雄安新區建設過程中環境問題分析及規避措施
——基于地質環境系統的考慮

沈純怡 凌冰 盧愷力 許健 陳亮 吳丹

(核工業湖州勘測規劃設計研究院股份有限公司中心實驗室 浙江湖州 313000)

地質環境系統是指對某一特定人類技術—經濟活動做出響應的地質環境的有機整體，它的變化的影響具有時間和空間上的超距性，并有社會共享性，系統的邊界與參數具有模糊性與不確定性，演化具有不可逆性和難控性，從而決策具有風險性，是軟硬結合的系統[1]。雄安新區的設立不僅可轉移北京的非首都功能，緩解首都地區的資源環境壓力，同時能夠推進京津冀整個區域的協同發展，功能互補，新區發揮巨大的虹吸功能，吸附大量的資源、企業、人口，以期拉動北方經濟，最終實現改善、平衡南北經濟差異。整個建設規劃包括有以資源環境承載能力為剛性約束條件的國土空間格局構建，堅持生態優先，嚴格控制建設用地規模，科學劃定生態保護紅線、永久基本農田和城鎮開發邊界三條控制線[2]。

顯然，雄安新區的發展定位和建設目標意味著超大規模的基礎建設，大量人類活動的爆發式增長，并將長期保持一個高水平的活動強度，這將不可避免地對整個區域的生態環境帶來巨大的影響。由于地質環境系統是一種類似于人工-自然復合系統，各組成要素之間具有錯綜復雜的相互作用和依存的關系。因此，梳理已有地質成果資料，從地質環境系統分析的角度對雄安新區建設過程中可能遇到的環境問題作前瞻性分析，對該系統的演變規律獲得必要的認知。在此基礎上，本文還針對性地提出了注意要點和規避措施，以期構建優化。

1 雄安新區自然地理和地質環境現狀概況

雄安新區地處于太行山以東、冀中平原的中部，屬太行山麓平原向沖積平原的過渡帶。同時，雄安所處區域又是在南拒馬河的下游，位于大清河水系沖積扇上。新區內的白洋淀是華北平原最大的淡水湖泊，也是大清河水系的前緣洼地。全域地勢呈西北較高而東南略低，海拔標高7～19 m，自然縱坡約0.1%，被定為緩傾平原，具有深厚土層，且地形開闊，其境內有數條古河道，植被的覆蓋率相對較低[3]。雄安新區分布有4個地面沉降影響區，但大部分地方無明顯的沉降，較為穩定。近年來，降雨量的持續減少和地下水超采，造成地下水位的大幅度下降。因此，雄安地區的地裂縫形式主要是以滲透潛蝕型地裂縫為主，其重要原因就是人類活動和外營力地質作用。

雄安新區地下水補給源比較充足，區內淺部地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水。含水層厚度大，和地表水的聯系具有千絲萬縷的聯系，例如：湖水可以通過湖底大量滲漏、湖邊大面積側滲等方式補充和涵養該區地下水源[4]。雄安新區內的天然氣和原油儲量豐富，并且具有較廣的地熱田，據統計面積約為670 km2，因此也具有豐富的地熱水儲量。此外，還探明礦泉水資源的總儲量近4億 m3，其碘、鋰、鍶、偏硅酸和礦化度均達到國家礦泉水飲用標準，另有礦產資源主要有粘土和建筑用沙[5]。

經過多年的發展，隨著新區大規模建設與人員活動的增加，雄安新區的自然生態環境發生了較大的變化，呈現了比較明顯的變化趨勢。

1.1 土地資源

雄安新區的土地資源一般按林草資源和耕地資源劃分。其中，林地資源的總量有所增加，耕地資源有一定程度的減少。其土壤環境質量總體優良，新區永久基本農田劃定、建設用地規劃調整都已通過土壤調查得到了較為明晰的制定依據。根據土調顯示，雄安起步區土壤環境質量總體清潔無污染風險，其中一等無污染風險區域面積超過99%。調查新發現富硒耕地主要分布在容城縣南近600 hm2。

1.2 水資源

水資源分為地表水和地下水，并且絕大部分（超過90%）是地下水[3]。雄安新區的白洋淀濕地是其地表水資源的主要集中場所，目前來看，水位變化特征變化不大。但是通過引入黃濟淀的水源，水位均呈現逐漸上升的趨勢。淺層水位主要受降雨和農業灌溉的影響，而深層水位主要受人工開采的影響。地下水監測顯示，深層地下水下降比例仍然較高，但是值得肯定的是淺層水位目前較為穩定，且有上升的趨勢。近年來，受降水量增加、南水北調補水和改變種植結構等因素，多個地區淺層地下水水位明顯上升。此外，目前已經在容城西北部圈定了后備水源地靶區，來實現供水的應急保障作用。

1.3 濕地資源

白洋淀濕地作為華北最大的淡水湖，也是平原上最大的天然水庫，是維護整個區域生態平衡的不可替代的角色。為此，我國在《河北雄安新區總體規劃》的基礎上，專門制定了《白洋淀生態環境治理和保護規劃（2018—2035年）》，可見其地位和重視程度。白洋淀濕地的水域面積較為廣闊，曾經的白洋淀水質以V 類或劣V 為主，雄安新區成立以來，白洋淀水質持續改善，湖心區水質已提升到Ⅳ類，但是目前仍有如COD等水質檢測項目超標。

1.4 地熱資源

最新鉆探結果顯示地熱資源開發利用潛力巨大，整個區域的水位埋深理想和水溫都接近或者超過100 ℃，儲量、溫度非常理想，易回灌，適宜規模化開發利用，可為打造綠色生態宜居新城區提供穩定安全的清潔能源供給。碳酸鹽巖熱儲水位呈逐年下降趨勢，漏斗中心部位地下水承壓水頭下降速率較高；出水溫度穩定，至今未監測到下降。

2 建設過程可能的問題

2.1 地質缺陷

雄安新區被發現的地裂縫有約80處，且有部分區域發育廣泛，在容城縣城附近較為集中。主要有兩個沉降中心，新區地面沉降主要發育南北兩個區域，北部分布在雄縣大營鎮至北沙口一帶，與霸州—固安的沉降區連成一片；南部則分布于安新縣蘆莊鄉至老河頭鎮、龍化鄉與劉李莊鎮一帶，并與高陽沉降區連成一片。雄安新區及其鄰區在斷裂和地震方面現今活動均較為微弱，雖然有一些斷裂帶，但是整體地質構造較為穩定，同時砂土液化程度不高，主要的隱伏基巖斷裂在當前地應力下均不存在滑動失穩風險，但地應力動態變化仍需實時監測，主要隱伏基巖斷裂未來的活動趨勢和滑動失穩風險還需實時關注。隨著建設活動的開展，地下水超負荷開采，造成地下水位明顯降低，并且由于近年來該區域降雨量連續減少的原因，原先的土體結構和應力狀態被改變，產生了人類活動影響或外營力地質作用為主形成的地裂縫。此外，雄安新區地勢低洼，經常發生洪澇災害，嚴重破壞雄安新區的生態環境，并且會造成嚴重的經濟損失和一系列社會問題。

地熱資源是一種綠色的清潔能源，如前文所述，雄安新區的地熱資源豐富，因此規模化的開發利用具有很好的經濟社會效益，能給新區的人民帶來極大的收益。但是在現有經濟和技術條件下，水熱型采灌作為一種熱效率最高的直接利用方式之一被廣泛應用。該技術中的關鍵步驟是回灌，這個步驟采取的是一種保持熱儲壓力的同時，能夠有效避免地熱廢水直接排放引起污染的主要方式，但同時應關注到回灌技術也會引起相關如地震等地質災害的主要因素之一[6]。

2.2 資源不足

主要是水資源的不足，據統計，由于氣候變化和長期過度開采，華北雄安新區地下水位持續下降，導致不同含水層中地下水的混合增強，區域地下水化學特征發生顯著變化，特別是白洋淀水位多年來大幅度下降，長久以來，周邊區域都基本處于缺水狀態。雄安新區淺層地下水（＜150 m）具有高鹽度（TDS＞1 000 mg/L）和高錳、高鐵濃度的特點，而深層地下水水質較好，鹽度較低。由數據顯示，即使是在豐水年份，白洋淀地表水資源很難滿足該地區社會經濟發展對水資源的巨大需求。白洋淀正面臨著水短缺與濕地退化的雙重壓力，區域水安全與生態安全不容樂觀，在“以水定城”的可持續性社會發展布局下，水短缺和濕地退化將成為未來雄安新區建設所面臨的兩大挑戰[7]。近年來，由于建設的需要，地下水的過度開采和使用不僅僅會導致生態、地質環境平衡遭到破壞，造成供需矛盾，更會拖慢建設進度和人民生活的幸福和獲得感。目前，關于雄安新區未來用水強度指標與需水量預測系統性的研究報道較少[8]，針對新區未來發展情景存在不確定性這一特征，在概化雄安新區不同發展情景的基礎上，參考借鑒國內外新區與發達城市的用水效率值，預測雄安新區在不同發展情景下的生活、生產、生態用水強度指標，進而系統地計算預測雄安新區在不同發展情景下的蓄水量。

2.3 環境污染

環境污染包括水污染、土壤污染和空氣污染，這些都是大規模基礎設施建設和高強度的人類活動必然帶來的次生問題，既可能是人為的如工業污染、農業生產和生活性的內源污染，也有可能是意外性的，但是如何控制，靠前預防和控制要比后期治理代價小得多，危害程度也輕的多。該地區還有長達百年歷史的金屬冶煉區，已經形成了產業化的趨勢，研究表明：該區域土壤中鉻、鋅、鎘、鉛元素超標主要受冶煉活動影響，部分重金屬危害比例超過60%，給人民群眾特別是兒童帶來較高的健康風險[9]。事實上，該土壤重金屬污染問題僅僅是人類活動導致環境問題的一小部分，這既是環境問題，也是社會發展問題。以水污染為例，白洋淀地區的地表水、地表土層、地下水存在狀態互相依存。白洋淀流域淺層地下水含水層巖性疏松、滲透性能極強，因而在一處遭受嚴重污染的同時，另外的多個層次的水也會同時遭受污染，雖然受污染的度不一[4]。曾經白洋淀周邊各縣區工廠企業的廢水、污水都排入河流，最終進入白洋淀，造成淀水不同程度的污染，這種影響不是3～5年可以完全消除的。污染物有可能污染地表水后流入地下水使生物多樣性降低，部分種群出現滅絕，嚴重的生態環境破壞[10]。經過多年的治理，白洋淀的水質仍有主要組分超標。

3 對策建議

3.1 水環境的持續管理

因雄安新區在整個華北平原地區處于地勢較低的地帶，海拔較低，需要根據實際情況，建立完善的、高標準的防洪體系，不斷完善防洪設計，避免雄安新區的良好環境受洪澇災害而造成嚴重經濟損失。針對水資源，應建立輸水工程，應實現補水的常態化與永久化，避免出現白洋淀水荒的問題，進而保證雄安新區的生態安全。針對水污染，尤其是前文所述白洋淀濕地的水污染目前仍達不到規定的水質要求，應采用綜合治理方式，解決水污染問題，恢復生態系統功能。建議深入查明白洋淀區淺部地質結構和滲透性，建立白洋淀區50 m以淺地質結構模型，研究地表水—地下水相互作用機制和規律，為白洋淀生態修復提供了基礎地質資料，并持續性地實現生態修復。此外，還應當加強整治海河生態系統，并進一步加強整治平原河道。

3.2 地質缺陷的防范

據監測，唐山等強震區發生震級上限地震時產生的地震烈度傳來時將會成為Ⅳ～Ⅶ度，雄安新區及相關重大工程抗震設防烈度調整至Ⅷ度。同時，還應該建立廣泛的監測體系來關注基巖斷裂未來活動和失穩風險，例如：地應力的動態變化，進一步關注華北典型強震區斷裂活動帶來的影響。為減弱砂土液化區的影響，考慮到地下水壓采導致的水位上升，借鑒北京與河北其他地區的抗浮水位經驗值，可以按地下水位埋深進行預估地震液化判別。提高砂土密度，緩解砂土液化發育區影響，建議采用振沖、夯實等措施，通過排水等措施降低砂土孔隙水壓力，采用整體性較好的筏基、深樁基等方法進行處理。而至于斷層滑動，需要關注主要隱伏基巖斷裂未來活動趨勢和滑動失穩風險。有研究表明：可以在地熱地質綜合調查的基礎上，基于地質力學理論和一定的模擬方法來評價區域內主要斷層特征。獲得的地應力分布可以用來量化區域內的天然斷層在規模化開發利用情況下的激活可能性[6]。

3.3 綜合性措施

正因為地質生態環境系統的關鍵要素多，并且互相作用。因此，建議構建多尺度地下空間三維結構，建立雄安新區全方位的自然資源環境綜合監測網，實現地上地下多層次的監測數據的集成化管理和分析。重大資源環境問題的解決需要對空氣質量、地下水位、水質和土壤質量、林地草地和濕地空間分布、地面沉降和地裂發育的關鍵指標的進行持續動態監測，同時依托數字化的智慧平臺，建立專家庫，完善應急預案，實現對全要素監測信息的把控，不限于滿足實現查詢統計、綜合分析和預警服務。

4 結語

在生態文明建設的大背景下，處于大規模建設期的雄安地區的地質環境系統與生態環境系統相互耦合、共同作用，也可以認為是成為了一個生態地質環境系統復合架構。生態地質環境系統平衡與災害安全防控應該處于一個動態平衡，其共生以及互相反饋的機制與模式值得進一步深入研究。總之，系統工程是一個復雜的多要素融合作用的，特別是人為因素，以往單一的問題處理思路必須革新。才能滿足雄安新區的建設目標的偉大定位的需要。