地下水评价与管理 全球化的机遇和挑战

地下水评价与管理：全球化的机遇和挑战Karen G. Villholth魏国强译；冯翠娥、李烨校译在当前和未来一段时间内，人类对淡水资源的需求量将增加，淡水资源对人类生活的重要性达到了空前的高度，无计划用水和水资源衰竭带来了一系列问题，在发展中国家尤其如此，这就需要加大工作力度，以解决水资源的不平衡问题。

但是，在发展中国家，政府对此很少干涉。

在这些国家和国际机构中，缺乏对地下水资源及其管理方面的知识、意识和理解。

本文重点介绍了水资源问题比较突出地区的联系和发展趋势，例如水污染、城市化及地下水管理中的社会经济因素等。

全球化为促进必要知识的获得及其应用提供了良好的机遇，应该进行进一步的研究和发展。

这样做的益处包括：理念和方法的集中增长；知识的共享；地区交互式网络的形成。

国际发展与研究机构居于很有利的位置，他们可以促进全球化的进程，应当与“当地”任务联合进行，例如局域网建设、野外调查、能力建设及倡议活动。

一、概述地下水的分布特点、规模及其自然特性在全球范围内变化很大，因此在不同的地区，地下水对人类和自然界的重要性也就不尽相同。

如果将全球看作一个整体，在不同的气候带、在经济发展水平不同的国家和地区，地下水在为人类活动供水方面起着重要的作用（Shah 2004）。

世界水评估计划（WWAP）在世界水资源发展报告中指出：“1950－1975年间在很多工业化国家，及1970～1990年间在发展中国家的很多地区，地下水开采规模迅速扩大。

要系统地统计开采量和用水量是不可能的，据估计，全球地下水所提供的水量占当前饮用水的50%，占工业用水的40%，占灌溉用水的20%。

地下水的社会意义不能单纯用开采量来衡量。

与地表水相比，地下水带来的经济效益更大，这是因为地下水开采比较方便、安全程度较高、而且水质较好，几乎不需要处理”（UN/WWAP2003）。

地下水约占全球用水量的四分之一（Shah 2004）。

印度在发展中国家中是个特例，它的人口占世界总人口的15%，但养活这些人的水资源量和土地面积分别只占全球总量的6%和2.5%（Zektser and Everett 2004）。

在农村地区，地下水占生活用水的80%。

此外，现在估计每年有1900－2600万口机井和管井抽出约244km3的地下水用于灌溉（相当于全球地下水每年开采量估计值的四分之一）（Burke and Moench 2000; Foster et al.2000）。

Shah等人（2003）估计，55～60%的印度人（约6.2亿）直接或间接的依靠地下水生活。

在过去的50年里，农民的地下水投资约为120亿美元，而公共部门用于地表水灌溉的投资为200亿美元。

前者所产生的经济效益远远大于后者（Shah et al. 2003）。

地下水的过量开采和衰竭所带来一系列问题，包括水位下降、水井干枯（季节性的）、抽水成本提高、地面沉降、湿地减少、泉及河流流量降低、咸水入侵、土地盐渍化、自然毒素（例如氟化物和砷）以及点源和非点源人类排放废弃物的淋滤引起的地下水水质恶化（Moench and Dixit 2004; Richardson et al. 2004; FAO2003; Llamas and Custodio 2003; Moench et al. 2003; Morris et al. 2003; Burke and Moench 2000; Shah et al. 2000）。

虽然人们对这方面的认识越来越多，在理解全球地下水资源及其应用和全球范围内水资源管理的重要性方面仍然存在大片的空白（Moench et al. 2003）。

一般而言，发展中国家面临的问题明显比工业化国家要严重，因为发展中国家地下水开发的速率较快，而其经济、技术及制度能力有限，不足以控制地下水资源的开发，因此，他们在法规调整和应急处理方面还缺乏广泛的政治认可和社会支持。

本文的目的是总结地下水利用和管理方面的发展趋势和相关问题，尤其关注发展中国家。

本文试图找到实现全球地下水长期可持续利用和管理的障碍以及实现途径和方法。

提出应发挥国际水资源研究机构的作用，国际组织应通过有秩序的共同努力，实现全球水资源的可持续利用。

二、地下水应用的全球化趋势及相关问题1、“可持续利用”与“过量开采”世界上的地下水资源储存总量很大，大约98%的液态淡水储存在地下含水层中（UN/WWAP 2003）。

但在全球范围内，特别是在局部地区范围内，已知可利用的地下水量很少，可开采量更少。

随着水资源变得越来越贫乏，这个问题也变得越来越明朗了，因此，管理者们希望根据某些标准来定义和实现“可持续利用”，而避免“过量开采”。

现实情况是，由于地下水系统的复杂性、隐蔽性和各向异性，要精确绘制出全球范围内的地下水资源分布图是不可能的。

无论如何，企图开采利用所有的地下水资源也是行不通的，反而会带来很多不可修复的问题：大量的海水入侵，淡水湖泊、河流和泉水位的下降，大范围的污染和（或者）地层固结及地面沉降。

据估计，每年有8.2%的可恢复性地下水被人类开采利用（Shah 2004），虽然这个数据看上去不算大，但它涵盖了全球地下水的补给变化，基本反映了降雨量和含水层之间的差值。

问题是：在某一个具体的地区，长期（例如一代或两代人）可行的地下水可持续的开采量是多少？这里需要注意的主要问题是：地下水的开采总是会影响到水均衡，进而影响到水循环经过地区的水资源可用性；地下水开采将会降低地下水位，从而影响可利用资源，使流入量在半稳定状态、长期过程中，与流出量达到平衡。

仅根据可利用地下水资源的定量评价及其补给速率，是不能回答这个问题的，还需要广泛分析各种用水需求，权衡某一开采方案的积极和消极影响（技术、社会经济及环境方面）。

因此，“可持续利用”和“过量开采”的概念并不适用于提出确切的界限值——超过某个值的地下水利用为非持续性的（Custodio 2002）。

合理的地下水管理应该是多学科的协调作用，这就增加了问题的复杂性。

也不能完全抛弃“可持续利用”和“地下水过量开采”这两个概念，虽然它们缺乏先进性，但是它们却向公众和政府传达了清晰的信息，或许可以促进交流，以便于明确地下水紧张形势给社会带来的负面影响。

2、地下水发展的类型和趋势发展中国家的地下水开发很可能会继续增长。

这主要是因为发展中国家相对较高的人口增长速率以及缓慢进步的工业化进程和社会福利，最终导致了人均用水量的提高。

最主要的耗水产业是农业、城市及工业用水的增长，现在是这样，将来也如此。

这里总结的普遍性可能不一定完全正确，因为各个发展中国家和地区的具体情况存在着差别。

其中，差别最大的地区可能是亚洲与非洲，亚洲（特别是印度和中国东北部的华北平原）的发展速度较快，而非洲，尤其是撒哈拉沙漠以南的非洲地区发展速度较慢，其资源、人口或经济条件限制了当地的发展。

不过，后面的分析可能有缺陷，存在不确定性，这是由于缺乏全面的数据和资料造成的（Giordano，出版中）。

当前，很多发展中国家的地下水利用都存在不协调开发和分配不合理问题：农村和城市用水者之间、小型和大型用水者之间、工业和农业用水者之间。

部分原因是由水资源本身的特性所决定的。

地下水分布广泛而且在时间和空间上比较稳定，这使得地下水成为一种可靠且易获得的资源，容易为个人、各地按需开采。

然而，地下水的“公用存储区”特点也使其形势和协调控制变得更加复杂（Custodio 2002）。

地下水利用量的急剧增长主要受到市场的调控和经济的驱动，因为地下水的开采成本比较合理，而且大多数国家都掌握了所需要的技术。

在发展中国家，地下水开发过程中另一个显著的问题是：主要利用地下水资源来发展小型的灌溉农业，大部分低收入人群的生活因此得以保证，而地下水衰竭和管理措施的缺乏对贫困人口造成了严重问题（Mukherji and Shah 2002）。

原因在于，当水井干枯或者遭到污染时，富裕的地下水用户有能力找到替代水源，而贫困的地下水用户则对此无能为力。

3、地下水管理中缺少的环节地下水管理中有四个重要的环节。

在地下水发展的低级阶段，这四个环节还不很明显，但是随着对地下水的利用和依赖性增强，这些环节显得越来越清晰，在实际的分析和管理过程中不能将其割裂开来。

第一个环节是地下水和地表水之间的关系。

在世界上大多数地区，早期的地下水开采都与地表水有重要联系，即地表水和地下水可以互相转换，例如，通过沼泽、泉、河流、湖泊等互相转变。

因为地下水集中利用的主要影响经常以地表水和地下水联系的减少导致生态系统恶化为表征，这一环节才被发现。

然而，在发展中国家，这一认知必须转化为管理政策（Sophocleous 2003; Llamas 1998）。

很多发达国家有相关法律保护河流流量——有时称为环境流量，该法律具有限制地下水开采和强制对地表水和地下水进行联合管理的作用。

第二个环节是地下水水量和水质之间的关系。

尽管造成地下水污染的主要原因是不良用地、集约耕作、工业及生活垃圾处理不当和随意排放，但人们也逐渐认识到，地下水流量和水位的改变在本质上会改变地下水的化学组成，当地下水用于某一特定用途时会产生有害影响。

诸如此类的例子包括：在滨海含水层集中开采地下水引起海水入侵、因为地下水位降低导致氧气进入本来厌氧的环境，致使某些有害物质（锰、铁、硒、硫化物）释放出来（Morris et al. 2003）。

此外，地下水系统中的很多污染问题并不是直接造成的，而是来源于地下水的二次污染。

例如，当含水层受到有机污染后（来自垃圾填埋场、地表垃圾的淋滤或废水灌溉），其污染羽根据不同的氧化还原环境释放出可溶性有毒、有害成分，例如砷、铁和锰（Morris et al. 2003）。

有意或无意的释放到含水层环境中的某些化学成分，例如杀虫剂和汽油产品，在含水层中可能会变化、降解，其产物对环境和人类健康的危害比其初始成分更严重（Morris et al. 2003）。

这些相关因素和过程很复杂，虽然普遍的机理和因果效应方面的知识已为人类所知，但是，了解特殊的现场情况和特殊的化学物质的性质仍然是必要的。

这个领域需要认真研究，因为有很多东西还不清楚，人们还不能根据含水层的特性、流量和地下水位的变化及污染源情况来预测和防止对地下水质的影响，即便在发展中国家，有毒化学物质的种类也很多。

同时，需要将研究结果公诸于众，发达地区可以将其训练和能力建设方面的经验传授给欠发达地区，因为这两种地区在地下水污染和防治方面的知识相差甚远。

第三个环节是农村和城市之间的关系。

城市的人口增长速度比农村快，两者之间的相互影响和相互依赖也更加明显。

例如，中国一些大城市的家庭用水和工业用水迫切需要优先满足，而这会影响到附近、上游农村地区及城市周围地区的农业用水。