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地下水资源的利用与管理

文章来源:海西给排水 发布时间:2019-04-01 08:25:06 阅读次数:727 次 [关闭]

【摘要】我国地下水资源过度开发利用问题日益严重,分析地下水资源管理现状及过度开采的原因非常重要。本文通过构建一个公共产权属性下的地下水资源利用的理论模型,解释地下水资源过度开采的原因。研究表明,自由进入的公共产权属性下的地下水资源管理模式是地下水资源过度开采的制度性根源。解决的办法除了加强地下水资源管理力度外,可以进行取水许可交易试点,激励社区用水户参与地下水资源管理。

【关键词】地下水;水资源管理;公共产权

    地下水是水资源的重要组成部分,也是我国北方地区及许多城市的重要供水水源,地下水的合理开发利用对我国社会经济发展和生态环境建设具有十分重要的作用。近几十年来,随着我国经济社会的不断发展,地下水资源开采量日益增加,地下水污染加重,由于缺乏合理规划和有效监管,使之产生了区域性地下水位下降、水源地枯竭,进而诱发了地面沉降、地裂缝、海水入侵、土壤盐渍化及土地沙化等一系列生态及环境地质问题,这些问题直接影响着地下水资源的可持续利用,也制约着经济社会的全面、协调和可持续发展。因此,必须制定并实施地下水资源的相关管理与保护战略。

1、地下水资源及其特性

    1.1地下水资源的概念

    广义的地下水是指贮存并运移于地表以下土壤和岩石空隙中的自然水,而狭义的地下水则指饱和带(饱水带)岩土空隙中的重力水。在饱水带中,根据含水层埋藏条件的不同,地下水可分为潜水和承压水。潜水是指埋藏于地面以下第一个稳定隔水层之上的具有自由水面的重力水。潜水积极参与水循环,资源易于回复,一般埋深不大,便于开采,是主要地下水开采水源。承压水是充满于两个隔水层(或弱透水层)之间具有静水压力的重力水,相比潜水而言其动态比较稳定。有关地下水资源的概念目前尚未统一,不同学者从各自的研究角度和出发点提出了不同的概念。我国在地下水资源分类分级标准(GB15218-94)中的定义为:埋藏于地表以下各种形式的重力水,其埋藏、富水性、水质等可为当前和未来的技术经济条件开发利用,具有现实或潜在的经济意义;国内也有一些学者和专家认为地下水资源是指储存和流动在含水层系统中,对人类有利用价值的地下水。地下水的利用价值包括水质和水量两个方而,地下水能够成为资源首先是因为它有利用价值,这是由质决定的,而其来源的多少由量来体现。正是由于地下水资源存在利用价值,才使其成为人类赖以生存和社会赖以发展的重要基础资源。

    1.2地下水资源的基本特性

    地下水资源是水资源的重要组成部分,地下水资源有着与地表水资源有着截然不同的特性,正确认识这些基本特性,对水资源管理与保护具有重要的作用。

   (1)分布广泛性

地表水的分布一般局限于有限的水文网范围,而地下水的分布虽然受自然地理和水文地质条件的制约,有一定的时空变异性,但相比地表水而言,其地域分布比较广泛,是一种分布在“面”上的水资源,在空间赋存上弥补了地表水分布不均的局限。因此,一般来说,地下水供水工程投资少、见效快,可分散开采和就地利用。如最近几年遭遇特大干旱时,国土资源部和水利部都会组织相关部门进行“抗旱找水打井”工作,对抗旱保苗、解决人畜饮水困难问题提供了地下水源保障。

   (2)可恢复性

    地下水资源是一种客观存在的资源,其水量、水质是都在随时随地发生变化,补给与消耗处于动态平衡状态。从年内看,旱季主要为开采季节,消耗地下水,雨季地下水得到补给;从年际看,干旱年份,地下水消耗往往大于补给,而丰水年份降水及地表水的补给不仅可以满足丰水年消耗的需要,而且尚可弥补干旱年份亏缺的水量。因此,地下水资源是一种可以不断得到补充和更新的资源,具有可恢复性。

   (3)水量、水质的稳定性

    地下水与地表水相比,由于其埋藏在地下,受气侯因素变化和人为活动的影响较小,水质比较洁净、水量比较稳定,供水保证程度较高;尤其是受包气带的保护作用,地下水不易受到污染,水质一般较好,因此,地下水是人畜用水的理想水源。但是,地下水一旦受到污染,其造成的危害及治理的难度比地表水要严重和困难多,因此,地下水的保护十分重要。

   (4)有限性

    地下水虽然具有可恢复性,是一种可再生的资源,但是若长期过量开采,又得不到相应的补偿,势必会出现亏空,导致资源量减少或甚至枯竭,并引发一些生态及环境地质问题。所以,地下水资源绝不是“取之不尽、用之不竭”的,只有消耗与涵养相结合,合理开采和有效保护地下水资源,才能使地下水良性循环、永续利用。

2、地下水资源在社会经济发展和生态环境建设中的作用

    2.1开发利用地下水灌溉是我国粮食安全的重要保障

    地下水是我国重要的灌溉水源,全国农业灌溉地下水开采量666亿,占全国农田灌溉总用水量的19%;在地下水实际开采量中,用于农田灌溉地下水开采量占54.3 %。井灌区(纯井灌区和渠井结合灌区)由于水源比较稳定可靠,一般能对农作物适时适量地进行灌溉,是旱涝保收的高产农田。目前,许多井灌区已成为我国经济作物及高附加值作物的主要生产基地,是我国的粮、棉、油和经济作物的主要产区。井灌区对我国粮食的贡献超过全国总量的25 %,经济作物和蔬菜超过总量的50%,为保障我国粮食安全和食物供给做出了巨大的贡献。尤其是在干旱年份,地表水源短缺,地下水成则成为主要的抗旱水源,井灌对粮食生产的作用更加显著。

    2.2开发利用地下水为改善农田生态环境提供了重要支持

    开发利用地下水为农业提供了可靠的水源,对建立高产稳产农田、发展节水灌溉起到了重要促进的作用。同时,在井渠结合灌区,通过有计划的安排井灌和渠灌的时间和用水比例,有效地控制地下水位,达到既利用地下水又防止土壤盐碱化的目的,起到以灌代排的作用,改善了农田生态环境条件,也为区域生态环境良性循环提供了支持。

    2.3地下水资源是生态环境良性循环的重要控制因子

    地下水不仅是一种资源,而且在生态和地质环境中具有不可替代的作用,地表水生态系统和陆地植被都需要地下水的补给和调节。我国西北内陆干旱区,人工绿洲(作物和主要生态建设用林草)和天然绿洲的生长对地下水有很强的依赖性,当地下水位过高时,在强烈的蒸发作用下使溶解于地下水中的盐分在表土聚集,出现土壤盐渍化;而当地下水位过低时,地下水不能通过毛细管上升到植物根系层,导致土壤水分不足,使植被退化和土地沙漠化。除此之外,深层地下水具有维持毅力平衡和塌陷的作用,若承压水压力水头下降过度,将会导致黏土备压缩,产生地面沉降。

3、地下水资源的利用

     地下水资源属于自由进入的公共产权属性的自然资源。依据经济学理论,在一个完全竞争的市场经济结构中,如果按照边际成本与边际收益相等法则来开发利用资源,则可使生产者收益最大化,资源得到有效利用。从产权界定的角度,需要明晰资源产权。由于有些产品的公共产权属性,生产行为的外在性,信息不对称等原因,常造成市场机制失灵,生产者不按照边际法则开发利用资源。在这种生产条件和市场结构中,需要利用一系列的政策工具,保证资源的合理开发利用。我国地下水资源属国家所有,具体的使用权分配给各级用水户,由各级水行政部门管理,地下水资源产权不明晰,收益权不明确。如果对开采利用地下水资源没有有效的管理措施,按照“先来后到”的法则开发利用,地下水资源就会出现过量开采的结果。

    对于一个地下水资源用户来讲,只有在两种情况下停止开发利用地下水,一是地下水资源全部耗尽,另一种情况是边际取水成本比边际收益大或是从其他资源获得的边际收益要大。例如,在井渠结合灌区,地表水价格变动对地表水和地下水利用都会产生很大的影响。至少,地下水利用的好处要小于地表水时,农民才会选择利用地表水。因地表水灌溉没有地下水及时、方便,尤其是对于蔬菜和水果等灌溉次数多的作物,农民更偏向于使用地下水。

4、地下水的跨期有效配置

     第一种可转移的暗示是边际使用者成本与地下水开采联系在一起,反映了当前使用的每一单位水与将来不能使用所带来的机会成本之间的联系。一个有效率配置考虑了这种使用者成本。

     对持续需求的有效开采途径关系到,随时间推移,地下水利用的下降问题。边际开采成本(抽取最后一单位水到地面带来的成本)随着地下水位的下降而上升。当发生以下情况时,抽取活动将会停止:

    (1)地下水被耗尽时;

    (2)当抽取水的边际成本大于其边际收益或大于从其他来源获得的边际成本时。

    邻近地下水地点的丰富地表水可作为地下水的替代物,这样就有效地为抽取的边际成本设定了一个上限。用户将不会为抽取一单位地下水比能获得地表水时支付更多。不幸的是,在我国的许多地方地下水都被过度严重地抽取,对地表水的竞争已经尖锐化;而低廉的地表水资源并不存在。

    在有效率的地下水市场,随时间推移水价将上升。而这种上升将一直持续下去直到达到耗尽点,即在这一点上边际抽取成本上升使开采变得不可行或抽取的边际成本与下一次水的来源的最低价格相等。在那一点,边际抽取成本将与价格相等。在所有这三种情况下,净价格,水的价格与边际开采成本二者的差异都将随时间推移而下降,在地下水停采点(如果替代品存在的话)或在耗尽点(如果不存在替代品的话)变为零。这种对净价格下降的预测似乎与实证相一致。

5、地下水资源管理

    预防为主、防治结合,加强水源地保护,改善水污染状况。强化政策、法制和管理手段,发挥经济杠杆作用,严格限制重污染项目建设,实现工业废水就地处理,达标排放。

    逐步实现污水资源化,具体需从以下几个方面着手:

    5.1 加强地下水水质监测工作

    要加强水质监测工作,建立健全环境监测体系,定期监测地下水水质。水质监测应做到定点监测与大范围内水质普查相结合,特别对比较集中的城市供水水源地进行重点监测,了解和掌握水质动态。建立水质预测预报系统,达到以防为主,防治结合的目的。

    5.2 加强水污染防治工作、治理与保护并重

    治理水污染是一项长期而艰巨的任务,要从源头抓起。实施污染物排放总量控制和排污许可制度,将总量控制指标和削减目标,分解到不同级别的地区,各河区的主要企业,重点抓好建材、化工、造纸、冶炼、食品发酵、电镀、纺织印染、制革等水污染严重行业的综合治理。开展污水的科学利用。污水的科学利用是防治污染的途径之一。加快污水处理建设。处理工业废水及生活污水是保护水环境的一个重要途径,要加快建设速度,提高处理能力,提倡和鼓励建立从事污水处理设施建设运营的专业公司,提高污水处理的运营和管理水平。

    做好城市污水排放规划,实行污水分流。污水通过管网收集后通过管路进入污水处理厂,不要再直接排放到河道。加强面源污染控制,认真抓好畜禽养殖业的清理整顿,禁止向河道内排放污水粪便。控制农业化肥、农药的使用。对农民进行宣传教育,鼓励他们收集、使用人及禽畜粪便,生活垃圾等变废为宝。既美化环境,又能增加土壤中的有机质含量,化肥的大量使用,可导致土壤板结,肥力下降。积极开发利用生物措施治理病虫害,降低农药使用量。减少对生态环境的污染。要统筹规划、合理科学开发利用地下水资源,达到采补平衡,避免地下水漏斗再继续发生。特别是沿海城市的地下水开发管理,严防海水侵入污染要科学管理、科学开发,做到采补平衡,严禁地下水降落漏斗出现,触及海岸带含水层的淡水和咸水的界面,高度重视保护好前沿阵地的地下水。

    5.3 加强地下水资源的宣传教育等方面工作

    各级政府和有关部门应将地下水资源保护常识纳入宣传教育计划,充分利用各种媒体,广泛开展多层次,多形式的舆论宣传和科普教育,加强水资源保护宣传,增强群众保护水资源的意识。及时宣传报道先进典型,公开揭露和批判违法违规行为,使全社会都要认识到水污染和水环境恶化造成的严重不良后果,使全社会都加入到治理污染和预防污染的行列,要形成以保护地下水资源为荣,污染地下水为耻。扩大公民对地下水资源保护的知情权,参与权和监督权,促进水环境保护和生态建设决策的科学化、民主化,鼓励社会团体和公民积极参与地下水资源保护工作。

结束语

    第一,我国地下水资源基本上处于自由进入状态,这是地下水资源过度利用的制度性原因。第二,各地水资源开发利用条件有很大差别,如果单纯强调提高地表水价格而没有相应的配套措施,不但不能改善生态环境,反而会加快地下水的过度开发利用,造成生态环境的更大破坏。第三,在井渠结合灌区要加强地表水与地下水的统一规划利用,制定地表水供水价格时需要考虑对地下水资源利用的影响,不能简单地只从补偿供水成本的角度来制定。第四,要加强地下水资源管理力度,但不要过分强调征收水资源费和收许可证费,这有可能促使管理部门过多发放许可证来创收,需要建立相应的监管措施和补偿政策。第五,明晰产权,借鉴国外管理经验,试点取水许可交易制度,让农民更大范围地参与管理社区内的地下水资源。

(文章来源:微信公众号:给排水处理技术与应用)



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