李海軍
(山西省水利水電科學研究院,山西 太原 030002)
山西省位于華北平原以西,黃土高原東部,介于太行山與黃土中游峽谷之間,南北長約680 km,東西寬約380 km,全省國土面積15.63萬km2。省境內地形復雜,山地、高原、丘陵、臺地、盆地等均有分布。其中,山區、丘陵區占總面積的80%以上。在河流水系上分屬黃河與海河兩大流域,其中黃河流域面積9.72萬km2,占全省總面積的62%,主要河流有汾河、涑水河、沁河、三川河、昕水河等;海河流域面積5.91萬km2,占全省總面積的38%,主要河流有桑干河、滹沱河、漳河等。受氣候影響,大部分河流有明顯的夏雨型、山地型特征,枯水流量小,洪水流量大,河床比較陡,沖刷嚴重,含沙量大,很難控制利用。由于受太行山脈與呂梁山脈的阻隔,使水氣環流受到影響,全省多年平均降水量為508.8 mm,水資源總量123.8億m3,屬于水資源貧乏的省份。水資源不足,氣象災害多,“十年九旱,旱澇交錯”是山西的主要氣候特點。
山西省是全國最缺水的省份之一,具有水資源貧乏、年際豐枯懸殊、時間分布不均、地區分布不均、“三水”轉化強烈與水土流失嚴重等特點。
一是水資源貧乏,人均占有量極低。山西省人均占有水資源量381 m3,僅為全國人均值2 200 m3的17%,屬于水資源貧乏的省份。
二是水資源年際豐枯懸殊。降水量年際豐枯懸殊,最大、最小年降水量比值一般介于2.5~3.5間,部分高達4倍以上。河川徑流量豐水期均值大大超過多年平均值,而枯水期均值又大大低于多年平均值,豐枯差異較大。
三是特大干旱及連續干旱頻繁。山西由南到北氣候條件從半濕潤區過渡到半干旱區,由東向西太行山、太岳山、呂梁山縱貫,阻隔了東南暖濕氣流的西升北進。特殊的地理位置、地形及氣候條件,決定了山西干旱災害頻繁,幾乎年年有旱。新中國成立60多年來,全省有53年均發生不同程度的旱情,平均1.13年發生一次。
四是降水年內分布不均。山西省屬大陸性氣候,水汽主要來源于太平洋和印度洋,年降水量季節分配極不均勻,一般來說,冬季干旱少雨,夏季雨水充沛,秋雨多于春雨。全省多年平均降水量508.8 mm,降水主要集中于汛期的6—9月,降水量占全年降水量的80%,其中7—8月降水量占全年降水量的40%以上。
五是降水地區分布不均。全省降水量分布由東南向西北遞減,東南部600~800mm,西北部不足400mm。高值區分布在五臺山、管涔山、蘆芽山、太岳山、太行山、中條山等多處,中心雨量比周圍地區高20%~30%。其中五臺山雨量站多年平均降水量818.9 mm,高出全省多年平均降水量的60%以上,降水高值區分別位于滹沱河支流清水河、汾河、沁河、漳河、文峪河的源頭,成為山西省水量相對豐富的河流。
六是“三水”轉化強烈。山西特殊的水文下墊面條件,使降水、河川徑流與地下水的轉化頻繁復雜。降水補給地下水(尤以巖溶山區),地下水補給河川徑流(尤以泉的形式出露),河川徑流又在一定的水文地質條件下滲漏補給地下水,使全省夏雨型補給的河川徑流年內動態轉化為泉水補給型的河川徑流年內動態。
七是水土流失嚴重,河流含沙量大。山西省地處黃土高原東部,是被黃土廣泛覆蓋的山地型高原,全省水土流失嚴重,多年平均河川徑流的懸移質含量達40.0 kg/m3。如此嚴重的水土流失,不僅帶走表層肥土,減低地力,蠶食土地,且淤庫塞河,尤其是因泥沙淤積使全省現有水庫減少了1/3的庫容,大大降低了蓄水能力。
八是水質受到污染,水環境不斷惡化。山西省水資源不僅從量上日趨減少,水質污染問題也愈來愈突出。山西是全國能源和重化工基地之一,省內煤炭、化工、冶金、電力等產業密集,大部分為高耗能、高耗水企業,排污量大,污水大部分未經處理直接排入河道或滲入地下,使地表水受到嚴重污染,地下水的污染程度也逐年加大。同時煤礦開采也使地下水位大幅度降低,地表水及地下水的水質惡化。種種因素都影響了全省的水環境質量。
山西省忻州的偏關、保德、河曲,呂梁的臨縣、興縣、柳林、石樓,臨汾的永和、大寧、吉縣、鄉寧等市縣黃土丘陵溝壑、水資源匱乏、水土流失嚴重,是全省生產、生活和生態條件最為惡劣、水利設施嚴重不足、欠開發程度最深和最邊緣地區。而這些市縣緊靠黃河干流,黃河中游段的徑流量大部分來自青海、甘肅,其洪澇豐枯與山西省基本不同頻,黃河蘭州斷面多年平均出境水量為333億m3,水源可靠,是山西省沿黃地區應對特大干旱年的主要水源保障,而山西省每年實際利用黃河水量12億m3,遠遠沒有達到國家黃河水利用分配數量。因此,通過忻州、呂梁、臨汾等地區提黃工程建設,積極開發利用黃河水資源,是山西省西山沿黃地區抗御干旱或特大干旱的主要保障。
山西省灰巖面積分布較廣,巖溶比較發育,巖溶大泉數量多、分布廣、流量大。巖溶區面積占全省總面積的75.2%,其中19個巖溶大泉水資源量達31.5億m3,占全省水資源總量的25%。巖溶大泉主要接受大氣降水補給,流程長,流速緩,具有明顯的滯后效應,加之含水層較厚,有幾倍于資源量的動態調節能力,是應對本泉域范圍內特大干旱年的可靠水源。同時根據山西降水地區分布不同頻的特點,如2008年忻州以北為豐水年,東南部等大部分地區為枯水年;2009年山西中部呂梁、太原、晉中、陽泉一帶為豐水年,北部和東南部為枯水年,其中大同市為10年一遇的干旱年。由于降水分布不同頻,導致省內汾河、沁河、桑干河、滹沱河、漳河5大河流和其他中小河流徑流量干枯迥異,表現出豐枯不同頻的特點。通過坪上引水工程、張峰水庫等應急水源工程建設,充分利用巖溶大泉和地表水資源,跨流域調度也可成為相鄰區域應對不時之需的水源。
加強水資源統一調度管理是解決全省水資源緊缺的一項重要措施。山西山區、丘陵區占總面積的80%以上,目前面臨的問題是經濟發達地區用水量大,水量卻很少;而在一些山區,水量比較大,用水量卻較小。為加強水資源統一調度管理,“十二五”期間,山西省啟動“兩縱十橫、六河連通”的大水網建設,通過連通工程建設,一是將蓄起來的水和黃河干流的水配置到需要水的區域,徹底解決水資源的配置問題;二是河庫連接后,實現縱貫南北、橫跨東西,多源互補、保障應急,豐枯調劑的水資源統一調度管理及合理配置。工程完工后可使全省總供水量由目前的63億m3提高到86億m3。提高用水的保證率,特別是特大干旱年份的保證率。
根據全省省情和特色,應大規模發展公路雨水集蓄利用、礦井廢水利用為重點的小型水利工程。發展公路雨水集蓄利用工程,按山西平均年降水量500 mm計算,每200 m2路面可集雨60 m3。目前全省已建成農村公路近10萬多km,如果能充分利用這些公路資源,將“村村通”公路變成季節性的“排水渠”和“蓄水池”,集水量將相當可觀,是山西抗旱備耕,促進農業生產的有效措施。山西省每年采煤排出礦井廢水約5億t,平均噸煤排水量高達1.62 m3,其中30%被礦井生產利用,其余絕大部分外排到附近溝谷和河道。因此,加大對煤礦礦坑排水的綜合利用力度,補充灌溉水源,少用地下水,扭轉全省不合理的用水結構,對抗御干旱或特大干旱具有非常重要的意義。
3.5.1 工業節水工程建設
工業節水主要采用先進的用水工藝和水處理技術提高重復利用率,嚴格控制耗水多且污染大的項目發展,重點開展規模以上工業企業節水工作,在節水過程中,逐步推廣國內外先進的節水工藝、節水技術和節水設備,更新改造一批耗水量大、技術設備落后的工礦企業用水設施,通過采用處理使中水回用率一次性達到60%以上。
3.5.2 農業節水工程建設
農業節水應與農業結構調整、小城鎮建設及生態建設相協調,抓好農業綜合節水措施的落實。應開展以節水為中心的灌區改造和田間節水工程建設,新建、規范和改造節水灌溉工程。在山區,著重進行小流域綜合治理,提高植被覆蓋率,建設一批水庫、塘壩,提高地表水的攔蓄能力,增加有效灌溉面積;在純井灌溉區和山前平原灌溉區,大力發展高科技、高附加值農業,提高水的產出效益;在引地表水灌溉區,實行渠道襯砌,提高渠道輸水有效利用系數。同時,開展雨水利用工程建設,以節水農業灌溉水資源和提高農業灌溉水利用率、水分生產率為突破口,大力推廣低壓管道輸水、渠道防滲和噴微灌等農業節水灌溉技術,達到節約用水的目的。
3.5.3 城市用水節水工程建設
在城市節水工程建設過程中,重點實施城鎮配水管網改造,完成城鎮供水分區計量和查漏設備更新工作;做好城鎮節水技術開發與節水器具推廣工作,加大節水設備開發力度,推廣和更新城市工商業、生活用水計量設備和生活節水器具;加強城市景觀用水和綠化用水中水利用工程、污水處理廠工程及城市、工業污水農用資源化工程建設。
改革現有的水管理體制,堅持水資源的開發利用與經濟、社會、環境用水協調發展。在水資源合理開發、高效利用、優化配置、全面節約、有效保護思想的指導下,要特別重視雨水資源的利用,把雨水、地表水、地下水、礦井廢水、工業和生活污水作為統一的水資源系統進行優化配置。根據各地水資源承載能力,統籌考慮生活、工農業生產、生態環境用水,優化配置、科學調度,建立健全水資源利用、節水、保護的運行機制。針對現狀水價制定與管理存在的問題,要運用經濟、科技、行政、政策、法律等多種手段加強水資源管理,建立完善的水資源管理運行機制,對水價、水權、水市場建設方案進行改革配套。根據不同類型的水資源和用水途徑制定不同的水價,同時實行差額水價,嚴格依法治水,實現水資源管理向政府調控與市場調節相結合的管理運行機制轉變。