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澳大利亞珀斯地下水回補(bǔ)一期工程  資料圖片

　　□徐靜 侯小虎

　　2022年12月7日至8日，聯(lián)合國水機(jī)制地下水峰會(huì)在法國巴黎聯(lián)合國教科文組織總部舉行。當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月8日下午，中國水利部部長李國英以視頻方式出席地下水峰會(huì)閉幕式并致辭。德國、博茨瓦納、智利、芬蘭等近20個(gè)國家部長、多個(gè)涉水國際組織領(lǐng)導(dǎo)人視頻或現(xiàn)場出席峰會(huì)，來自139個(gè)國家的850多名代表現(xiàn)場參會(huì)，3500余名代表在線參會(huì)。峰會(huì)高度關(guān)注地下水的開發(fā)、利用和保護(hù)，呼吁全球以更可持續(xù)方式利用地下水資源，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)2030年可持續(xù)發(fā)展議程水目標(biāo)。

　　地下水是流域水文功能的重要組成部分，全球地下水資源總量約為2.3×108億立方米，約占地球液態(tài)淡水總量的99%。地下水是非常重要的資源，全球36%的飲用水、42%的灌溉用水和24%的工業(yè)用水來自地下水。同時(shí)，地下水也是隱藏的資源，主要分布在全球地下水盆地，其中包括眾多跨界含水層。由于地下水的不可見性，從全球范圍看，公眾對地下水的科學(xué)認(rèn)識(shí)還有不少盲點(diǎn)，全球約20%的地下水資源面臨過度開采危機(jī)，對地下水的合理開發(fā)、利用和保護(hù)任重而道遠(yuǎn)。

　　早在19世紀(jì)初，歐美一些國家就開始了地下水人工回補(bǔ)的基礎(chǔ)研究和試驗(yàn)工作。20世紀(jì)，相關(guān)實(shí)踐逐漸在全球范圍展開。21世紀(jì)以來，美國、澳大利亞、南非、印度等國都制定了地下水人工回補(bǔ)的國家戰(zhàn)略和技術(shù)指南。目前，不少國家已采取人工措施將地表水或其它水源注入地下，以達(dá)到增加地下水資源量、恢復(fù)地下水采補(bǔ)平衡、凈化水質(zhì)、防止海水入侵和地面沉降、改善生態(tài)環(huán)境等目的。

　　從回補(bǔ)對象看，可分為淺層地下水回補(bǔ)（非承壓含水層）和深層地下水回補(bǔ)（承壓含水層）兩類。荷蘭、德國、印度、法國、日本、南非、以色列等國多為淺層地下水人工回補(bǔ)，主要技術(shù)包括地表滲水法、堤岸過濾入滲法、大口井或坑塘回灌法、河道改造補(bǔ)給法和雨水徑流收集法等。開展深層地下水人工回補(bǔ)實(shí)踐的國家主要是美國和澳大利亞，采用的技術(shù)是深井回灌法，即鉆孔加壓注水的方式，對深層地下水進(jìn)行回補(bǔ)。從回補(bǔ)目的看，利用地下含水層儲(chǔ)蓄水資源，提升供水保障能力的約占40%，恢復(fù)地下水水位的約占30%，凈化水質(zhì)的約占20%，提升綜合環(huán)境效益的約占10%。從水源類型看，利用河水回補(bǔ)的約占50%，雨洪水約占20%，再生水、地下水（含水層之間相互補(bǔ)充）、湖水各占10%。

　　美國：實(shí)施含水層儲(chǔ)存修復(fù)

　　美國地下水資源總體豐沛，但空間分布不均。內(nèi)陸地區(qū)含水層深度可達(dá)1200米，而沿海地區(qū)僅為60米左右。20世紀(jì)30年代，由于大量開采地下水，美國多個(gè)地區(qū)遭受了海水入侵，20世紀(jì)60年代，加利福尼亞州海水入侵規(guī)模已延伸到內(nèi)陸5公里處。為阻止情況繼續(xù)惡化，美國開始有計(jì)劃地實(shí)施含水層儲(chǔ)存和修復(fù)項(xiàng)目，項(xiàng)目由美國環(huán)保署制定相關(guān)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，并對注水井實(shí)施監(jiān)管。

　　在美國西部地區(qū)的地下水回補(bǔ)案例中，大多數(shù)為淺層地下水（非承壓含水層），僅有少數(shù)幾個(gè)為深層地下水（承壓含水層）。阿拉米托斯海水入侵防治項(xiàng)目位于美國加州西南部海岸地區(qū)，建于1965年，共包括43眼注水井和177眼動(dòng)態(tài)觀測井。建成之初，回補(bǔ)水源使用加州調(diào)水工程的外調(diào)水，現(xiàn)階段完全使用再生水。塔爾伯特海水入侵防治項(xiàng)目建于1975年，包括23眼多層注水井，共有81個(gè)注水點(diǎn)，穿越4個(gè)含水層，最深達(dá)130米。井群距離海岸帶5.6公里，間隔約180米，單井注水能力約為2400立方米每天。1975年至2008年，項(xiàng)目利用外調(diào)水與再生水，將其混合后作為補(bǔ)水水源，2008年以后，再生水比例逐漸上升，目前已達(dá)100%。

　　根據(jù)多年地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)，氯離子濃度變化與地下水水位呈負(fù)相關(guān)性，該濃度于2004年達(dá)到最高值。此后，隨著補(bǔ)水計(jì)劃的持續(xù)實(shí)施，地下水水位不斷抬升，氯離子濃度呈下降趨勢。2008年至2009年，加州遭遇嚴(yán)重干旱，地下水被大量抽取以應(yīng)對水資源短缺，地下水水位在兩年間顯著下降，氯離子濃度回升。干旱過后，地下水回補(bǔ)繼續(xù)啟動(dòng)，水位不斷抬升，2015年已基本恢復(fù)到1993年水平。由此可見，深層地下水人工回補(bǔ)的效果比較明顯。

　　美國東部地區(qū)也實(shí)施了含水層儲(chǔ)存和修復(fù)項(xiàng)目。在佛羅里達(dá)州的皮斯河流域，建有東部最大的井群，共包括21口注水井，地下水回補(bǔ)能力約為6.8萬立方米每天，回補(bǔ)水源為再生水，主要通過明礬絮凝、過濾、氯消毒等措施對污水進(jìn)行凈化處理和達(dá)標(biāo)排放。該井群自1985年陸續(xù)投入使用至2005年，累計(jì)補(bǔ)水64億立方米。在21口注水井中，有6口用于深層地下水回補(bǔ)，回補(bǔ)能力約為3萬立方米每天。其中，1號(hào)井位于坦帕區(qū)域，深度為122米至152米；另外5口深水井位于薩旺尼區(qū)域，深度為174米至274米。當(dāng)?shù)赝顿Y超過3500萬美元用于二期項(xiàng)目建設(shè)，在埃文公園地塊下的第三個(gè)承壓含水層、深度約396米至427米處繼續(xù)進(jìn)行地下水回補(bǔ)。

　　澳大利亞：深井回灌地下水

　　珀斯地下水回補(bǔ)項(xiàng)目是澳大利亞第一個(gè)使用再生水進(jìn)行地下水人工回補(bǔ)的項(xiàng)目，主要采用深井回灌法，將再生水注入地下約50米的承壓含水層，以實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)厣�產(chǎn)生活用水戰(zhàn)略儲(chǔ)備的目的。

　　2010年至2012年，澳大利亞開展了為期3年的地質(zhì)勘探和補(bǔ)水試驗(yàn)，用以評(píng)估承壓含水層的物理和化學(xué)特性、研發(fā)和檢驗(yàn)再生水回補(bǔ)的工藝流程和生態(tài)環(huán)境影響�？紤]到回補(bǔ)地下水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)將長期影響人類健康，實(shí)施部門將再生水的處理標(biāo)準(zhǔn)定為飲用級(jí)，即經(jīng)過深度處理后（過濾、反滲透、紫外線消毒、反碳酸化、石灰穩(wěn)定等），需符合《澳大利亞飲用水指南》的166個(gè)水質(zhì)指標(biāo)。

　　試驗(yàn)取得成功后，珀斯水務(wù)公司著手籌建高級(jí)水循環(huán)處理廠，根據(jù)當(dāng)?shù)卦偕�水水質(zhì)管理計(jì)劃規(guī)定的管理流程和要求，分兩期建設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。供水目標(biāo)是2017年（一期）達(dá)到1400萬立方米每年，2020年（二期）達(dá)到2800萬立方米每年。根據(jù)一期建設(shè)目標(biāo)，上述水量通過注水井，加壓補(bǔ)給到約50米深的2個(gè)承壓含水層。二期在進(jìn)一步提升水處理能力的同時(shí)，新建了4口注水井和4口監(jiān)測井（監(jiān)測井距注水井50米、相互間隔250米），以及一條長約13公里的輸水管道。

　　以色列：多樣的地下水回補(bǔ)方式

　　以色列地下水回補(bǔ)量占其地下水抽取量的10%以上，主要得益于以色列多樣的地下水回補(bǔ)形式和出色的含水層補(bǔ)給技術(shù)。以色列地下水回補(bǔ)主要包括洪水回補(bǔ)、河湖回補(bǔ)、中水回補(bǔ)和淡化海水回補(bǔ)四類。

　　以色列將沿海含水層以外流域的洪水資源引流至沿海含水層上面的入滲池，并將其儲(chǔ)存在含水層中。梅納什河系統(tǒng)是以色列的典型洪水回補(bǔ)項(xiàng)目，系統(tǒng)自1967年運(yùn)行至今，充分利用了梅納什河的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，水源地位于具有較高徑流系數(shù)（降水量的10%至30%之間）且沒有含水層的巖石盆地，入滲地是滲透性較好且具有優(yōu)質(zhì)含水層的沙地（徑流系數(shù)小于0.5%）。

　　1964年，以色列國家供水系統(tǒng)南部工程連接了加利利湖，利用湖水回補(bǔ)西山含水層和沿海含水層，但由于加利利湖含鹽度偏高的水質(zhì)問題造成含水層堵塞，以及干旱導(dǎo)致加利利湖水量減少，1990年該項(xiàng)目終止。

　　中水即再生水，指廢水或雨水經(jīng)適當(dāng)處理后，達(dá)到一定的水質(zhì)指標(biāo)，滿足某種使用要求，可以進(jìn)行有益使用的水。1959年以色列《水法》將污水納入水資源范疇。以色列全國共120座污水處理廠，100％的生活污水和72％的城市污水得到回用。夏夫丹污水處理廠是自1987年以來以色列最大和集約化程度最高的地下水回補(bǔ)項(xiàng)目。30多年來，夏夫丹污水處理廠每年回補(bǔ)超過100米深的中水。回補(bǔ)的中水主要用于農(nóng)業(yè)灌溉。

　　1998年至2002年，長期干旱促使以色列政府實(shí)行大規(guī)模的海水淡化工程。目前，以色列是全球最大規(guī)模使用反滲透技術(shù)淡化海水的國家。梅納什河系統(tǒng)和�？笋R河系統(tǒng)每年接納以色列約幾百萬立方米的多余淡化海水。與其它回補(bǔ)方式相比，淡化海水回補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)是水質(zhì)更好，不易造成含水層堵塞；缺點(diǎn)是水量不穩(wěn)定。

　　2022年，我國紀(jì)念“世界水日”和“中國水周”活動(dòng)主題為“推進(jìn)地下水超采綜合治理，復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境”。分析研究國外地下水回補(bǔ)實(shí)踐案例，從地下水回補(bǔ)的技術(shù)、目的、實(shí)施效果等總結(jié)提煉經(jīng)驗(yàn)，有助于我們更好地貫徹落實(shí)《地下水管理?xiàng)l例》，嚴(yán)格落實(shí)地下水取水總量、水位“雙控”，持之以恒抓好地下水超采綜合治理，加快完善地下水監(jiān)測站網(wǎng)，從嚴(yán)從細(xì)從實(shí)管好地下水資源。

　�。ㄗ髡叻謩e為水利部國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作交流中心副主任、處長）

　　來源：中國水利報(bào) 2022年12月29日