華北地區深層地下水回補修復試點研究與思考

Pilot studies and reflections on deep groundwater recharge and restoration in North China

水利部科學技術委員會華北地下水超采綜合治理咨詢組

摘要：華北地區目前仍然存在深層承壓水超采問題，且深層承壓水補給更新困難，含水層難以實現自然恢復，導致地下水降落漏斗長期存在，進一步引發了地面沉降、海（咸）水入侵等一系列生態損害、地質災害，對區域生產生活和生態安全造成持續影響。針對華北地區深層地下水超采與虧空問題，提出了“點線面”結合的工作思路和“壓采、補給、回灌”的系統治理修復模式，介紹了4處建成的深層水回補試驗場條件及實施回補試驗取得的進展，總結了依托回補試驗開展的各項專題研究所取得的成果和結論，梳理了回補試點存在的試驗周期短、研究不充分、水源待優化、試驗場需完善等問題，并針對性提出了深化長期試驗、優化回補區域與水源、加強防堵促滲技術研發、強化科技支撐、開展回補效果評估、完善科研平臺建設及加大專項經費支撐力度等對策建議，以期為系統開展深層地下水回補修復、保障地下水資源可持續利用提供參考。

作者簡介水利部科學技術委員會華北地下水超采綜合治理咨詢組，成員包括仲志余，張建云，王焰新，吳吉春，賈紹鳳，李原園，王建華，李文鵬，束龍倉，丁愛中，王旭升，黃振芳，張增勤，陳飛。

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2025.15.001

研究背景

水是生命之源、生產之要、生態之基，地下水作為水資源的重要組成部分，在維持生態平衡、保障工農業生產和居民生活用水等方面發揮著至關重要的作用。華北地區作為我國政治、經濟和文化的重要區域，由于人口密集和經濟發展迅速，長期以來對水資源的需求持續增長，然而該地區水資源先天不足，人均水資源量遠低于全國平均水平，屬于嚴重缺水地區。在這種背景下，華北地區長期過量開采地下水成為滿足用水需求的無奈之舉，由此引發了一系列嚴峻的生態與地質問題，如地下水水位持續下降、地面沉降、海（咸）水入侵等，嚴重威脅到該地區的生態安全、經濟可持續發展和人民群眾的生活質量。

黨中央、國務院高度關注華北地區地下水超采問題。習近平總書記多次強調，必須高度重視地下水超采問題，從實現長治久安的高度和以對歷史負責的態度做好這方面工作，修復華北平原地下水超采及地面沉降。總書記在中央財經領導小組第五次會議上的講話中提出，要把華北地面沉降問題作為一個重大專項，提出可操作的實施方案，納入京津冀協同發展的頂層設計中。這一系列重要指示為華北地區地下水超采治理工作指明了方向，凸顯了工作的緊迫性和重要性。

開展深層地下水回補試點工作，是華北地區應對地下水超采危機的關鍵舉措。通過科學合理地向深層地下含水層補充水量，有望有效緩解地下水水位下降趨勢，控制地面沉降速度，遏制海（咸）水入侵，逐步恢復地下水生態系統的平衡與穩定。這不僅對于改善華北地區的生態環境、保障水資源的可持續利用具有重大現實意義，而且對于推動區域經濟社會的協調發展、實現人與自然的和諧共生具有深遠的戰略意義。因此，深入研究華北地區深層地下水回補試點工作，總結經驗教訓，發現存在問題并提出針對性的解決方案，具有極其重要的理論和實踐價值。

華北深層地下水回補治理主要進展與成效

1.系統修復思路基本確立

堅持問題導向和系統觀念，水利部水資源司牽頭組織相關司局和水規總院，結合深層地下水賦存特點以及當前華北地區地下水超采綜合治理有效措施，編制了《華北地區深層地下水總體修復方案》，提出按照“點線面”結合的工作思路，采取“壓采、補給、回灌”的系統治理修復模式，推進下一階段華北地區深層地下水治理修復工作，以緩解生態損害與地質災害問題。

（1）在“面”上采取置換減采措施，壓減深層地下水開采量

目前河北中東部地區仍然存在約900余萬畝取用深層承壓水的灌溉農田，正常降水條件下每年開采深層承壓水量高達約6億，把這些地塊開采的深層承壓水置換出來，是解決華北地區深層地下水超采問題最主要、最緊迫的任務，也是最有效的治理措施。

（2）在“線”上選擇優勢河流或河段實施生態補水，為深層地下水側向循環補給創造有利條件

開展鉆孔、物探、地面調查和水文地質參數數據集等多源數據融合分析，圈定不同地貌條件下地下水回補優勢通道，歸納總結不同地貌條件、不同尺度下優勢通道特異性區域特征與沉積環境。在山前傾斜平原，以河流沖積扇為重點，識別地下水回補優勢通道，側向補給深層承壓水；在中東部平原尋找深淺含水層隔水天窗深層承壓水補給優勢通道，利用自然重力方式回補深層承壓水。

（3）在“點”上實施深層地下水人工回補，通過鉆孔方式人工回補深層地下水

針對地面沉降或海水入侵問題突出、生態環境保護要求高、地質構造封閉性強等區域，在確保水質滿足要求的前提下，探索開展深層水人工回補試點，進一步總結經驗、凝煉技術，為后續推廣深層水回補技術奠定基礎。

2.回補試驗場建設成效顯著

高標準建成深層水回補試驗場4處。其中，唐山市樂亭縣回補試驗場建成回補井4眼、監測井5眼，滄州市運河區回補試驗場建成回補井4眼、一孔多層監測井1眼、分層標5眼，衡水市桃城區試驗場建成回補井4眼、水位監測井34眼、分層標4眼、孔隙水壓力監測井1眼，衡水市阜城縣試驗場建成回補井2眼、水位監測井15眼、分層標3眼。

以上試驗場可支撐開展單井和多井、加壓和無壓、定期等量回揚、不定期不等量回揚、不同回補井工藝（不同井徑、不同填礫厚度）、不同水文地質條件、不同目標層位等系列原位試驗，可圍繞深層水回補的典型性、機理、規律等開展全方位研究。結合回補系統、智能控制系統及水質水位監測等設備，可基本實現試驗場內回補量、水位、水壓、回揚量、分層標、孔隙水壓力等數據的自動監測和上傳，全自動管理回補過程。

3.回補試驗取得積極進展

依托回補試驗場，河北省積極探索實施了不同含水層類型和成井工藝條件下，變流量、定流量，單井、多井，定時回揚、不定時回揚等多種類型的重力回補試驗。2024年1月1日至11月30日，衡水、滄州、唐山3個回補試驗點累計回補量分別為2.24萬（阜城0.54萬、桃城1.70萬）、12.74萬、7.09萬，全省累計回補量22.07萬。根據當前試驗進程，滄州市新建回補井回補能力最大，單井小時回補量可達60，衡水試驗場預測單井小時回補量可超過60。驗證了采用重力回補方式實施深層水回補從技術上可行。

4.專題研究成果豐富

依托回補試驗，穩步開展了各項專題研究，取得了豐富的研究成果和結論。其中，圍繞地下水的運動規律，開展了試驗場尺度和衡水市區域尺度的地下水流數值模型構建；圍繞深層地下水的高效回補，開展了補堵塞機理和防堵促滲技術的系列研究；圍繞利用回補解決地面沉降問題，搭建了市域尺度的地下水流-土體形變耦合模型，以及回補試驗場場地尺度的井-儲多場耦合模型；圍繞利用回補解決海（咸）水入侵問題，開展了試驗場5km范圍內咸淡水界線一月一次物探跟蹤監測。

研究結果顯示：

①實施深層地下水回補可有效減緩地面沉降，尤其是在區域地下水水位降落漏斗核心區，開展地下水人工補給可更加明顯地減緩地面沉降的發生和發展；

②實施深層地下水回補可緩解海（咸）水入侵問題，回補對咸淡水界線推移有效果，尤其對回補層位附近礦化度擾動明顯；

③通過改善成井工藝、控制回補水源水質、定期回揚可一定程度緩解深層地下水回補堵塞的時間和程度；

④提高回補壓力，僅能在較短時間內提高回補效率，長期回補可能造成堵塞區域向含水層內部擴大，增加堵塞治理難度。利用自來水開展地下水人工回補，主要的堵塞原因是碳酸鹽礦物的沉淀。通過試驗進一步提高了對回補堵塞機理的認識，為高效開展回補試驗、研發堵塞控制技術提供理論和基礎支撐。

5.關鍵技術設備研發取得突破

對回補井建設、設備安裝、洗井、回補、監測等方面存在的問題進行系統深入研究分析，并取得了一定研究進展：一是針對在有限井徑范圍內實現一根泵管兼具回補和回揚功能的問題，研發了大流量易檢修回補回揚轉換控制裝置；二是針對安全準確實時高頻率監測回揚水水質的問題，研發了回揚水水質實時監測裝置；三是針對大埋深回補井內瀑布流形成和氣體堵塞的問題，研發了回補水流態控制設備；四是針對準確定位大埋深不同直徑回補井井壁的堵塞物并高效清除的問題，研發了井壁堵塞物定位監測與清除設備。目前，以上防堵促滲控制技術設備均已通過野外應用驗證，大流量易檢修回補回揚轉換控制裝置已經在衡水市回補試驗場內的6眼回補井內進行了安裝應用。

深層地下水回補試點存在的主要問題

1.試驗周期短，關鍵參數尚未明確

當前各類回補試驗開展時間較短，衡水試驗場還未通過試驗得出最佳補給能力，不同地層結構、不同含水層巖性、不同回補區域（非漏斗區和漏斗上下游）、不同井徑條件下的回補相關參數尚未得出；部分促滲增效關鍵技術、數值模型模擬技術等應用驗證時間不足。

2.部分試驗研究開展不充分

不同水源水化學類型、離子配比存在差異，可能產生絮凝物堵塞回補通道，但當前研究僅對水化學類型進行簡單分析，未深入探究水化學反應機理及對堵塞的影響機制。此外，回補期間未同步開展氣溫、回補水水溫、地下水水溫等環境因子監測，難以準確識別影響回補效率的關鍵因素，制約了回補技術的優化升級。

3.回補水源有待優化

當前回補主要依賴以南水北調為水源的自來水，衡水、滄州、唐山回補價格分別為5.10元/、5.29元/、4.10元/，長期規模化回補的經濟壓力較大。同時，自來水中含有的消毒副產物未達到直接飲用水標準，可能影響深層地下水水質，并在回補過程中可能與原位地下水發生氧化還原反應，增加堵塞風險。

4.回補試驗場仍需完

目前，河北省雖已建成全國最大的深層水回補試驗場，但面向解決地面沉降、海（咸）水入侵問題等重大科技需求，以及攻克深層地下水運動規律、提升回補效率、解決堵塞問題、地下水流場模擬等重大科學問題，需建成長期運行、高度開放、共享共用的科研平臺，試驗場的實驗設備、監測設備等仍有待進一步完善。

推進深層地下水回補工作的建議

1.深入開展試驗研究

按照“試驗時間能長盡量長、試驗方式能多盡量多”的要求，開展多形式回補試驗，克服困難堅持長期觀測，同步加強對數據和數據處理方式的積累，通過開展長期回補試驗，摸清地下水動力場及水化學場運動變化、回補水量衰減、咸淡水界面演變等規律。

2.優化回補試驗區域

結合同位素示蹤技術，選擇水體更新周期比較長或難以更新的區域開展人工回補，排除降雨或側向補給造成的干擾；探索運用示蹤、勘探技術，結合模擬和歷史調研等綜合方法，開展地下水優勢通道相關研究，垂向上可通過對不同層位的地下水水位開展動態分析，結合河北省較為普遍存在的多層混合開采井開展研究；橫向上可根據大量鉆孔資料、抽水試驗資料高精度刻畫地層結構，或選擇重點地段做機器化的物理探測，從滲透性的指向方面開展研究。

3.優化回補水源

針對引江水、當地地表水、微咸水等原水開展原型試驗，通過對各類水源和當地地下水中各種離子成分進行分析，觀察不同水質混合的水化學反應及對地下水水質的影響，科學確定回補水源水質標準。通過制定針對不同水源的地下水回補水質處理技術方案，拓展水源類型，建立深層地下水回補專用水廠，開展人工回補，降低回補成本。

4.優化成井工藝，借鑒其他行業先進技術

加強成井工藝對回補效率的相關研究，通過室內、野外試驗，優化成井工藝，實現長久回補。可以探索借鑒石油部門的水平井、輻射井技術，用人工方法開辟橫向通道，提高回補效率，增加回補水量；加強對水文地質、地球物理、水文生物、地球化學的原位監測技術，石油專業的鉆井技術，大氣專業的監測技術等先進技術的借鑒應用。

5.加強對防堵促滲技術的研發

加強對物理阻塞、化學堵塞、生物堵塞及氣體堵塞的相關研究。從堵塞機理、堵塞物質的來源、回揚的水量和頻次、回補水量衰減規律、堵塞技術處理前后回補水量和各類監測數據的變化、堵塞物質的去除技術等方面加強研究，為研發防堵促滲技術提供科學支撐。

6.強化科技支撐

對國內外深層地下水回補、地熱回補、石油開采等領域開展調查研究，總結經驗做法、關鍵問題和技術成本。加強對回補場地水文地質條件的精細刻畫，借助多部門資料，開展水文地質與回補地層綜合分析研究，實現精準回補。利用水化學分析、同位素監測和地球物理探測等新技術，對水位變化及成因進行分析，摸清深層地下水補徑排關系，加強對深層地下水循環更新規律的研究；強化對數字孿生的相關研究，結合大數據數字孿生技術、人工智能等信息技術，加強地下水模型研發和業務應用，逐步提升回補工作數字化、智能化水平。

7.開展回補效果評估

水利部水資源司組織水利部水利水電規劃設計總院等單位及時開展效果評估，分析不同回補方式對回補能力、地下水水位、儲量、水質等影響，以及對地面沉降、海（咸）水入侵和其他方面的影響。通過開展生態效益、經濟效益分析，評估深層水回補技術和經濟上的可行性。

8.實施“壓采、補給、回灌”系統治理

按照“點線面”結合的工作思路，對開采量較大、水位長期較低的區域，需嚴格落實水資源剛性約束制度，逐步壓減深層地下水開采量，同時提高水資源利用效率。讓深層地下水休養生息，自然恢復是首選，盡可能通過自然優勢通道對深層地下水進行回補，但對于問題突出、保護需求高、地質構造封閉性強的地區，持續探索開展深層地下水人工回補試驗，研發安全、高效、經濟的深層地下水回補技術，形成具有指導性、推廣性的研究成果，推進下一階段華北地區深層地下水治理修復工作。

9.完善科研平臺建設

按照“將回補試點作為開放式的研究平臺，面向地下水治理前沿技術，圍繞深層水回補的典型性、機理、規律等開展多方位研究”的要求，借鑒國家及水利部野外科學觀測研究站建設運行經驗，廣泛聽取高校、科研院所意見，不斷完善深層地下水回補試驗場基礎條件和試驗設備，力爭將河北省深層地下水回補試驗場打造成多學科交叉、多專業融合、多單位共建，面向全國、走向國際的深層水回補科研平臺。

10.加大專項經費支撐力度

回補試驗是非常重要的公益性工作，建議加大專項經費支撐力度，保障回補工作持續運行和回補數據的長期觀測，為深層地下水資源的科學開發、利用與管理提供決策依據。

結論

華北地區深層地下水修復實踐充分體現了問題導向與系統治理的理念，通過“面”上置換減采、“線”上生態補水、“點”上人工回補的協同策略，有效遏制了地下水水位持續下降態勢。但面對剩余超采量治理難度大、回補成本高、生態問題依然突出等現實挑戰，需進一步強化政策保障與科技賦能。建議持續加大專項經費投入，深化數字孿生等智能技術應用，完善回補效果評估體系，總結推廣可復制的技術模式與管理經驗，推動深層地下水修復工作制度化、規范化開展，最終實現“壓采有效、補給充分、回灌高效、生態改善”的治理目標，支撐華北地區水資源可持續利用與高質量發展。

Abstract: To address the groundwater depletion caused by long-term overdraft, a coordinated “point-line-area” approach and a comprehensive governance and restoration model integrating “suppression, recharge, and reinjection” have been proposed. This paper introduces the conditions and progress of recharge experiments conducted at four established pilot sites, and summarizes the findings and outcomes of a series of thematic studies carried out in conjunction with these recharge trials. Existing challenges of the pilot projects are identified, including short experimental durations, insufficient research, unoptimized water sources, and the need for improved test site conditions. In response, several targeted recommendations are proposed: extending the duration and depth of experimental studies, optimizing recharge areas and water sources, advancing research on anti-blocking and permeability-enhancement technologies, strengthening scientific and technical support, evaluating recharge effectiveness, improving research platform infrastructure, and increasing dedicated financial support, aiming to provide experiences for systematic recharge and restoration of deep groundwater and ensure sustainable utilization of groundwater resources.

Keywordsdeep groundwater; recharge and restoration; groundwater overdraft; North China

本文引用格式：

水利部科學技術委員會華北地下水超采綜合治理咨詢組.華北地區深層地下水回補修復試點研究與思考[J].中國水利，2025（15）：1-5.

封面供圖薛程

責編李博遠

校對｜李盧祎

審核王慧

監制軒瑋

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