前言

隨著社會經濟的快速發展，水資源供需矛盾日益突出，城市供水短缺尤為嚴重。地下水作為中國北方城市的重要供水水源，處於超量開采，已經造成大面積降落漏鬥，誘發了諸多地質生態環境問題。實施地下水人工回補，防止地下含水層疏干，已經成為中國國家水資源管理的重要措施。北京市屬於資源型重度缺水特大城市，地下水高強度開發利用引發了地面沉降等一繫列環境地質問題。2014年年底，南水北調中線工程全線通水，一方面緩解了北京市水資源短缺狀況，另一方面，多餘的來水也為地下水人工回補創造了水源條件。地下水人工回補是地下水資源可持續開發利用的重要解決方案，已成為許多國家城市供水的一項重要措施。中荷雙方於2014年10月在北京召開圓桌會議，商議擬在北京市開展地下水人工回補合作項目。北京市水務局代表團多次訪問荷蘭，考察了阿姆斯特丹沙丘滲濾繫統，並制定了北京市地下水人工回補示範項目計劃。2016年9月，北京市水務局與亞洲開發銀行簽署了關於北京項目的諒解備忘錄，啟動了地下水人工回補計劃。中荷雙方合作開展了地下水人工回補關鍵技術研究，成立了聯合研究統梳理了阿姆斯特丹市沙丘繫統60餘年的運行管理經驗，總結了入滲池塘地下水人工回補工程技術及相關管理運行規範，編制了《北京市潮白河地下水人工回補工程可行性研究報告》，提出了潮白河地下水人工回補工程概念設計，同時北京市水務局利用南水北調工程多餘來水開展了試驗性回補和監測。在上述成果的基礎上，編制了這本入滲池塘地下水人工回補工程規劃、設計、施工及運行管理方面的專著，可為相關工程技術人員提供參考和借鋻。本專著由北京市水利規劃設計研究院組織編寫，荷蘭代爾夫特水教育學院、荷蘭阿姆斯特丹市水務局、荷蘭哈斯康寧德和威集團、北京市水文地質工程地質大隊、水利部國際經濟技術合作交流中心等單位相關人員參加了編寫工作。本書為中英雙語版，全書分為6章。英文書稿由Yangxiao Zhou、Theo Olsthoorn、劉培斌、姚旭初和Jos Peters著，劉培斌、姚旭初、彪、劉久榮、劉博、張琦偉和袁鴻鵠將其翻譯成中文。全書由劉培斌、Yangxiao Zhou和姚旭初統稿。各章主要內容及編寫分工如下：第pan>章由Yangxiao Zhou編寫。該章介紹了地下水人工回補工程的背景、類型和全球應用情況。第2章由Yangxiao Zhou主筆，姚旭初參加編寫。該章以荷蘭阿姆斯特丹沙丘滲濾繫統為例，介紹了地下水人工回補工程可行性研究的基本內容及其評價指標和評價方法。第3章由Jos Peters主筆，劉培斌參加編寫。該章以阿姆斯特丹沙丘滲濾繫統為例，介紹了地下水人工回補工程設計和施工的主要技術要點。第4章由Theo Olsthoorn主筆，姚旭初參加編寫。該章介紹了阿姆斯特丹沙丘滲濾繫統運行和管理的內容及技術要點。第5章由劉培斌和姚旭初主筆，Yangxiao Zhou、Theo Olsthoorn、馬慧娟(北京市水利規劃設計研究院）、劉立纔（北京市水科學技術研究院）和劉思達（荷蘭代爾夫特水教育學院）參加了部分研究工作。該章介紹了北京潮白河地下水人工回補工程可行性研究和概念設計成果。第6章由YangxiaoZhou編寫。該章總結了阿姆斯特丹沙丘滲濾繫統經驗，分析了北京潮白河地下水人工回補繫統的特點，提出了對潮白河地下水人工回補繫統設計、施工和運維的建議。中文翻譯工作分工如下：第pan>章由袁鴻鵠主譯，張琦偉和劉培斌參加翻譯。第2章由姚旭初主譯，袁鴻鵠和彪參加翻譯。第3章由劉培斌主譯，劉久榮和彪參加翻譯。第4章由彪主譯，姚旭初和劉博參加翻譯。第5章由劉博主譯，劉久榮和張琦偉參加翻譯。第6章由姚旭初翻譯。附錄由彪翻譯。李恆義和汪琪參與了部分前期翻譯工作，全書中文翻譯由Yangxiao Zhou 校稿。本專著受北京市科技計劃項目“通州地表水及地下水水質協同修復及示範”“密懷順地下水庫調蓄及水質保障研究”課題和亞洲開發銀行“北京地下水人工回補工程示範”項目資助，在編寫過程中，得到了北京市水務局廖平安，阿姆斯特丹市水務局Kees van derLugt，亞洲開發銀行張慶豐、樊明遠和專家的大力支持。亞洲開發銀行英文編輯Joy Gonzalez先生對原文書行了詳細修改，在此一並表示感謝！由於作者水平所限，書中難免出現疏漏和錯誤，懇請讀者批評指正。

1.pan>地下水人工回補背景

地下水作為自然生態和供水的重要水源，具有方便取用和相對經濟等特點。由於水質優良且通常隻需簡單的處理即可飲用，地下水優於地表水而成為理想的飲用水供水水源。奧地利、丹麥、冰島、葡萄牙、瑞士等國家，75%以上的公共供水取自於地下水；比利時、芬蘭、法國、德國、愛爾蘭、盧森堡、荷蘭等國家，地下水占飲用水供應的比例也達到了50%~75%[pan>。同樣，在中國地下水也是重要的供水水源，約三分之二的城市供水依賴於地下水，而開采量的80%被用於農業灌溉[2]。在中國北方地下水占供水總量的一半以上，在華北平原地下水占城鎮供水量的70%[3]。中國北方大規模地下水開采始於20世紀60年代，在推動社會經濟發展，尤其是農業生產、業和鄉村脫貧、工業化和城市化等方面發揮了重要作用。然而，水資源短缺已成為北方地區社會經濟持續發展的瓶頸。全國逾44%的人口和58%的耕地分布在北方地區，但該地區的水資源量僅占全國水資源總量的15%。近幾十年來，氣候變化對北方地區的水資源生了不利影響。20世紀80年代以來的監測數據表明，中國主要河流的徑流量日趨減少，華北平原持續干旱，尤其是1999年以一步加劇。中國《氣候變化初始國家信息通報》[4]預測，未來北方地區氣候可能更加炎熱干燥，地表徑流一步減少，當地水資源短缺的形勢一步加劇。地下水人工回補可以作為應對水資源短缺和氣候變化的有效方法。經過精心規劃，可以將各種水源(如河水、雨洪水和再生水行回補並儲存在含水層後續開采和利用。地下水人工回補已經成為當今許多涉水問題的有效解決方案，如被用於恢復地下水位，以應對含水層出水量衰減、防止咸水入侵和地面沉降等問題。地下水人工回補還被用於控制地下水超采、恢復地下水采補平衡⑤]，以及維持和改善當地生態環境。許多國家已經建設了大規模的地下水人工回補項目，作為城市供水的重大舉措。由於施工和維護簡單經濟，入滲池塘成為目前常用的人工回補方式。荷蘭6pan>、美國7和南非8三國都實例。但是，亞洲少有規模較大、運行的地下水人工回補項目。地下水人工回補取需要良好的規劃、勘察、設計、施工、維護和監控，以及因地制宜的回補技術。本專著編寫的目的是推廣地下水人工回補技術的應用，為入滲池塘地下水人工回補繫統的可行性研究、設計和施工、運行和維護提供良好的經驗借鋻。阿姆斯特丹沙丘滲濾繫統是一運行實例，而中國北京潮白河地下水人工回補項目為如何因地制宜地設計地下水人工回補方案提供了有益的參考和借鋻。

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