地下水体的导水能力比地表水体要小得多。但是,由于地下水含水层分布面积广,许多地段还具有相当大的厚度,构成了巨大的地下库容,储存水的能力比地表水体要大得多。利用这一特点,地下水含水层可以把极不均匀的降雨入渗补给,调节成多年、比较均匀的给水水源。
地表水体的调节能力一般比较差,突出表现在汛期河水位的暴涨暴落。汛期过后,河流能保持一定的基流,并不是地表水体本身调节能力的表现,而恰好是地下水含水层调蓄作用的结果。而基流正是江河径流中最宝贵的部分。
“由此可见,要想在时间上对水资源进行调节,安全有效地利用水资源,必须借助于地下水含水层的巨大调蓄能力,让地下水起到水库的作用,来补偿干旱期地表径流的不足。在这种情况下,减少的地下水量可以在随后的雨季得到补充。”张宏仁说。
然而,地下含水层也有其固有的缺陷,即传导水的能力很差。纵然有很大的“肚子”,却只有细小的“喉咙”。它只能接受“和风细雨”式的入渗补给,而无能力在短期内接受大量洪水的补给,只好将大部分洪水拒之门外。单纯依靠地下水含水层,还是不能完成水资源调蓄的任务。
联合起来统一调度
“既然单纯依靠地表水体,或者单纯依靠地下水含水层,都不可能圆满地完成水资源调蓄任务,那么把两者联合起来,取长补短、发挥各自优势,有可能取得比较好的效果。”张宏仁说。
永定河冲积扇曾经是北京市的主要供水水源地。它的巨大含水层库容曾经帮助首都渡过了一个又一个缺水年。多年大量抽取地下水,使地下水位大幅度下降,形成较大的地下库容。
“这本应是调蓄水资源的绝好场所。但上世纪70年代进行的可行性论证发现,永定河每年行洪期只有十来天,短期内即使每天回灌100万立方米,相对于北京市年取水量几十亿立方米,也是杯水车薪。即使要完成这一不起眼的任务,还需要建设庞大的回灌工程。”张宏仁说。
要取得较大的回灌效果,光靠人工措施是不够的。针对北京地区的具体情况,张宏仁提出了“虚拟回灌”的办法。在保持现有抽水设施运行的情况下,每回灌1亿立方米,与不进行回灌但减少抽水1亿立方米在物理上是等价的。因此,减少抽水等于增加回灌,是一种“虚拟”的回灌。
如果在北京市建设两套供水设施,一套用地表水供水,另一套用地下水供水。每一套都能单独满足全市供水的需要。在丰水年停采地下水,就等于不用任何回灌设施,一年就回灌了上十亿立方米的水存储在地下。到枯水年就可以少用地表水,而抽取地下水库存以渡过水荒。
“到目前为止,地表水体和地下水体的联合调度,大多停留在零星的、不自觉的基础上。如果能结合每一个地区的特点,科学、统一规划,实行全面的综合调度,就有可能更合理地利用现有的水资源和水利工程,并进一步向弃水夺取可观的水量,使之转化成可供利用的水资源,缓解北京水资源紧张的状况。”张宏仁说。
2008年,世人瞩目的南水北调将首次实现对北京供水。对此,张宏仁表示,与任何液体输送工程一样,南水北调也需要在末端准备调蓄设施,否则工程一旦发生事故,就会产生大问题。利用北京市超采地下水形成的“地下水库”进行调蓄是最佳方案。
在1月18日召开的南水北调工程建设工作会议上,北京市水务部门官员曾透露,“南水”入京后,将对北京市的水资源配置和供水系统进行战略性调整,在支撑城市发展的同时,“北京市更想做的是涵养地下水,给生态一个修养生息的机会”。
毫无疑问,如果届时能形成地表水体和地下水体联合调度的科学管理系统,北京市有望从根本上“解渴”,实现水资源可持续发展。(记者 李晓明)