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        環(huán)境變化對(duì)太原地區(qū)水資源的影響研究

        2012-10-20 06:40:28強(qiáng)
        山西水利 2012年12期
        關(guān)鍵詞:開采量太原市降水量

        馬 強(qiáng)

        (太原市水文水資源勘測分局,山西 太原 030006)

        太原市是我國水資源嚴(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,太原市平均氣溫上升趨勢明顯,各地區(qū)年均及各季度平均氣溫的氣候趨勢系數(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可以看出,全市降水傾向率為-1.279 3,降水量減少趨勢明顯。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)給來源,降水量的多少?zèng)Q定該區(qū)域水資源的豐枯程度??梢?,太原地區(qū)近年來降水量的減少,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?。太原市第一大巖溶泉于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,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m3和500萬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。尤其是近幾年來太原地區(qū)干旱年份增多,降水量減少趨勢明顯,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)測和保護(hù)。地下水開發(fā)利用中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測是地下水保護(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)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

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