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华北地下水超采生成世界最大漏斗区 可能诱发强烈地震


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2010-04-25

 

华北地下水超采1200亿立方米 产生世界最大漏斗区

  河北省张家口怀来县官厅水库库区。20世纪80年代后期,库区水受到严重污染,90年代水质继续恶化,1997年水库被迫退出城市生活饮用水体系。

  河北省邢台市柏乡县寨里西,送水人杨玉水正在给水车接水管,送水到灌溉处。没有机井的土地需要人工送水。

  河北省鹿泉市黄壁庄镇,因上游黄壁庄水库蓄水,滹沱河露出干涸的河床。

数十年来,华北农业实现了对“南粮北调”的扭转,高速发展的农业依赖的正是一口一口的机井对地下水的掠夺性开采。在华北平原,200万口机井遍布田间地头,正在透支华北的未来。

官方通报显示,华北地下水超采达1200亿立方米,相当于200个白洋淀的水量。“事实上,真实的情况可能更严重。”据不愿透露姓名的一位专家介绍说,华北透支的地下水估计已近2000亿立方米。

地下水位不断下降,一个世界最大的地下水降落漏斗区已在华北形成。

作为中国的重心,华北的命门在于水。所有的人都把目光投向了正在建设中的“南水北调”,这是华北冀望中的新水源。然而,“南水北调”能否解决华北水危机的全部?

一个“漏斗”村庄的打井史

大地开裂,墙壁上四处蔓延的裂缝,张牙舞爪,是董京华一家人心里缠绕多年的魔鬼。与此同时,这个村庄和所有华北平原的村庄一样,机井遍地开花。

总有一天,董京华家的房子会垮掉。这是河北隆尧西店子村村民的判断,也是董京华自己的判断。

2005年的一场大雨,董京华家出现了裂缝,这些裂缝从地底下爬上了他家院内的房屋,大得可以塞进一个拳头。

然后,这些裂缝像四处蔓延的爬山虎,在墙壁上交错纵横,张牙舞爪。房屋的南边在下沉,地基也悬出了一道大大的口子。“这几年,南边起码下沉了40厘米。”董京华说。

这些裂缝是缠绕董京华一家多年的魔鬼。董一家人遇到下雨就不敢在家里呆,“房子嘎嘎响,看起来就要完了”。但董一家人现在还住在这栋房子里,尽管心惊胆战,寝食难安。事实上,董也没有多余的钱去建房,“老百姓就种几亩地,哪来的钱?”

董曾多次问过村里,是否能给点补贴,但是没有。董没有办法,只好在裂缝上面糊水泥,他还在墙壁的一个裂缝上面,贴了三个“福”字。

在西店子村,有类似遭遇的并非董京华一家。董的邻居董平坤,至今住在侄儿董志群家。董志群家也好不到哪去,裂缝横穿他家,下沉的南边与北边形成了一个约30度斜坡,院子里的一栋平房被裂缝撕成了两半,一直没住过人,如今只用来装一些杂物。董平坤在隔壁有块宅基地,一直不敢盖楼。

以西店子村为中心,地裂缝往西北、东南方向分别延伸数公里。董家西边有一个大土坑,“一下雨,水就往裂缝里灌”。

大地开裂,这不是个好征兆。1966年,邢台曾发生了一次大地震,西店子村就处在地壳活跃区上。这几年,前来西店子村勘查裂缝的人,来了一批又一批。

专家给董京华的解释是,地下水抽狠了,导致水位下降,正好这条地裂缝与隆尧南构造断裂带的走向大体相吻合,地面因此沉降。

西店子村只是华北平原的一个普通村庄,现在,村里唯一的水源就是靠打井,抽取地下水。从董京华家往东八百米,就是海河的支流澧河,但早就没水了,有也是一点从上游造纸厂流下来的工业废水,“黑的,臭得很”。2009年,当地环保部门警告说,这水含有一种有害物质,不能浇地,一浇,庄稼就死。

董京华记忆中的澧河曾经清澈透亮,他小时候经常在河里游泳,村里的庄稼也都用河里的水灌溉。1963年,海河流域洪水滔天,周边多个县市被淹,村民只能逃到村庄最高的地方,当时董11岁。

那个年代,海河流域没有一条河没有水,连年洪涝,人们都怕水。当年11月17日,与五十年代治理淮河、黄河的指示如出一辙,新中国领袖毛泽东题词“一定要根治海河”。

海河流域的百姓也开始挖掘河道,修建水库,修筑防洪堤坝。至1979年,大规模根治海河的工程基本完成,海河流域上游地区续建、扩建、新建大中型水库30余座。

但从七十年代往后,澧河就没水了,西店子村开始打井。当时,西店子村还是集体化,董记得当年的打井热,墙上的标语是“百亩一口井”、“五十亩一口井”。

土地承包给个人后,村民一般五六户合起来打一口井。西店子村现约3500人、4500亩地,有120口机井。

机井在西店子村30年的历史,也是越钻越深的历史。在上世纪八十年代以前,生产队集体挖土井,后来,土井挖不出水了,就开始打机井。最开始,一般打25米左右就有水出来,到2009年,机井一般要打120米深。

“不缺水”的悖论

开着拖拉机往一家一户送水,是华北农村不同于南方农村的景象。不过,大多数人并不认为他们缺水,“因为地底下还有嘛”。

尽管被专家警告,地下水抽狠了,但董京华并不太懂“漏斗”这个词。事实上,西店子村就处在河北省面积最大的“宁柏隆”(河北宁晋、柏乡、隆尧三县)漏斗区上。

与华北其他的一些村庄相比,董京华并不认为他所在的村庄缺水。“取水还是比较方便,民用、浇灌都方便,唯一的费用是电费。”董给记者算账:浇一亩地需要3个小时,一小时耗电18-20度,浇灌一亩地需要30余元的电费。西店子村的麦地一般冬灌一次、春灌三次,相比庄稼的收成,电费是一笔不小的开支。

在宁柏隆漏斗区的另一个村庄柏乡县寨里村,同样因为2006年的一条长达8公里的地裂缝而备受关注。如今,当年的地裂缝已被填平,难寻痕迹。

在寨里村,村民喝水要买。送水工杨玉水每天开着一辆由拖拉机改造的送水车,在村庄的小巷里来去穿梭,哪家没水喝了,就会给他打电话。六个轮子的拖拉机后面,载着一个铁质水罐子,从村里的机井抽到水罐,再送到各家各户的水窖。

寨里村集体有一口机井,200多米深,村里建了水塔,每隔半个月放一次水,水可以直接通到村民家里,但后来因为水费收不上来,只好承包给了个人。杨玉水送一罐水约3.5立方米,10元。这是寨里村通行的价格。

寨里村村民称水窖为“旱井”,因为它是水泥砖头砌的,家家户户必备。“先造井,后修房”,已成为当地的传统。

一窖水可以用一个月,甚至更长。“洗澡一般是不会用窖里的水的。”村民们说,除了饮用和洗衣做饭,他们一般选择到外面澡堂去洗澡,尤其在寒冷的冬天。

寨里村同样没有河流,所谓的池塘都是造纸厂挖的,臭气飘出数里路,有时还被用来浇灌庄稼。但记者在寨里村采访时,大多数村民也说,他们不缺水用。村民的理由是,喝水有机井,浇灌田地也有机井,机井里还能抽出水。

村民翟爱强认为“不缺水”的理由是,自己拖一罐水去卖,卖不起价,10元/罐利润太低。2007年,翟爱强自家打了一口机井,花费2万元,送水车2万元。翟爱强认为投资四五万打个机井,送一罐水只能挣四五块钱(扣除成本),没什么意思,大多数时候,送水车停在自己家门口,井里抽上来的水只是给自家开的灰膏厂用。

寨里村打井的费用已经很高了。现在,打到地下80米以下才有水,多打一米需要多支付六七十元,村民为了让机井存活的时间更长一点,不得不往深里打,一口机井一般要打一百七八十米深,这样,打一口机井需要四五万元(包括电泵、铺管)。

“我们这里吃水不成问题,浇水按说也没事”,一高姓村民说,地下水位一年比一年低,没水抽了只有继续往下打。

这是一个奇怪的逻辑。“哪里又不缺水呢?现在城里的人又有多少喝自来水的,还不是靠送水,买罐装水喝?”这名高姓村民向记者阐述了他的“理论”。

官方通报显示,华北地下水超采达1200亿立方米,相当于200个白洋淀的水量。京津冀5万平方公里形成了地下水降落漏斗。

在现实面前,不缺水的“理论”,如同一个易碎的玻璃制品。

截至今年4月初,河北受旱面积1254万亩,其中麦田受旱224万亩,旱地缺墒1030万亩,有43万人因旱出现饮水困难,其中13万人需要出村拉水维持正常生活。

这并不是旱情最严重的时候。十多年来,整个华北年年旱,年年缺水。就河北而言,该省近年来自产水资源量与上世纪50年代相比减少近50%,入境水量减少 70%。全省可利用的水资源量不足170亿立方米,而总用水量已达205亿-215亿立方米,远超出了水资源承载能力,如果不考虑环境用水,一般年份河北省缺水40亿-50亿立方米。

相关资料显示,到2000年,海河全流域各主要河流上兴建大中型水库1900余座,其中大型水库31 座,总库容294亿立方米,控制山区面积85%,控制海河流域径流量95%。受上游来水、降雨量减少等因素的影响,华北平原上的主要河流基本上成为季节性河流,甚至全年断流干涸。

事实上,自上世纪80年代后期以来,华北平原就陷入了持续的、规模空前的恶性水源危机,生态脆弱不堪。时至今日,这一状况仍未获得根本性改变。“有河皆干,有水皆污”成为海河流域的惨痛现实。

自3月中旬以来,华北平原的麦苗进入春灌期,正是用水的高峰期。铺在田野中的机井开始轰鸣,水泵抽出来的地下水,沿着一根根的塑料管子送往需要浇水的麦田。

抽取地下水,对于千万华北农民来说实在是个无奈的选择。当身边再也找不到流动的水源的时候,没有什么比往地下打井更省事的了。

但数十年来,华北农业却实现了对“南粮北调”的扭转,高速发展的农业依赖的正是一口一口的机井对地下水的掠夺性开采。在华北平原,200万口机井遍布田间地头,正在透支华北的未来。

官方通报显示,华北地下水超采达1200亿立方米,相当于200个白洋淀的水量。“事实上,真实的情况可能更严重。”据不愿透露姓名的一位专家介绍说,华北透支的地下水估计已近2000亿立方米。

地下水位不断下降,一个世界最大的地下水降落漏斗区已在华北形成。河北老水利专家魏智敏说,目前,华北平原京津冀三省市已形成20多个下降漏斗区,5万平方公里出现“漏斗”。地下水埋藏最深的在天津,达到110米;河北最深的机井在沧州地区,达到800米;部分地区浅层地下水已被疏干,没水了,被采空了。

历史上,海河流域曾放荡不羁,汛期一到,洪水泛滥。如果时光倒转半个世纪,人们可以顺子牙河,从天津直达邯郸、安阳,顺石津运河直达石家庄,沿大清河达保定。

“当时,每条河都能行船,全省航运里程达3000多公里,地下水离地面只有一米,随便挖个洞就可以挑水喝。”水利专家魏智敏回忆说。

“只用了半个世纪,华北就被掏空了。”谈及往事,从事了50多年治水工作的魏智敏感叹。

南水北调如何拯救华北

对地下水的掠夺性超采,使华北出现了生态恶化,导致地面沉降、地下漏斗形成、含水层疏干、湿地湖泊干涸、海水入侵等一系列生态环境问题。架在“华北大漏斗”上的白洋淀也时时面临干淀的威胁。

今年1月23日,白洋淀结束了自己的第三次“引黄济淀”,白洋淀水位由补水前的6.98米升至7.54米,蓄水量由0.898亿立方米增至1.6亿立方米,这是近几年来白洋淀水位最高、水量最大的一年。

然而,这样的水位不过是水利部门经过计算得出的最佳方案。几乎白洋淀边的每个人都知道,这水是从黄河调过来的,太脏,不能喝。如果淀干了,旅游就搞不成了。

上世纪50年代为“根治海河”,人们在白洋淀上游的九条河流上建起了百余座水库。入淀的河道基本断流。从上世纪60年代开始白洋淀发生了十余次干淀。

2003年底至2004年2月,水利部和河北省制订“引岳济淀”方案,耗资2450万元,从岳城水库调水救白洋淀,使白洋淀水位提高到7.3米左右。

但即便这样,白洋淀水量的消失速度也非常惊人。蓄水严重不足加上每年平均高达1500多毫米的蒸发量,白洋淀几乎年年渴求外来水的补给。考虑到既要防止干淀,又要满足白洋淀基本用水,水利部门只能把白洋淀水位控制在7米左右。

众所周知,白洋淀有着“华北明珠”的美誉,作为华北最大的淡水湖泊和为数不多的生态湿地,不但承担着维持生态平衡、为鸟类和各类水生动植物提供栖息地等功能,还在调节华北气候、补充周边地下水等方面有着不可替代的作用,因此,它也被称为“华北之肾”。

而对于河北来说,年年调水救济白洋淀,也无非是“拆东墙补西墙”。长达十余年的补水史显示,仅靠补水无法使白洋淀摆脱“干了补、补了干”的恶性循环。

在河北省的“南水北调”计划中,“白洋淀生态补水工程”已被列为河北省南水北调配套工程的第一期建设项目。专家认为,在2014年南水北调通水之后,即便不能将南来的汉江水直接灌入白洋淀,也可以将因调水置换出来的水补充白洋淀,以保“华北之肾”不再衰竭。

从某种意义上讲,白洋淀“肾衰竭”就是河北乃至整个华北水危机的缩影,被透支的华北平原就是一个更大的白洋淀,它如同一个巨大的、漏水的水盆,需要更多的水源支撑这个庞大而又饥渴的身躯前行,而南水北调不过是一次更远更大范围的救济之旅。

在水利专家魏智敏看来,南水北调是华北经济发展的生命线,但并不能解决华北水危机的全部,华北还需要立足本地,通过节水、治污、利用再生水等新的水源来缓解当前已“如果南水北调水价达八块十块,没道理”

记者对话水利部海河委防汛技术顾问魏智敏

南水北调是京津冀发展的生命线

问:南水北调对河北乃至整个华北具有怎样的意义?

魏:南水北调是京、津、冀社会发展的生命线。三省市海河流域从1956到2000年的人均水资源量不到300立方米。这是什么概念呢?它是全国人均的七分之一,是世界人均的二十四分之一。根据国际标准,人均小于1000立方米属严重缺水,小于500立方米是极度缺水。

从河流每年的正常流量来说,如果人类使用河流总流量的20%,人与自然达到一个和谐的状态,如果用到30%就会对生态环境产生不利影响,而一旦用到40%,将会对生态环境产生破坏,这是国际标准的极限。而京、津、冀已用到90%以上。

问:海河流域的水半个世纪就光了,是什么原因造成的?

魏:这其中的重要原因是,人口增长、经济发展和用水量大大超过了本地水资源的承载能力。

上世纪五六十年代,河北的用水量只有40亿立方米,光自产水(即地下水和地表径流)就达到235亿立方米,外省流入近100亿。那时候,生态环境非常好,但盐碱地很多,达到2000多万亩。现在没水了,盐碱地也没了,干旱唯一的好处是把沿海地区的盐碱地治理好了,但是坏处却有很多。

目前,京津冀地区超采地下水至少1000多亿立方米。人们生活用水遇到困难,一是没水喝,二是水质不达标,地下水也被污染。遇到旱年,得挖水,买水或者城市支援抗旱。

所以,经济发展受到影响,每年都有一些工业项目受到影响,农业发展受到很大制约,人们生活也受到很大影响。如果遇到特殊旱年,就会发生不稳定因素。河北现在遇到特殊旱年,只能弃农、压工,保生活用水。

所以,我为什么说,南水北调是生命线。中线水水质好,来了以后,人们生活用水可以解决。北京、天津、河北中南部地区,人民生活饮用水能得到解决了,城市和工业用水能得到保证,城市环境也会变好。这样,本地的水资源腾出来,可以还给农业灌溉和生态环境,地下水下降就可以减缓,甚至可以回升,这对地下水修复有帮助,对恢复已经遭到破坏的生态环境有帮助。

地面下沉是否会引发地震?

问:河北的生态环境恶化有哪些显现?

魏:生态环境变干了,整个气候干化,土壤沙化。土壤本身湿漉漉的,风吹不掉,现在土壤都变干了,被风吹后只留下沙粒,最终成为沙尘暴的沙源。

问:地下水过度开采,引发的地面下沉是否会引发地震?

魏:(这种)地面沉降和地震没关系。目前,天津最深的地方下沉3米多,河北沧州下沉2.2米。地面下沉以后,会造成地表裂缝,建筑物局部倾斜裂缝,路基下的管路、线路部分开裂,城市防洪排涝能力降低,沿海风暴潮灾增多。

问:我在采访中,也发现一个奇怪的现象,一些村庄的村民对记者说,他们并不缺水,反正地下有。

魏:他们不知道上世纪五六十年代的水资源情况,他们不知道周围的大坑全都干了。年轻人一出生就在这样的生态环境里,习惯了,只要能有水喝,有水浇地,就满意了,他适应这种环境,以为大自然就这样,他不知道水多的时候。

他说我有水能喝啊,但他不知道他喝的水是不是符合标准;他也能浇点地,他不知道过去有多少水浇地。

问:但他们抱怨说,水被污染了。

魏:对啊,他就怕水有污染,要是水多的话就可以稀释啊。现在没有稀释的,污染一立方水容易,你把这一立方污染的水稀释了,起码得十到二十倍的水,现在没有。所以,水越来越脏,对人们生活影响越来越大。所以,我说(南水北调)是“生命线”,最归根结底是在这里。

“淡化海水是未来一大出路”

问:南水北调能不能解决华北的水危机?

魏:不能。要全部解决华北水危机,我的药方是,全面防污治污,节约用水,也就是建立节水型社会,在此基础上进行“三化一调”:第一、雨水、洪水资源化;二、污水、废水资源化,京津冀每年三四十亿立方的污水,治理好了就相当于增加一个南水北调的水量;三、咸水、海水资源化,现在已经在用微咸水(含盐量小于2克/ 升),即咸水与淡水混合浇地,一眼深井配一眼浅井(浅井很多是咸水),可以节约三分之一的水。

问:为什么不能搞海水淡化?

魏:海水淡化成本高啊,一立方需要8块钱。如果海水淡化的成本下降到3元/立方,那就和南水北调的水价差不多。 所以,淡化海水将是京津冀的一大出路,将来用太阳能或者风能淡化海水,这将会大大降低成本。

问:如果海水淡化降到那么低的成本,那么南水北调还有存在的意义吗?也有人说,南水北调的水价将达到8元/立方,甚至10元/立方。

魏:不能这么说。南水北调,人家收的水资源费并不超过目前的水价,北京的自来水都快6块钱一立方了(注:北京目前的综合水价是5.03元/立方米),也是与南水北调水价对接,估计将来的成本费并不超过目前的水价。南水北调的水高到八块、十块,那就没道理了,现在水价都没定呢。

问:目前,西南大旱备受关注,也有一些专家从气候的角度研究称,从2010年开始,中国北方降水会增多,会形成“南旱北涝”的局势?

魏:这只是预测,到底怎么回事谁也说不清。我今年76岁了,在水利界工作了50多年,就河北来讲,从上世纪50年代初期到现在,我经历了全过程,年降雨量,过去是年均610毫米(上世纪五十年代到2000年年均532毫米),1998—2007年,平均降雨量461.5毫米。华北这半个世纪降雨量是减少了, “南旱北涝”这个说法我不赞成,北方就是多一点降雨,也涝不到哪里去,因为地下空了一两千个立方了。

过去是“蓄满产流”,一下雨土壤就蓄满了,变成地表径流,现在蓄不满了,即使下雨也会被吸收,土壤蓄不满,叫“超渗产流”,是超过土壤渗透能力的水才产生地表径流。所以,我认为“南旱北涝”的提法并不科学。因为南方降雨量一两千毫米,而北方才四五百毫米,北方涝不了。应该说,有可能气候变化,南方降雨有可能会减一点,北方有可能会多一点。我可以和任何科学家来争论这个问题。

问:西南大旱对南水北调是否有影响?

魏:西南不是中线的调水源头。调水源头在陕西和湖北上游。湖北上游、陕西南部如果旱情严重,就会有影响。

西南大旱对南水北调不会有影响。将来,也有从三峡库区引水补充黄河的设想,将来还可以引黄。因为黄河从历史上就有河北20亿立方的水量指标,经国务院批准的国家计委方案,黄河2000年的指标还有河北20个亿,当然包括天津。现在黄河小浪底水库原来有冲沙的30个亿,现在不能再冲了,因为黄河下游河道降低了,这样应该可以给河北增加10亿立方的水。如果打通了通道,还增加二三十个亿的水,京津冀、华北不是没希望,当然,这些都要建立在“三化一调”的基础上。

问:河北自身水源紧张,为何还给北京调水?

魏:河北地处北京、天津周围,在防洪上要首先保京、津,从供水上,也首先要保京、津。河北始终是老三,必要时宁可牺牲自己。

怎么保?原来,密云水库和官厅水库是河北、北京合修的,两个水库有河北9亿立方米水指标,到1981年,北京指标不够了,河北全部无私奉献。后来,引滦入津,原来规划每年给天津5亿立方,后来,增加到10亿。

于桥水库划给天津,6000万立方米也不给河北了。反过来,河北每年要花几千万从山东位山闸买黄河水。今年,预计要拿6000万元买黄河水。

    【人民网】

科学家发现地震新成因:地下水致地壳变形

  2010年以来全球地震似乎有些频繁:从海地、智利、土耳其、日本、墨西哥到印尼地震,震级都超过7级。

  据美国地质勘探局提供的数据,全世界平均每年发生134次里氏6级至6.9级地震,18起里氏7级及7级以上地震。然而,今年迄今已发生的同类震级的地震超过了大多数年份的同期数字。网上有人戏称,现在地球已经像手机一样被调到了“振动模式”。那么,现在全球是否已经进入地震高发期?对此地震专家有不同观点。

  “地震高发期说”存争论

  高发说中国地震台网中心研究员孙士宏认为,现在全球可能处于一个强震活动的频发时代。他表示,相对于以前一百年地震活动的历史,1964年到2004年,这40多年没有发生8.5级以上地震,而今年已发生两次8.7级以上地震,这是在40多年相对活动水平比较低的状态下发生的,说明这几年全球8级以上地震活动水平明显偏高,与上世纪前半叶地震活动水平基本相当。上世纪前半叶时地震活动水平也较高,后半叶时相对较弱,进入21世纪后地震活

  动又有增强的迹象。“假如地震活动存在一个百年周期特征,那么现在可能又一次进入了高震级地震活动频发的阶段。”他认为,这次地震活动高发时代可能要延续一段时间,估计至少在40年以上。

  北京大学地球与空间科学学院副教授雷军博士表示,今年以来的地震活动属于正常范畴,而且8级地震出现较多,表明地震非常大的能量释放已经得到释放。未来地震还会持续相当一段时间,但在时间上可能会拉长,在震级上虽然还会保持一定的强度,但是会趋于缓和。

  科学家发现地震新成因

  一般而言,地震的产生包括三种成因:

  构造成因:这种地震又被称为断裂地震,是由地下岩石突然发生错断所引起,这种类型的地震分布最广,其强度也最大,地球上约90%的地震和破坏性最大的地震都属于断裂地震;

  火山成因:即火山喷发时由于气体的冲击力所引起的地震,这种地震强度较小,只是在火山周围地区有较显著的影响,火山地震占地震总数的7%;

  陷落成因:在石灰岩发育的地区,岩石被地下水溶蚀形成巨大空洞,或矿产资源开采形成采空区,上覆岩层坍塌引起地震,这种地震影响范围小,破坏性不大,约占地震总数的3%。

  发表于近日《自然》杂志上的研究扩展了我们对地震起因的理解。美国犹他州大学能源和地球科学研究所的地球物理学家使用一种称为大地电磁测深的方法(类似于对病人进行CT扫描使用的X射线),对南太平洋上的太平洋板块与澳大利亚板块的俯冲带进行研究,发现水对地震的产生具有重要作用。在新西兰南岛东海岸的下面,太平洋板块开始潜入澳洲板块之下,大概在地下10英里处,水合矿物里所含的水被释放出来,大部分的水上升到澳洲板块的地壳以上,进一步破坏岩石,扩大裂缝。这种断层破裂的网格状结构削弱了地壳的稳定性,促进新的走滑断层的形成。在这里,过去的200年里曾发生过接近8级的大地震,这些地震都与走滑断层有关。流体的作用使得地壳变形,并为地震的产生创造了条件。 

    据《北京日报》

    【华西都市报 2010年4月15日】 

 

 

 

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