石錦麗

(河北省水利廳，河北 石家莊 050011)

1 百泉巖溶水系統(tǒng)

邢臺百泉巖溶水系統(tǒng)地處太行山東麓平原區(qū)的邢臺、邯鄲西部(包括邢臺市、沙河市、內(nèi)丘縣及武安市的部分地區(qū))[1]，由西部太行山、南部武安洺河斷裂隆起帶、北部內(nèi)丘北嶺斷裂隆起帶、東面107國道附近的斷裂斷層帶圍成，是一個較為獨立的流域[2]，是邢臺市重要的供水水源地[3]。該系統(tǒng)占地面積3843km2，西部山區(qū)海拔高度為1000m左右，東部平原海拔為60～100m，地勢呈西高東低的趨勢[1]。

百泉巖溶水系統(tǒng)是一個獨立、封閉的全排型系統(tǒng)[4]，其補給方式主要為大氣降水與河道補水。雨水通過百泉流域上游灰?guī)r裸露區(qū)和河谷滲漏段入滲進入地下，利用北洺河、大沙河、七里河和白馬河4條地下徑流帶向邢臺市區(qū)百泉流動，遇斷裂斷層阻隔在百泉、狗頭泉、達活泉等流出。據(jù)觀測數(shù)據(jù)分析，大氣降水直接滲入補給占總補給量的70%；河道滲漏段補水占30%，其中大沙河補給占河道補給量的70%以上。

百泉泉區(qū)較大的泉群有百泉、達活泉兩大泉群，均屬巖溶上升泉，也是泉域巖溶水主要排泄點[5-6]。百泉泉群位于邢臺市區(qū)東南4km處，有百泉、七里河泉、葫蘆套、珍珠泉、和尚泉、趙家灘、洛泉、華莊泉、狗頭泉、銀沙泉、黑龍?zhí)?1處排泄點，出露面積約16km2，多年平均流量5.73m3/s(1952—1974年)。達活泉泉群位于邢臺市西北達活泉公園一帶，有達活泉、白沙泉、紫金泉、野狐泉4處排泄點，多年平均流量1.14m3/s(1952—1974年)[7]。

2 百泉歷史演變過程

1958年以前，百泉泉區(qū)地下水狀態(tài)較為穩(wěn)定，地下水埋深隨著補給區(qū)到排泄區(qū)不斷變淺，由深埋型轉(zhuǎn)變?yōu)闇\埋型，直至排泄點以泉水的形式涌出。相關(guān)研究表明，補給區(qū)水位大于160m，排泄區(qū)水位為70m左右，百泉泉域出流量約為8～10m3/s左右，巖溶水資源十分豐沛[1]。

1958—1978年，為滿足國家經(jīng)濟發(fā)展的需要及應對人口增長的實際問題，當?shù)亻_始開采百泉泉區(qū)巖溶水用于農(nóng)業(yè)灌溉與工業(yè)生產(chǎn)。同時，作為百泉泉區(qū)巖溶水主要的補給來源之一的大氣降水正處于偏枯周期(1958—1980年年均降雨量僅為551.2mm)[7]，導致補給量無法滿足工農(nóng)業(yè)用水需求，破壞了百泉泉區(qū)巖溶水多年水位周期性變化規(guī)律，水位開始呈現(xiàn)下降的趨勢。

1978年以后，百泉泉區(qū)主要補給區(qū)灰?guī)r裸露區(qū)以上開始修建東川口水庫、朱莊水庫、馬河水庫、野溝門水庫、東石嶺水庫及口上水庫等，總庫容高達4.16億m3[5]。由于這些水庫攔蓄了大量地表水，使百泉泉區(qū)巖溶水的另一個主要的補給來源河道補水銳減，百泉泉區(qū)逐漸出現(xiàn)流量不足的現(xiàn)象。自1979年開始，達活泉泉區(qū)4個泉坑，百泉泉區(qū)的趙家灘、洛泉等泉水流量逐漸減小，1982年6—8月首次出現(xiàn)完全斷流的現(xiàn)象[6]。此后，除1996年、2006年由于豐水年上游水庫泄洪、鋼廠電廠關(guān)閉自備井致使百泉泉區(qū)短期內(nèi)小流量復涌外，均處于停噴狀態(tài)，對當?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉與工業(yè)生產(chǎn)造成了重大的損失，年直接經(jīng)濟損失達上億元。

3 百泉斷流原因分析

百泉巖溶水具有補給速度快、循環(huán)周期短、水質(zhì)好的優(yōu)點，區(qū)域降雨量變化和大規(guī)模取、排水都會對泉群流量造成一定影響[8]。經(jīng)過長期監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，造成邢臺百泉斷流的主要原因大致包含4個方面，即地下水超采、供水水源地規(guī)劃和建設(shè)存在缺陷、采礦排水增加和地下水補給量減少。

3.1 地下水超采

邢臺市是河北省極度缺水的城市之一，人均水資源占有量僅為全國人均水資源量的1/10，遠低于國際人均水資源占有量的標準[9]。隨著社會發(fā)展，人口數(shù)量和工農(nóng)業(yè)發(fā)展速度不斷加快，對水資源的需求量也不斷增加，由于邢臺市巖溶水量豐富，為該地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展增加了對巖溶水的開采量，地下水嚴重超采。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析[8]，1964—2000年間，邢臺市區(qū)增加約42.7萬人，由于人口數(shù)量的增加，生活取用巖溶水量從200萬m3上升到1500萬m3；2008年與2000年相比，市區(qū)人口增加13.9萬人，生活取用巖溶水量增加900萬m3。20世紀80年代，全國工業(yè)發(fā)展速度均較慢，邢臺市區(qū)內(nèi)尚未有工業(yè)用水量較大的企業(yè)，工業(yè)取用巖溶水量不到2000萬m3。80年代后期，隨著工業(yè)快速發(fā)展，市區(qū)內(nèi)電廠、鋼鐵廠等用水量較多的企業(yè)紛紛投產(chǎn)或擴大生產(chǎn)和加工規(guī)模，由此大大增加了對巖溶水的開采量。為有效控制對巖溶水的使用量，2005年建成了引朱濟邢地表水輸水工程，使巖溶水的開采量從8000萬m3降低并維持在5500萬m3左右。

3.2 供水水源地規(guī)劃和建設(shè)存在缺陷

長期以來，邢臺市對巖溶水開采和使用沒有系統(tǒng)的、長期的規(guī)劃，導致該地區(qū)供水水源地規(guī)劃和建設(shè)存在缺陷，生活和工業(yè)取用水量較大的水廠或企業(yè)距離泉群較近時，大量抽水形成漏斗使泉區(qū)水位快速下降，如日取用巖溶水量為4萬m3的紫金泉水廠和10萬m3的興泰電廠，集中用水時對泉群造成極大影響。截至2009年，邢臺市區(qū)已形成兩個漏斗區(qū)，區(qū)中心水位每年下降均在1 m以上[8]。

3.3 下游采礦排水增加，泉水補給減少

隨著工業(yè)的發(fā)展，邢臺地區(qū)采礦業(yè)迅猛發(fā)展，由于水資源是工業(yè)發(fā)展的命脈，所以采礦業(yè)的發(fā)展使得采礦排水量不斷增加，尤其是鐵礦開采，在開采、加工過程中抽排了大量的巖溶水，由于技術(shù)和歷史原因，對采礦排水的管理和綜合再利用能力較差，造成大量采礦排水的浪費[10]，進而導致泉水的補給量減少。根據(jù)調(diào)查分析，近幾年來，邢臺市境內(nèi)的采礦排水量年均約7000萬～11000萬m3，約占泉域巖溶水可開采量的50%。如新城礦區(qū)年排水量4100萬m3，大部分排水順沙河古河道向下游流淌，形成20萬m2以上的水域；伍仲煤礦年均巖溶水排水量約500萬m3，在下游形成面積為140萬m2的濕地和湖泊。

3.4 上游泉域補給量減少

近年來，在邢臺市西部山區(qū)修建了8座大中型水庫，每個水庫定期存放定量的水，減少了對地下巖溶水的補給量。此外，在該市上游泉水補給的貧水區(qū)，如會寧、李村等鎮(zhèn)由于孔隙水疏干，多數(shù)居民生活和農(nóng)業(yè)用水改為使用巖溶地下水，在一定程度上也減少了對下游地區(qū)巖溶水的補給量。

4 百泉復涌治理對策

百泉復涌是多種內(nèi)部與外部因素綜合作用的結(jié)果，對其復涌原因進行深入探究，發(fā)現(xiàn)外部條件中當年降雨量比往年偏多，更重要的是地下水超采綜合治理項目的實施。調(diào)整、壓縮開采巖溶地下水量是治理地下水資源超采、實現(xiàn)百泉復涌的根本措施[5]。

4.1 從嚴管控，實行最嚴格水資源管理制度

不斷強化“三條紅線”的剛性約束力[11]，制定完備的水資源管理責任和考核機制，將水資源開發(fā)利用、節(jié)約和保護納入市、縣政府考核體系。強力推進水資源稅改革，發(fā)揮水資源稅杠桿作用，促進中鋼邢機軋輥、邢臺鋼廠、邢臺電廠等工業(yè)企業(yè)減采地下水；推進實施朱莊水庫南干渠、朱野灌區(qū)地表水改造工程，減少農(nóng)業(yè)地下水開采量。

4.2 高起點高標準規(guī)劃，分階段分年度實施

水生態(tài)修復[12]即采用各種保護措施，最大程度減慢水生態(tài)系統(tǒng)退化的速度，同時將已經(jīng)退化的水生態(tài)系統(tǒng)修復到人類可接受的、可自我維持穩(wěn)定的狀態(tài)，這是一項復雜的系統(tǒng)性工程。邢臺市水利部門科學統(tǒng)籌、周密謀劃，對百泉復涌做出總體規(guī)劃，并分步實施相關(guān)計劃。百泉復涌總體規(guī)劃分為近期、中期和遠期規(guī)劃，以百泉復涌為目標，從水源配置、節(jié)水管理到水生態(tài)修復的工程、技術(shù)、管理、制度等方面，從政策指導到體制機制創(chuàng)新、工程建設(shè)管理提出措施，從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整到生產(chǎn)力布局的安排謀劃，明確了“山、泉、湖、河、城”相融合的建設(shè)思路和任務，引導形成了“河泉連通”的現(xiàn)代水利發(fā)展新格局。

4.3 實施河道生態(tài)補水，增加巖溶水補給量

根據(jù)百泉巖溶水水位周期性動態(tài)變化情況，邢臺市每年汛前利用百泉流域上游的朱莊水庫、東石嶺水庫等向大沙河強滲漏帶進行補水，2015—2018年分別補水1000萬m3、37000萬m3、12000萬m3、12000萬m3，經(jīng)過4年連續(xù)補水有效保障了百泉水位回升。同時，在河北省實施引江生態(tài)補水工程，將南水北調(diào)中部分水源通過南水北調(diào)總干渠退水口門向七里河、白馬河以及市區(qū)的茶棚溝、圍寨河、小黃河補充生態(tài)水，2015—2018年分別補水580萬m3、100萬m3、1100萬m3、5700萬m3，有效促進了地下水位回升。

4.4 優(yōu)化水資源配置，實施地表水替代工程

多年來邢臺市平均水資源總量為14.6億m3，人均水資源占有量為220m3，低于河北省人均水資源占有量平均水平，屬于水資源極度缺乏地區(qū)[13]。由于水資源是工業(yè)發(fā)展的命脈，所以邢臺市現(xiàn)有水資源總量難以支撐當?shù)亟?jīng)濟社會的發(fā)展。近年來，邢臺市按照“優(yōu)先使用引江水、充分利用地表水、限制開采巖溶水”的原則，優(yōu)化水資源配置。首先抓開源，加快南水北調(diào)中線配套工程建設(shè)，利用引江水替代巖溶水每天約8萬m3，每年合計約3000萬m3，大大減少了巖溶水開采量。隨著長江水全部替換市區(qū)地下水，預計百泉地下水位可回升10m左右。同步推進受水區(qū)自備井關(guān)停工作，2015年以來累計關(guān)停市區(qū)自備井53眼。其次抓節(jié)流，大力推進節(jié)水型社會建設(shè)，重點實施工業(yè)企業(yè)節(jié)水技術(shù)改造和大中型灌區(qū)節(jié)水配套設(shè)施建設(shè)，通過引朱濟邢地表水工程，每年向城區(qū)企業(yè)輸送水庫水約1700萬m3替代巖溶水；鼓勵企業(yè)使用再生水，邢臺電廠、旭陽焦化等企業(yè)每年使用污水處理廠再生水1000萬m3以上，大大減少了對地下巖溶水的開采。

4.5 推進礦山改造升級，減少礦山疏干排水

百泉泉域上游灰?guī)r裸露帶和河谷滲漏段是泉水的主要補給區(qū)，補給區(qū)生態(tài)環(huán)境改善情況直接影響泉域水質(zhì)和水量。邢臺市強力實施礦山企業(yè)節(jié)水整改和產(chǎn)業(yè)升級，2015年以來累計淘汰關(guān)停礦山企業(yè)30家，對23家礦山企業(yè)實施帷幕注漿、充填采礦、回灌等節(jié)水保水措施，年減少礦山疏干排水約1000萬m3。同時，加快實施上游山區(qū)小流域治理，2015年以來累計治理水土流失總面積達202km2，有效保護了巖溶水補給區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

4.6 實施人工增雨工程，最大限度增加降水

降水是泉水最直接的補給源，在降水量較少的年份，有效利用天氣條件，通過建設(shè)人工影響天氣系統(tǒng)，開展人工增雨活動，一定程度上影響西部山區(qū)和山丘區(qū)的降雨量，增加對巖溶地下水的補給[5]。近幾年邢臺市加快建設(shè)標準化人工增雨作業(yè)，百泉泉域覆蓋范圍內(nèi)新增19個人工增雨作業(yè)點，在非汛期搶抓各種降水天氣過程，組織開展增雨作業(yè)，百泉補給區(qū)與周邊區(qū)域相比增加有效降水10%～15%。通過實施人工增雨工程，為百泉流域上游朱莊水庫、東石嶺水庫等向大沙河強滲漏帶進行補水提供了水源保障，有效促進了百泉泉域地下巖溶水位回升。

5 結(jié) 語

邢臺百泉泉域先后經(jīng)歷了從泉涌不息到間歇斷流，再到泉水復涌的過程。20世紀80年代后期邢臺市人口數(shù)量急增，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)等產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，對巖溶水的取用量日益增長，尤其是日取用水量較大的企業(yè)距離泉域較近時，形成地下水位漏斗區(qū)，由此出現(xiàn)泉水短期內(nèi)斷流的現(xiàn)象。近幾年，國家及地方政府部門充分認識到控制地下水超采、恢復良好水生態(tài)環(huán)境的重要性，制定并實行最嚴格的水資源管理制度、優(yōu)化水資源配置、實施河道和人工增雨補給地下水，對地下水超采進行綜合治理后，邢臺百泉又恢復了昔日泉水噴涌的景象。百泉復涌是一個復雜且漫長的工程，僅控制造成斷流的一個因素或治理一個方面很難達到預期理想的結(jié)果。因此，合理開發(fā)，高效利用，科學管理和節(jié)約水資源，并實施地下水超采綜合治理，是實現(xiàn)百泉復涌的有效途徑。