環(huán)境變化對(duì)太原地區(qū)水資源的影響研究

馬 強(qiáng)

（太原市水文水資源勘測(cè)分局，山西 太原 030006）

太原市是我國(guó)水資源嚴(yán)重短缺的城市之一，據(jù)2005年太原市第二次水資源評(píng)價(jià)成果顯示，全市水資源總量5.33億m3。人均水資源量168 m3，僅為全國(guó)人均水資源占有量的1/12，全省人均水資源占有量的1/2，處于極度缺水狀態(tài)。尤其是在全球氣候變暖、人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)日益頻繁的背景下，環(huán)境變化對(duì)水資源的影響日益明顯。水資源短缺已成為制約太原市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的因素之一。

1 氣候變化對(duì)水資源的影響

1.1 氣溫變化對(duì)水資源的影響

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，太原市平均氣溫上升趨勢(shì)明顯，各地區(qū)年均及各季度平均氣溫的氣候趨勢(shì)系數(shù)均大于0，年平均線性傾向率約為0.31℃/10 a，且氣溫升高主要集中在春、冬兩季。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，氣溫升幅進(jìn)一步加大，1999年全市平均氣溫升幅達(dá)到歷史最高，平均升高1.6℃；進(jìn)入21世紀(jì)平均氣溫又升高0.2℃。氣溫變化對(duì)水資源的影響主要表現(xiàn)在兩方面：一是隨著溫度的升高，水體蒸發(fā)量和蒸發(fā)強(qiáng)度加大，水面蒸發(fā)量、土面蒸發(fā)量、葉面蒸發(fā)量及潛水蒸發(fā)量的增加使水消耗量增大，水資源可利用量減少；二是氣溫升高導(dǎo)致生產(chǎn)生活用水量和需水量增加，水資源量急速下降。

1.2 降水量變化對(duì)水資源的影響

通過研究太原市1951—2008年降水量的變化趨勢(shì)可以看出，全市降水傾向率為-1.279 3，降水量減少趨勢(shì)明顯。多年平均降水量為438 mm，其中，20世紀(jì)50年代平均降水量為438.4 mm，接近年平均值；60年代平均降水量為494.4 mm，比平均值偏大13%；70年代平均降水量為445.3 mm，比平均值偏大1.7%；80年代平均降水量為430.8 mm，比平均值偏小1.6%；90年代平均降水量為417.5 mm，比平均值偏小4.7%；2001—2008年平均降水量為401.5 mm，比平均值偏小8.3%。

一個(gè)區(qū)域的水資源總量通常是指該區(qū)域可以恢復(fù)的地表水資源量和地下水資源量。大氣降水作為地下水資源和地表水資源的主要補(bǔ)給來(lái)源，降水量的多少?zèng)Q定該區(qū)域水資源的豐枯程度。可見，太原地區(qū)近年來(lái)降水量的減少，是造成該地區(qū)水資源短缺的一個(gè)主要原因。

2 地下水過度開采對(duì)水資源的影響

2.1 地下水現(xiàn)狀

太原市是一個(gè)以開發(fā)利用地下水資源為主的城市，多年平均可開采量3.68億m3，2007年開采量4.01億m3，超采0.33億m3。地下水的長(zhǎng)期超量開采是造成地面沉降、水質(zhì)惡化、泉水?dāng)嗔鞯纫幌盗兴牡刭|(zhì)及水生態(tài)環(huán)境問題的主要原因。

嚴(yán)重超采區(qū)包括晉祠泉域和清徐盆地。其中：晉祠泉域可開采量0.21億m3，實(shí)際開采量0.27億m3，開采系數(shù)1.39；清徐盆地可開采量0.38億m3，實(shí)際開采量0.53億m3，開采系數(shù)1.42。

一般超采區(qū)包括古交河谷區(qū)、婁煩區(qū)、蘭村泉域、晉源區(qū)、小店區(qū)。其中：古交河谷區(qū)可開采量0.11億m3，實(shí)際開采量0.13億m3，開采系數(shù)1.16；婁煩區(qū)可開采量0.14億m3，實(shí)際開采量0.15億m3，開采系數(shù)1.11；蘭村泉域可開采量1.10億m3，實(shí)際開采量1.24億m3，開采系數(shù)1.13；晉源區(qū)可開采量0.20億m3，實(shí)際開采量0.24億m3，開采系數(shù)1.15；小店區(qū)可開采量0.31億m3，實(shí)際開采量0.37億m3，開采系數(shù)1.15。

采補(bǔ)平衡區(qū)主要為西張盆地，可開采量0.59億m3，實(shí)際開采量0.59億m3，開采系數(shù)0.98。

尚有潛力區(qū)包括泥屯盆地、黃大盆地、溫川河區(qū)、東山巖溶、市中心區(qū)。其中：泥屯盆地可開采量為0.006 9萬(wàn)m3，實(shí)際開采量0.005 4億m3，開采系數(shù)0.74；黃大盆地可開采量0.034 1億m3，實(shí)際開采量0.030 1億m3，開采系數(shù)0.78；溫川河區(qū)可開采量0.024億m3，實(shí)際開采量0.007 5億m3，開采系數(shù)0.31；東山巖溶可開采量0.16億m3，實(shí)際開采量0.12億m3，開采系數(shù)0.54；市中心區(qū)可開采量0.41億m3，實(shí)際開采量0.33億m3，開采系數(shù)0.68。

2.2 影響因素分析

地下水大量開采對(duì)水資源造成的影響主要表現(xiàn)在以下三方面：一是巖溶泉水?dāng)嗔鳌Ｌ械谝淮髱r溶泉于1988年斷流，難老泉于1994年斷流。二是地下水位持續(xù)下降,漏斗區(qū)不斷擴(kuò)大。20世紀(jì)60—90年代，地下水位處于持續(xù)下降、漏斗不斷擴(kuò)大狀態(tài)。盆地區(qū)深層地下水下降最快的是北營(yíng)，1996年地下水埋深達(dá)到129.41 m，1965—1996年平均下降速率3.87 m/a；武宿、許坦2個(gè)漏斗區(qū)平均下降速率3～4 m/a。水位降落漏斗面積由1981年的18 km2擴(kuò)展到1996年的150 km2。地下水位的不斷下降導(dǎo)致盆地區(qū)淺層和中層趨于疏干,產(chǎn)水量大幅減少，同時(shí)改變了原有的水動(dòng)力條件，加速了污染源的擴(kuò)散和入滲，導(dǎo)致部分開采井水的化學(xué)類型發(fā)生轉(zhuǎn)變。三是水質(zhì)污染嚴(yán)重。太原盆地沖洪積平原區(qū)是地下水污染的主要發(fā)生區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，太原市污水排放量和工業(yè)廢渣排放量分別約為2 200萬(wàn)m3和500萬(wàn)t。未經(jīng)處理的生活、生產(chǎn)廢污水以及垃圾滲液直接排入汾河，垂直入滲后導(dǎo)致地下水質(zhì)惡化；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)引用廢污水灌溉以及農(nóng)業(yè)面源污染面積的增加，污染程度進(jìn)一步加劇。

3 地表徑流變化對(duì)水資源的影響

3.1 地表徑流現(xiàn)狀

太原地區(qū)河流分屬汾河、子牙河兩大水系，汾河太原段干流長(zhǎng)193 km，集水面積占全市總面積的90.5%。區(qū)域內(nèi)發(fā)育大小支流30余條，較大湖泊6處，其中最大的晉陽(yáng)湖水面面積約5 km2。且泉水眾多，以晉祠泉和蘭村泉為代表的巖溶泉流量較大。

太原市地表徑流主要依靠大氣降水補(bǔ)給，其地表徑流量分布規(guī)律與降水量分布規(guī)律基本一致，但由于河川徑流受下墊面和人類活動(dòng)影響明顯，其分布的不均勻性更為突出。統(tǒng)計(jì)表明，太原市多年平均河川徑流量為2.35億m3，年徑流變差系數(shù)為0.7～2.33，是年降水量變差系數(shù)的2～4倍，最大年徑流量與最小年徑流量的比值可達(dá)數(shù)十倍甚至數(shù)百倍。徑流不僅年際變化大，而且年內(nèi)分配極不均勻，汛期徑流集中，山洪暴發(fā)，枯季徑流銳減，大部分河道斷流，豐、枯水年份差異懸殊。

3.2 地表徑流變化對(duì)水資源的影響分析

地表徑流的不斷減少造成了地表水資源總量的減少。尤其是近幾年來(lái)太原地區(qū)干旱年份增多，降水量減少趨勢(shì)明顯，造成區(qū)域內(nèi)河流徑流量大幅減少。部分河流在汛期斷面流量不到10 m3/s，使得地表水補(bǔ)給地下水的作用無(wú)法發(fā)揮。

地表水資源的匱乏，造成了太原市對(duì)地下水資源的過度依賴。特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代，地下水的嚴(yán)重超采導(dǎo)致地下水位持續(xù)快速下降，進(jìn)一步加劇了區(qū)域內(nèi)的水資源危機(jī)，生態(tài)環(huán)境問題日益凸顯。

4 對(duì)策

一是加快推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。節(jié)水是緩解水資源矛盾的重要措施。優(yōu)化用水結(jié)構(gòu)，提高水資源的重復(fù)利用率和污水處理率，減少地下水開采；合理調(diào)整水價(jià)，逐步提高水資源費(fèi)和自來(lái)水價(jià)格；加強(qiáng)節(jié)水宣傳，增強(qiáng)全民水資源的危機(jī)意識(shí)。二是適度調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)。以旱作農(nóng)業(yè)為突破口，大力推廣旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)和節(jié)水灌溉，提高水資源利用率，延緩地下水和地表水資源的減少速度。三是加強(qiáng)地下水資源的監(jiān)測(cè)和保護(hù)。地下水開發(fā)利用中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是地下水保護(hù)的基礎(chǔ)性工作，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，采用先進(jìn)技術(shù)完善地下水水位、水量、溫度、水質(zhì)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。