張建成

(山西省大同市水資源管理委員會辦公室，山西 大同 037006)

大同市地處背風的內(nèi)蒙高原內(nèi)陸區(qū)，屬高原溫帶季風型大陸性氣候。春季受蒙古高原大氣環(huán)流的影響，冷空氣活動頻繁，風大沙多，干旱少雨。夏季受太平洋副熱帶暖濕氣流控制，雨熱同步，降水集中，多暴雨和雷陣雨。降水量分布由山區(qū)向盆地遞減、迎風坡大于背風坡，年降水量約70%集中在7、8、9月份，因而形成了“十年九旱，年年春旱”的氣候特征。

大同市新構(gòu)造活動比較強烈，地形地貌是在燕山運動的基礎上改造發(fā)展形成的，突出的特點是斷陷盆地的形成和強烈的火山運動。強烈的火山運動表現(xiàn)為左云、大同等有火山噴發(fā)相的玄武巖分布，大面積的玄武巖主要展布在北緯40°以北。出露的太古界分部于雷公山、采涼山一帶。元古界、古生界地層構(gòu)成中高山區(qū)，寒武系、奧陶系、石炭系分布于口泉至青磁窯帶狀邊山一線，二迭系出露在口泉鎮(zhèn)西南，侏羅系分布于云崗以西廣大地區(qū)，這一區(qū)域是大同市煤炭主產(chǎn)區(qū)，也是大同經(jīng)濟文化的核心區(qū)域。新生界為松散堆積物及玄武巖，分布于西部邊山丘陵及盆地沿河區(qū)域。地區(qū)性地層構(gòu)造，形成栗鈣土面積較廣，山丘至平原均有，土質(zhì)較粗，以沙壤土為主，不利于作物生長，加之水資源貧乏，客觀上生態(tài)環(huán)境脆弱。御河由北向南流經(jīng)大同市區(qū)，流域包括了大同市南郊區(qū)(城區(qū)、礦區(qū))、新榮區(qū)、左云縣、陽高縣、大同縣、朔州市右玉縣及懷仁縣部分面積。流域內(nèi)煤炭資源豐富，工礦企業(yè)眾多，是大同市經(jīng)濟發(fā)達的核心區(qū)域，同時也是全市生態(tài)惡化集中區(qū)域。因此，改善大同煤炭基地生態(tài)環(huán)境，切實可行的方案是綜合治理邊界清晰、結(jié)構(gòu)功能完整的御河流域水生態(tài)環(huán)境。

1 水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

1.1 植被覆蓋率低，水源涵養(yǎng)功能弱

大同煤炭開采有1 500多年歷史，集中在流域中上游區(qū)域(十里河與口泉河河溝兩岸)，由于煤炭開采植被破壞嚴重，植被覆蓋率低于20%，中下游區(qū)域受采煤排水，河道兩岸的植物及周邊環(huán)境同樣受到較大影響。總體看流域森林覆蓋率低，植被面積少，水源涵養(yǎng)功能弱。

1.2 地下水超采嚴重，水環(huán)境地質(zhì)問題突出

流域水資源貧乏，供水水源單一。隨著城市建設和工、農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，造成主要供水水源地下水超采嚴重，地下水開采量已約占流域總?cè)∷?0%，地下水開采系數(shù)達到1.7以上，水井密度達11～19眼/km2以上，流域內(nèi)，目前地下水開采量約17 600萬 m3，超采量達9 180萬 m3，部分區(qū)域地下水位下降速率0.52～1.24 m/a，城北、城南、城西三大超采漏斗區(qū)總面積達130.98 km2。因地下水超采，誘發(fā)了地裂縫及地面沉降，地裂縫最早發(fā)現(xiàn)于1983年，當時在大同機車廠生活區(qū)發(fā)育一條長1.3 km地裂縫，目前，市區(qū)平原區(qū)在大同機車廠、鐵路分局、五里店、馬軍營、322醫(yī)院、文化里及鑿井隊出現(xiàn)了7條地裂縫，長度20.6 km。大同市地面沉降始于70年代末，目前，御河、口泉河流域有兩個地面沉降中心，中心區(qū)分別位于十里河南岸的時莊-西韓嶺一帶和御河兩側(cè)利群制藥-梓家村一帶。

1.3 煤炭采空區(qū)水環(huán)境地質(zhì)問題嚴重

據(jù)2015年地質(zhì)災害核查資料，多年的煤炭開采形成715.6 km2采空區(qū)，沉陷區(qū)內(nèi)地面塌陷(塌陷裂縫)地質(zhì)災害(隱患)點共155處。其中在高山——吳官屯段(長度10 km)出現(xiàn)河道塌陷、裂縫、洼地，致使河水灌入采空區(qū)。采煤漏水既破壞了地下水資源的補徑排條件，采煤后形成的采空區(qū)還造成了地面沉陷、裂縫等嚴重的環(huán)境問題。煤礦開采造成地表水與井下溝通滲漏及大量疏干性排水等環(huán)境問題，流經(jīng)采煤區(qū)的十里河、口泉河徑流量由上世紀80年代初的1 520萬 m3/a、1 270萬 m3/a，到2000年變?yōu)楦珊印?/p>

1.4 污水排放量大，水質(zhì)惡化

大部分河道無水，很多支流干枯，由于流域內(nèi)廢水排放量大，出現(xiàn)有河無水、有水皆污的狀況，是全省水污染最嚴重的區(qū)域。河道水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果基本為IV及劣V類。其中總汞、氨氮、高錳酸鉀等指數(shù)超標。地表水的污染加之采煤透水，已影響到了地下水的水質(zhì)，淺層地下水已遭到了污染。水質(zhì)監(jiān)測，揮發(fā)酚、六價鉻、三氮、氟化物、氟化物、亞硝酸鹽氮超標。

2 原因分析及對策研究

2.1 水土流失

1)原因分析。流域中上游部分地域，同煤集團和地煤集團企業(yè)云集，開采歷史悠久，地表植被影響嚴重，采煤沉陷區(qū)進一步破壞了地表下墊面水循環(huán)，造成地表水嚴重滲漏。加之以土石、黃土為主的地表多直接受到降水沖刷，造成水土流失加劇。同時，強降雨產(chǎn)生高含沙水流乃至泥石流，造成河流下游泥沙淤積、河床抬高、水面萎縮等后果。

2)對策研究。針對御河源頭為土石山區(qū)和黃土丘陵溝壑區(qū)，上、中游地域為黃土丘陵溝壑區(qū)或黃土丘陵緩坡風沙區(qū)，下游為沖積平原區(qū)這一地貌特征。治理對策為：在淤泥河、萬泉河、十里河支流源頭保護區(qū)的土石山和黃土丘陵溝壑區(qū)，采取生態(tài)修復工程，立地條件較好地域，采取水平溝整地，徑流調(diào)控方式植樹造林，同時加強管護，制定必要的地方性法規(guī)和管護辦法；在十里河、口泉河溝采煤沉陷區(qū)，采取沉陷區(qū)治理措施，立地條件較好的有林地、灌木林地或草地，采取封禁治理措施；充分利用現(xiàn)有人工增雨設施和技術(shù)，對該區(qū)適時開展人工增雨作業(yè)，增加降水，促進區(qū)域植被自然修復?？傮w上采用水平溝整地徑流調(diào)控方式提高郁閉度。

2.2 地下水超采

1)原因分析。上世紀80年代后，大同市國民經(jīng)濟快速發(fā)展，地下水成為御河流域內(nèi)城鎮(zhèn)生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要供水水源。由于供水水源單一，大量集中式開采地下水，地下水超采嚴重，流域內(nèi)集中開采區(qū)域地下水位持續(xù)下降，由此誘發(fā)的地面沉降、地裂縫等一系列水環(huán)境問題突出。

2)對策研究。解決地下水超采引發(fā)的水環(huán)境問題，總量控制是關(guān)鍵?？偭靠刂颇繕朔炙牟街鸩綄嵤?。(1)壓縮超采量，減緩超采區(qū)發(fā)展速度。(2)采補平衡，地下水位止降，漏斗區(qū)范圍逐漸減小。(3)壓縮開采量，開采量小于可開采量，地下水位回升。(4)涵養(yǎng)水源，地下水系統(tǒng)良性循環(huán)。到2020年，御河、口泉河流域地下水配置水量控制在6 053萬 m3。壓采替代水源為引黃北干線供水工程，增加引黃水供水量及完善向企事業(yè)單位供水管網(wǎng)建設是實現(xiàn)總量控制目標的前期和基礎。關(guān)井壓采后，地表水(引黃水)作為主要供水水源，必須建立城市應急備用水源，實現(xiàn)多元化戰(zhàn)略性水資源是提高城市供水安全系數(shù)的根本措施和保障。依據(jù)《大同市城市總體規(guī)劃》(2006—2020年)城鎮(zhèn)化率82.0%計算，城市供水人口為 163.4萬人。山西省屬于二類區(qū)域，用水凈定額為85～140 L/人·d。Ⅲ級應急狀態(tài)下，取低值用水定額 50 L/人·d，應急供水水量為8萬 m3/a。按每眼取水井出水量60 m3/h計算，應急備用水源需要56眼取水井。應急備用水選取水量豐富、水質(zhì)較好、、管網(wǎng)通達、能迅速啟動安全可靠的壓采封閉的地下水取水井。

2.3 煤炭采空區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題

1)原因分析。煤炭開采改變了煤系含水層及其上覆含水層中地下水原有的循環(huán)運移條件以及礦區(qū)地表徑流的產(chǎn)匯流條件，導致地下水位下降、泉水斷流、河川徑流下滲轉(zhuǎn)化成礦坑水、含水層疏干、相應水井產(chǎn)水量減少甚至干涸、污染礦坑水排入河道使下游水體污染等一系列水環(huán)境問題，因此開發(fā)煤炭資源在某種程度上破壞水資源。

2)對策研究。大同煤田開采歷史久遠，由于存在多次煤開采的原因，采空區(qū)層數(shù)多、范圍大，治理難度大?？傮w上根據(jù)地形地貌、地層巖性，對流域內(nèi)沉陷區(qū)地面塌陷坑、塌陷裂縫采用碎石和粘土進行填筑，在其上游修筑排水渠，降低降雨對塌陷地面的沖刷，減少地面水土流失，恢復土地功能，宜草種草、宜林植樹。選擇坡度、坡向有利的開闊地形，開發(fā)光伏太陽能電站，充分利用土地資源。上世紀80年代，由于地方小煤窯私挖亂采對十里河局部河道下進行采掘，在高山—吳官屯段出現(xiàn)河道塌陷、裂縫、洼地，致使河水灌入采空區(qū)。對該段沉陷河道進行整平、鋪設防滲層，恢復河道功能。按照山西省改善農(nóng)村人居環(huán)境工作領(lǐng)導組全省采煤沉陷治理搬遷工作安排，對十里河、口泉河流域采煤沉陷區(qū)內(nèi)受威脅的113個村莊進行整體避讓搬遷。

2.4 污水排放及水質(zhì)惡化

1)原因分析。流域內(nèi)點污染源主要為同煤集團礦井、柴油機廠、機車廠、鋼廠等大中型企業(yè)。面源污染中COD、氨氮主要來源均為農(nóng)村生活，其次來源于農(nóng)田徑流。排放量大于10萬 t的排污口多達50處，年排污水量4 898.44萬 t?，F(xiàn)流域內(nèi)已建成東郊、西郊、開發(fā)區(qū)等6家城鎮(zhèn)污水處理廠，總設計處理能力達到了269 000 t/d，由于城市污水管網(wǎng)不完善，有很大一部分污水無法收集進入污水處理廠，直接排入河道，污染水體。

2)對策研究。在建成區(qū)內(nèi)的排污口集中入管網(wǎng)，污水處理廠收集范圍外污水采取截污導流方式由污水處理廠集中處理。同煤集團沿十里河、口泉河礦井入河排污口延伸至下游與其它入河排污口歸并集中處理。對城鎮(zhèn)污水處理廠處理達標尾水主要考慮深度處理后的廠外中水回用。同時，加大已建污水處理廠廢污水收集管網(wǎng)配置建設，實現(xiàn)污水回收全覆蓋。

建設清潔小流域，在方山、雷公山、七峰山、武周山等山高坡陡、人煙烯少地區(qū)，采取封禁治理措施，設置封禁標牌、護欄，減少人為活動和干擾破壞。在新榮區(qū)、開發(fā)區(qū)農(nóng)業(yè)種植區(qū)及人類活動頻繁地區(qū)，實施封育、林草地保護等自然恢復等措施。在南郊區(qū)、新榮區(qū)加快實施鄉(xiāng)村污水治理工程，污水最大限度接入市政污水管網(wǎng)。在趙家窯、孤山等水庫周邊地帶，從保護生態(tài)的角度進行治理，清除河道垃圾及障礙物，種植喬灌草植被過濾帶，過濾進入河道的泥沙雜物，減少污染物對水質(zhì)的影響；在御河主河道水陸交錯帶，因地制宜栽植水生植物，修建人工濕地。

3 結(jié)語

黨的十八大報告明確提出必須樹立尊重自然、保護自然的生態(tài)文明理念，把生態(tài)文明建設放在突出地位、堅持節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然恢復為主，著力推進綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展，形成節(jié)約資源和保護環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式，從源頭上扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境惡化趨勢，這為流域生態(tài)修復提供了政策保障。水源保障是生態(tài)修復的基礎，通過實施引黃一期工程為大同市提供水量1.7億 m3，引黃二期工程完成后可提供水量 3.02億 m3，也為流域生態(tài)修復提供水量保障。通過5年建設，10 a自然修復，總計15 a左右的時間，在流域內(nèi)重現(xiàn)山水相依、林泉相伴、河湖相映、溪水長流、湖光山色的田園風光，使河流兩岸生態(tài)植被恢復，改善當?shù)鼐用裆瞽h(huán)境，給大同市民提供良好的休閑、娛樂觀光空間，實現(xiàn)人民和諧、人水和諧、人與自然和諧。