水利工程中的地下水资源开发与环境保护

一、引言

在当今社会，水利工程作为调控水资源时空分布的关键手段，在保障供水、防洪、灌溉等方面发挥着不可替代的作用。然而，在其运行过程中，地下水资源开发与环境保护间的关系逐渐凸显。如何在利用水利工程开发地下水资源时，最大程度降低对环境的负面影响，实现二者协调共进，已成为亟待解决的重要课题，对社会可持续发展意义深远。

二、水利工程对地下水资源开发的作用

2.1 增加地下水资源补给

水利工程中的水库、塘坝等蓄水设施，在雨季可蓄积大量地表水。这些地表水在合适条件下，能够通过渗透等方式补给地下水资源。例如我国众多山区的小型水库，丰水期时库水渗漏，有效提高了周边区域地下水位，为旱季提供了稳定的地下水保障 ，一定程度上缓解了水资源时空分布不均的问题。

2.2 改善地下水开采条件

部分水利工程通过修建引水渠道、泵站等设施，改变了地下水的径流条件。使得原本难以开采的深层地下水，因径流条件改善，更易被开发利用。在一些干旱地区，通过水利工程将远处河流的水引入，增加了地下水开采补给源，拓展了地下水可开采范围，提高了水资源利用效率。

2.3 调控地下水资源量

借助水利工程的调度功能，能够对地下水资源量进行有效调控。在丰水期加大对地下水的补给，储存水资源；旱季则合理开采地下水，维持区域水资源供需平衡。以大型灌区为例，通过灌排工程体系，在灌溉期控制灌溉水量，避免地下水过度开采，同时保证农作物用水需求。

三、水利工程中地下水资源开发对环境的影响

3.1 地下水位变化引发的问题

过度依赖水利工程进行地下水开发，可能导致地下水位持续下降。如一些城市因大规模开采地下水用于工业和生活，水位下降明显，引发地面沉降、地裂缝等地质灾害。像我国华北地区，长期超采地下水，部分区域地面沉降严重，对建筑物安全和生态环境造成极大威胁 。而在某些情况下，水利工程运行不当，也可能造成地下水位上升，导致土壤盐渍化加剧。在一些平原灌区，由于灌溉排水系统不完善，地下水位抬升，盐分随水分上升至地表，造成土壤板结、肥力下降。

3.2 对水质的影响

水利工程改变了地表水与地下水的水力联系，可能致使水质恶化。例如，傍河取水工程若周边河流受到污染，污染物容易通过水力联系进入地下水含水层，污染地下水质。同时，水利工程建设过程中，施工活动产生的废渣、废水等若处理不当，也会对周边地下水水质造成污染 。此外，不合理的灌溉方式，如大水漫灌，可能使土壤中的化肥、农药等随灌溉水渗入地下，导致地下水中有害物质含量增加。

3.3 对生态系统的影响

地下水资源开发改变了原有的水文生态环境，对依赖地下水的生态系统产生强烈冲击。在干旱半干旱地区，许多耐旱植被如胡杨、梭梭等，其根系长期适应地下水水位，依赖浅层地下水维持生长。然而，随着大规模的地下水开采，地下水位持续下降，部分地区年下降幅度达 1 - 2 米，这些植被因无法获取足够水分，逐渐出现枯萎、死亡现象。以内蒙古阿拉善地区为例，由于过度开采地下水用于农业灌溉，导致大量胡杨林退化，原本形成的稳定绿洲生态系统遭到破坏，土地荒漠化加剧，沙尘暴等自然灾害频发，生态系统稳定性被严重削弱。在湿地生态系统中，地下水位变化对其面积和功能的影响尤为显著。湿地被誉为“地球之肾”，依赖稳定的地下水位维持其独特的生态结构与功能。当地下水位下降时，湿地土壤含水量减少，部分湿地逐渐干涸，面积大幅缩减。

四、平衡地下水资源开发与环境保护的策略

4.1 科学规划水利工程

在水利工程规划阶段，科学规划是实现地下水资源开发与环境保护协同发展的关键前提。当前，地理信息系统（GIS）与数值模拟技术深度融合，能够构建精细化的水文地质模型，精准模拟水利工程建设前后地下水流场、水质迁移转化及生态系统响应过程。例如，在西南喀斯特地区某水库规划中，通过构建三维数值模型，预测出水库蓄水后可能导致周边溶洞地下水位抬升，引发局部区域岩溶塌陷风险。基于此，规划团队调整了水库选址和蓄水方案，有效规避了地质灾害隐患。同时，将水利工程规划纳入区域水资源综合管理框架，建立动态的地下水开采红线评估机制。以京津冀协同发展区为例，通过统筹调配地表水、地下水和外调水，划定不同区域地下水开采上限，并根据水资源承载能力动态调整工程布局，逐步实现地下水位止跌回升，保障了区域水资源安全和生态可持续性。

4.2 创新技术应用

创新技术的推广与应用是破解地下水资源开发与环境保护矛盾的核心驱动力。在农业灌溉领域，智能水肥一体化滴灌技术通过传感器实时监测土壤墒情和作物需水规律，精准控制灌溉水量和肥料配比，相比传统漫灌可节水 50% 以上，减少了农业面源污染对地下水的威胁。例如，新疆棉花种植区大面积应用滴灌技术后，不仅亩均用水量显著下降，还避免了过量化肥农药随灌溉水渗入地下。在地下水污染治理方面，原位微生物修复技术利用土著微生物降解污染物，如在石油污染场地中，通过添加营养剂激活地下水中的微生物群落，可将石油烃类污染物降解率提升至 70% 以上。此外，物联网与大数据技术的结合，实现了对地下水位、水质的实时动态监测。例如，长江流域构建的智能监测网络，通过分布于流域内的 thousands of 个监测站点，将数据实时传输至云端平台，利用人工智能算法分析预测水位水质变化趋势，为水利工程科学调度提供精准决策依据，有效降低了工程运行对生态环境的负面影响。

4.3 完善管理制度

完善的管理制度是保障地下水资源合理开发与生态环境保护的制度基石。建立健全地下水资源开发与环境保护相关法律法规，明确自然资源、生态环境、水利等多部门的职责边界，形成权责清晰的监管体系。例如，我国新修订的《地下水管理条例》，对地下水超采区划定、取水许可管理、污染防治等作出明确规定，为执法监管提供了有力法律支撑。同时，深化水资源有偿使用制度改革，建立阶梯式水价体系，对超定额用水实行高额累进加价。以北京市为例，通过提高工商业用水价格，倒逼企业采用节水技术，2023 年全市地下水开采量较2018 年下降了 30% 。此外，加强跨部门、跨区域的协同治理机制建设，在黄河流域推行“四水四定”原则，建立上下游、左右岸间的水量分配和生态补偿机制，通过联席会议、数据共享平台等方式，实现流域内地下水资源开发与生态保护的统筹管理，形成全社会共同参与、多方协同治理的良好格局。

五、结论

水利工程在地下水资源开发中扮演着重要角色，但在开发过程中对环境产生了诸多影响。通过科学规划水利工程、创新技术应用以及完善管理制度等策略，能够在满足社会对地下水资源需求的同时，有效保护生态环境，实现水利工程中地下水资源开发与环境保护的协调统一，为人类社会的可持续发展奠定坚实基础。

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