北京水文地質工作回顧與展望

呂曉儉（北京市地質礦產勘查開發局，北京 100195）

北京水文地質工作回顧與展望

呂曉儉
（北京市地質礦產勘查開發局，北京 100195）

北京市水文隊和勘察院是原地礦部為解決首都供水問題而成立的一支專門從事地下水勘查的地質隊伍。60多年來，做了大量的水文地質工作，為首都的城鄉供水和經濟發展做出了重大貢獻。本文簡要介紹了北京地區水文地質工作的發展過程，總結了水文地質工作的特點，提出了未來的發展方向。

1　發展階段的劃分

（1）萌芽階段

系統的水文地質工作是新中國成立后開始的。1955年，原地礦部在北京成立了水文地質工程地質901隊（現為北京市水文地質工程地質大隊和北京市地質工程勘察院），正式啟動了北京地區的水文地質工程地質工作。隨著北京城市發展和城市建設對地下水的需求不斷增加，極大地刺激了人們對水文地質學的研究，開展了以水文地質普查為主的區域性水文地質調查工作，同時進行了城市供水勘查和農田供水勘查。由于那時對地下水的認識并不是很深，當時大多數人認為水是取之不盡、用之不竭的，成果報告多以定性、描述性為主，如北京市水文地質工程地質綜合勘測（普查）等。至1962年前基本完成了北京市12個區縣水文地質普查工作，為首都經濟建設提供了區域水文地質資料。

（2）奠基階段

70年代，水文地質工作經歷了城鎮供水、農田供水水文地質勘察，還包括工業性的專門水文地質勘察以及地下水人工回灌。在此期間，引進了泰斯公式和非穩定流理論和方法，在地下水開采方面，大家開始認識到地下水資源是有限的，開始注重地下水資源的評價，通過發現由于地下水開采不當，造成了地面沉降、含水層枯竭、地下水污染等地質環境問題。開始認識到開采地下水需要在收集、分析地下水數據的基礎上，進行合理規劃和科學管理。該階段的勘察成果主要有第三水廠、第八水廠集中供水水源地勘查以及密懷順平原區開展1：5萬城市供水勘察等。

（3）成長階段

80年代后，地質學在地下水調查中的應用不斷深化，包括地球化學，地球物理方法和設備日趨成熟和完善，水文地質學融合了地質學、物理學、力學、化學、數學等多學科研究成果，定量分析、預測方法快速發展，先后做了很多試驗模型，包括實體模擬方法和氣體分析方法。地下水資源評價從早期的定量計算發展到系統分析、數值分析。該階段的工作主要為水源地的供水水文地質勘查、地下水資源評價任務。到90年代初提出了應急水源地的概念，例如通州龍旺莊應急水源地勘查等，進行了地下水超采區劃分和地下水庫研究等工作。

（4）持續發展階段

2000年后，隨著北京城市經濟社會的持續發展，人們對地下水的數量和質量的要求越來越高，對生態環境的改善和保護意識也越來越強。這一階段水工環地質工作從過去的以資源為主轉變為資源環境并重。近年來，地下水的生態作用更加得到關注。在地下水監測方面建設完善了平原區地下水環境監測網，在地質災害方面建立了地面沉降監測網，在能源方面建立了淺層地溫能監測網。在地下水資源評價方面，啟動了首都地區地下水環境調查評價、地下水污染調查、巖溶水勘查、地下水庫建設前期勘查等，工作范圍甚至跨越了北京行政界限。這一階段主要以含水層系統、水文系統、生態系統為主要單元，面對的問題由局部問題轉變為全局性問題，由當前問題轉變為長遠問題和可持續發展的問題，生態學、微生物學、土壤學等學科也在不斷交叉、滲透，成為水文地質研究的重要特點，地理信息技術、遙感技術、同位素技術在水文地質工作中的應用和發展更加迅速，而且日趨成熟。

2　水文地質工作特點

從水文地質工作發展的整個過程來看，北京地區的水文地質工作主要有4個特點。

（1）經濟社會的發展對地下水資源和健康生態環境的需求，是水文地質工作不斷向前推動的主要驅動力。19世紀之前，一些學者純粹出于對自然的好奇，對水文地質的一些現象做了零星的研究和探討。真正有意識系統的研究地下水是在人類經濟活動日益持續擴大的刺激下，開始延伸和深化。隨著人類活動范圍的擴大，對資源的開發強度不斷增強，水文地質學的理論從觀察和解釋水循環現象開始，先后提出了地下水穩定流理論、地下水非穩定流理論、地下水系統理論、地下水模型理論、地下水信息系統理論，農業水文地質學、城市水文地質學、污染水文地質學等各種專門水文地質學學科，實際上是經濟社會發展推動了水文地質學的發展。

（2）為經濟社會提供可持續利用的地下水資源一直是水文地質工作的重要內容。地下水支撐了北京城市的發展，如果沒有地下水的支撐，北京城市就發展不到今天。北京城市供水中地下水供水比例一直維持在總供水量的50%～60%。正是由于地下水不易受到污染，而且含有一些對人體有益的礦物質，加上具有巨大的調蓄能力，所以地下水在城市供水中一直占有較高比重，大家還是非常喜歡喝地下水，這點是可以肯定的。為了滿足人們對地下水資源的需求，對地下水資源進行評價，歷來是水文地質工作重要內容之一。評價初期，地下水資源主要是評價自流井的出水量，后來對水井出水量的定量評價，產生了穩定流理論和非穩定流理論。隨著地下水開發利用程度的提高，人們普遍采用均衡法對區域地下水進行定量評價，特別是出現了地下水開采造成的地面沉降等環境地質問題以后，開始采用更精確的數值模擬方法評價地下水，對地下水科學開發提出優化方案。

（3）水文地質工作是從找水起步，從以資源為主，逐漸轉變為以資源環境生態并重。近些年北京啟動了許多項目，包括水質調查、監測，查明了地下水質的變化，包括污染的機理研究，地下水污染治理的對策，隨著人們對生態環境要求的提高，水文地質工作者也開始調查地下水對生態系統的維護作用，開展對有毒物質進行隔離的地質條件研究工作。

（4）水文地質工作不僅是野外調查，還有堅實的理論支撐。水文地質學的理論與水文地質調查技術是充分吸收和借鑒了其他學科的研究成果，在此基礎上，發展和完善的，也就是說地下水系統的定量研究充分吸取了現代物理學、化學、數學、系統論、計算機技術、信息技術等學科的最新成果，形成了一門全新獨立的、以地下水系統為主要研究對象的邊緣學科。

3　展望未來

結合京津冀協同發展，從9個方面提出未來水文地質工作的發展方向。

一是圍繞京津冀協同的國家戰略發展需求，聯合開展水文地質調查。按照生態文明建設和京津冀協同發展的規劃要求，地下水資源環境的基礎工作需要進一步加強，亟需聯合開展京津冀地區1∶5萬水文地質調查和地下水資源精細化評價，摸清地下水資源供給能力和安全保障條件。

二是完善地下水監測系統，提高精細化管理水平。在整合優化現有地下水監測設施的基礎上，建設覆蓋全市乃至京津冀地區的地下水監測系統，為京津冀水資源統一調配管理和提高水資源精細化管理水平提供基礎支撐。

三是強化地下水基礎研究，建立預測預警機制。開展地下水補給循環規律、污染運移規律研究，選擇典型地區實施地下水污染修復示范工程。 開展超量開采地下水引發地質災害地質環境問題的科學研究，科學制定以地面沉降為約束條件的地下水分層壓采方案，建立各種地質隱患對城市基礎設施安全和生態環境危害作用的預測預警機制。

四是加強地面沉降和地裂縫監測，強化防災減災能力。進一步完善區域地面沉降監測網，逐步實現沉降區的全覆蓋，對規劃新城、北京新航城、城鐵、高鐵等重大工程和重點項目，建立監測系統專網，提高監測精度，形成滿足防控管理的監測體系。

五是加大地下水涵養力度，建立地下水資源儲備制度。采取有序壓采和人工回補相結合等多種措施，實現地下水位穩步回升。積極推動地表水、地下水聯合調蓄，優化調整地下水開采布局，增強地下水資源戰略儲備，建立“水銀行”，保障非常時期的用水需要。

六是建立地下水資源定期評估機制，每3～5年開展一輪北京市地下水資源環境調查評價，適時掌握地下水資源環境狀況及變化趨勢，建立地下水動態評價平臺，加強預警能力建設。

七是加強地下水數值模擬研究。對于復雜地下水系統，如裂隙巖石中水流問題、巖溶地區大孔隙流問題、多重介質問題等等，均需要研究新的數值模擬方法。

八是加強生態水文地質工作。借助生態學和水文地質學的研究方法，融合兩個學科的研究成果，在保持生態多樣性的基礎上維持地下水水量和水質的均衡，預測地下水水文過程對生態環境的影響效應，實現地下水資源環境的保護與開發。

九是加強地下水信息化與標準化工作。按照統一的標準，建立分布式的地下水監測信息采集、傳輸、管理、分析和共享一體化工作平臺，形成高標準的地下水信息采集系統，建立完善地下水監測信息傳輸系統和地下水資源管理系統。

4　結語

水文地質工作是北京城市地質工作的重要組成部分，當前北京的水文地質工作正處在改革發展的關鍵時期，既面臨難得的發展機遇，也面對著復雜的挑戰局面。在北京水文地質工作步入常態化規劃發展的關鍵時期，需要及時調整發展思路，描繪出未來發展的宏偉藍圖。要樹立領域多元化、服務信息化、研究全球化的大地質觀、大資源觀和大生態觀的“三觀”理念，為首都的生態文明建設提供全方位的支撐服務。

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.01.001