、发展机会成本以及种植结构调整措施成本，并将补偿标准
作为下限值，提出相应的地下水超采综合治理方案。
关键词：地下水超采；综合治理；生态补偿机制；成本分析；水利工程
中图分类号：X523文献标志码:A
Influence of Groundwater Overdraft on Water
Environment and Comprehensive Treatment Scheme
Yu Limin
(Dingzhou Water Conservancy Bureau,Dingzhou073000,China)
Abstract：In order to realize the balance of groundwater exploitation and replenishment,the influence of groundwater over一exploitation on water environment and the comprehensive treatment scheme of groundwater exploitation are studied・Based on the comprehensive consideration of the geographical situation of the study area and the situation of water resources and development and utilization,it is concluded that overmining will cause the harm of groundwater pollution,seawater intrusion and ground subsidence.From the aspects such as water conservation,regulating climate,the elaboration water groundwater ecological value model is set up.According to compensation mechanism framework to fairness and effectiveness as a basic principle of compensation mechanism,the paper calculated the cost of direct cost and opportunity cost as well as the planting structure adjustment,and the compensation standard as the lower limit value.It put forward the corresponding comprehensive treatment project of groundwater.
Key words:groundwater overdraft;comprehensive treatment;ecological compensation mechanism；cost analysis;water conservancy project
**■*
刖旨
平不断提高，超采地下水资源导致的环境恶化问
地下水是生态系统的基本组成要素，维持着人类正常生活与大自然功能的稳定。随着生产水题逐渐凸显。不仅制约国民经济发展，且危害人们生存与健康。结合可持续发展观念，人和自然需要和谐相处。文献［1］对综合治理试点机制体
收稿日期=2020-12-04
作者简介：于丽敏(1974-)，女，大学本科，高级工程师，研究方向：水
制进行创新，制定水资源使用权的合理分配方案，利水电工程。并将其作为模板在试点区推广与应用。文献［2］•24•
以“1+5”模式作为宗旨构建核心目标体系，改善节水压采方案。但上述两种治理方案没有考虑生态补偿问题，会出现利益不平衡现象。文章在综合分析生态补偿机制基础上，从农业、林业、水利三方面对地下水超采综合治理方案展开研究。其中，生态补偿机制能够维持与保护生态系统稳定，调整利益相关者的损益关系⑶O
1研究区域概况与地下水超采对水环境影响分析
1.1研究区域基本情况
文章将河北省成安县作为研究区域，该区域超采问题严重，超采面积较大。近年来由于一些治理措施的实施，压采能力逐渐提高，浅层地下水位下降速度有所缓解，但是依然面临严峻挑战，影响当地居住环境，制约经济发展。
1.1.1自然地理状况
成安县处于河北省南部，属于山西、河北、山东与河南的交界带，是邯郸市的卫星城。全县面积481.5平方公里，地势平坦，海拔高度在50.5~65米之间，地貌单一。此外交通方便，植物资源丰富，植被结构复杂。
1.1.2水资源与开发利用情况
成安县年均水资源总量为4858万n?，属于严重匮乏地区，人均水资源占有量只有125n?。水资源开发利用情况见表1。
表1成安县水资源开发利用表
用水类型地表水地下水小计
农业灌溉1245万m37954m39199m3
林业浇灌90m3550m3640m3
工业用水0330m3330m3
生活用水0159m3159m3
牲畜用水0735m3735m3
生态环境020m320m3
累计1335m39748m311083m3
由表1可知，从水源角度来看，供水量的88%均由地下水提供；从用水情况看，农业灌溉占比最大，生态环境用水所占比例最小。该区域因为水资源缺乏，常年依赖开采地下水维持农、林、工业用水，使地下水超采严重，供需矛盾日渐突出。
1.2地下水超采对水环境产生的影响
1.2.1地下水污染
对地下水资源超采会导致地下水位下降，此时需要通过河流水对其补给，才能实现水资源循环使用。但是，现阶段一些工业化工用水会排入河流中，对其造成化学性污染，使河水存在安全隐患。当受到污染的河水补给到地下时，导致地下水资源恶化，对人们生产、生活带来影响。
1.2.2海水入侵
一些沿海地带由于人们过渡开采地下水资源，造成地下水位急剧下降。甚至水位已经低于海平面负值区，若此地区很长一段时间均处于这种状况，会破坏咸水与淡水之间平衡关系，出现海水入侵现象，从而污染地下水源。
1.2.3地面下沉
地下水超采还会对生态环境造成一定威胁，容易出现地面下沉状况。严重时会引发一定程度地质灾害，导致地面塌陷与裂缝"T O
2地下水超采综合治理方案研究
2.1地下水生态功能价值模型构建
要想实现地下水超采综合治理，必须全面分析地下水生态系统的功能价值。文章分别从涵养水源、调节气候、精化水源等方面建立地下水生态价值模型。
(1)调节、改善水源的生态价值模型：
匕十QxC”(1)
公式中/表示当地发展指数,Q为地下水资源总量,C，描述研究地区水库蓄水成本。
(2)净化水源的生态价值模型：
%=QxC(1)
公式中,C代表净化单位体积水所需成本。
•25•
(3) 调节气候的生态价值模型；
V 3 = (0.444 5 xA) x C o + (1.197 x A) x P
(3)
公式中,A 表示绿植被比重,C 。是工业制氧成
本,P 代表国际碳税价。
(4) 绿植物被营养物质存积功能的价值讨算：公式中,G 与0分别表示生物量与标准煤的折
合热量，比是目前煤炭市场价格。
(5) 绿植被防风固沙生态价值模型：V s =LxC e
(5)L=A r xC e
(6)
公式中丄代表土壤流失量,G 描述每公顷造价 费用，人是土壤流失面积。
(6) 生物多样性功能生态价值模型：V 6 =BxA m
(7)
公式中,B 表示年生态效益,4m 是该区域面积。
(7) 地下水游憩生态功能价值模型：V 7 =f(V p xN-C n )
(8)
公式中/表示地区发展指数，匕是人均游憩费
用，"为最高纳客畑 G 代表此景观中与地下水无
关的投入。
2.2生态补偿机制
结合上述构建的地下水生态功能价值模型，对 地下水超采综合治理生态补偿机制进行研究。
2.2.1补偿机制框架
对于地下水压采生态补偿是利用有关理论与
基本原则确定补偿目标，包括主体与客体。分析
各目标之间损益关系明确主客体后，结合区域经 济发展状况，了解当地居民补偿意愿，制定补偿
策略。
2.2.2补偿理论和地下水生态补偿存在的联系
在地下水超采综合治理的补偿机制中，会使
农户利益直接受损，但有利于地下水资源开发，整
体生态系统功能会得到增值，面源污染下降也会
改善水质。这些都体现了经济外部性问题，而通
常人们会忽略这些问题。所以在整个过程中为提 高经济总体效益，必须对农户经济受损给予合理
补偿，以此促进生态经济环境的可持续发展。补 偿关系见图1。
图1生态补偿机制与地下水补偿的关系
・26
・
2.2.3补偿标准计算
补偿机制实施的核心问题就是补偿标准计算，文章通过成本分析法对直接成本、发展机会成本以及种植结构调整措施成本进行计算O
直接成本：表示在对生态环保直接投入的成本，包含生态保护和基础工程建设、水环境治理等成本，计算公式如⑼：
S；=S°+Se+S。(9)
公式中◎表示总投入费用,S。代表建设投入, S。为地下水环境治理费用,S。描述其它费用。
发展机会成本⑷：表示执行某个决策时放弃的原始利益，计算公式如(10)：
U=(R o-R)xN t+(D o-D)xN f(10)公式中"代表总补偿费用,R0与R分别代表参照地区与补偿地区城镇居民人
均可支配收入;M和N，分别描述城镇居民与农村居民人口数量。
种植结构调整措施成本：上述机会成本通常用于放弃经济发展的补偿区，而在地下水压采情况下调整种植方案，并没有完全放弃经济发展，只是对种植结构产生一定限制。在种植结构调整之下农户成本计算公式为(11):
R t=W B-W A(11)
公式中，凡表示机会成本，陷与晒分别表示农作物种植结构调整前、后区域净收益。
经过对补偿机制的研究，将补偿标准作为下限制，制定如下地下水超采综合治理措施。
2.3综合治理措施
2.3.1农业治理方案
农业治理方案指通过农作物结构调整与种子类型选择等农艺技术来降低地下水资源开采量。结合成安县实际情况，文章将农业治理方案分为五个自项目，共计实施总面积为35万亩，具体项目与实施情况见表2。
表2农业治理方案实施情况
类别项目补偿标准(元/亩)压采目标(m?/亩)实施面积(亩)目标节水量(m3)种植结构调整40015020000350
农保护性种植403045000250
业
项
节水稳产配套设施80302580001200
目小麦玉米水肥一体化技术90601200080蔬菜微滴灌溉技术90180400090
(1)调整种植模式：在水资源严重匮乏的超采区域，压减冬小麦种植区域，将一年两熟制改为一年一熟制。
(2)冬小麦保护性节水项目：在只有地下水灌溉的超采区，对耕地实行免耕、少耕等措施，并对其进行深松，改善土壤结构，防止水土流失，增强土壤肥力。
(3)推广节水稳产配套技术：在水土保持能力较高区域，使用节水抗旱的小麦种子，结合土壤深松等配套技术，在小麦生长期间较少浇水1~2次。
(4)提倡小麦玉米一体化种植技术：成安县小麦和玉米每年用水量较高，占据农业总用水量一半以上。提倡小麦玉米水肥一体化技术，可以节省废料、水源。
(5)蔬菜微滴灌技术：采用微喷水肥一体化技术°〕，利用管道施肥，实现水肥资源同步利用，既节约水源又实现增产。
2.3.2林业措施
对于成安县地下水超采现状，根据优化配置、节约水源的原则进行退耕还林。林业措施设计情况见表3。
2.3.3水利措施
2.3.3.1地表水代替地下水
代替地下水的措施主要是外调水源，引入附近河流水资源。并将田间灌溉方式由漫灌变为管道输水灌溉，使原分配水量有剩余，代替部分地下水。
•27•
表3成安县林业措施设计表
树种株距伽)行距(m)数量(棵)
杨树7.5 1.5800
柳树53600
核桃树54650
核桃混交林44650
国槐混交林62820
柳树混交林22800
2.3.3.2管灌代替井灌
建设管灌工程，通过由点到面的方式逐步推广，构成一定规模。选择的技术人员必须有较强能力，合理提出政策确保项目顺利开展。
除上述2点外，成安县还需加强服务体系建设，成立用水协会，进行灌溉预报等活动。
3治理方案可行性验证
为验证上述所提治理方案的可行性，要求农户通过调查问卷方式对治理措施进行评价。对于问卷中的问题设置“很差、差、一般、好、很好”五种答案。此次调查共发放100张问卷。调查结果见表4。
表4调查结果表
具体措施很差差一般好很好引河水灌溉12101572
填封井331341220
休耕01164934河水污染
退耕46301914
水权交易228401515
水价改革02352736
水肥_体化14153050
地下水监控210301543
专业化服务010253035
用水户协会12152260
灌溉预报01204039
人工降雨0284545
表4中共总结了12项治理措施，从中可以看•28•出，该地区人们对于大部分治理措施较为满意。其中对于退耕方案差评数量较多，主要因为退耕的生态补偿机制不能满足人们全部要求；对于引水灌溉和进行灌溉预报的方案受到人们广泛欢迎。
4结论
地下水是一种宝贵的自然资源，现阶段人类对地下水资源的开采虽是基于物质文明需要，但也在一定程度上破坏了生态环境平衡发展。随着城市化进程与经济高速发展，河北地区长期以来地下水位持续下降，导致一系列生态问题。文章结合生态补偿机制，从农业、林业、水利三方面提出地下水超采综合治理措施，对于生态系统维护与地下水的可持续发展产生重要意义。值得注意的是，文章在补偿标准核算时是结合当年基本情况确定的，在实际应用过程中随着年份变化，补偿标准也是实时变化的。
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