龍子祠泉域巖溶水資源評(píng)價(jià)及保護(hù)研究

王紅全，張志祥

（1.臨汾市汾西水利管理局，山西 臨汾 041000；2.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024）

我國(guó)巖溶水蘊(yùn)藏豐富，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，巖溶水天然資源量約占地下水資源量的1/4[1]。巖溶水在我國(guó)城市和工業(yè)基地供水中占有重要地位，全國(guó)1/4以上城市利用巖溶水作為供水水源。其中，北方如濟(jì)南、太原、焦作、徐州、淄博、棗莊等許多城市，均以裂隙巖溶水作為主要供水水源[2-3]。山西作為我國(guó)北方巖溶地下水分布最廣泛的省份之一，形成了眾多流量相對(duì)穩(wěn)定的巖溶泉及相應(yīng)的泉域，其中原始流量大于1 m3/s的巖溶大泉19處[4]。龍子祠泉作為19處巖溶大泉之一，多年的泉水開(kāi)發(fā)為臨汾市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)。近年來(lái)，由于受自然及人為因素的影響，龍子祠泉域巖溶水資源發(fā)生了很大變化，泉水遭受污染[5]，泉流量衰減[6]，保護(hù)龍子祠泉域巖溶水資源以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開(kāi)采迫在眉睫。因此，龍子祠泉域巖溶水資源評(píng)價(jià)及保護(hù)研究對(duì)巖溶水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用具有非常重要的意義。本文采用排泄量法和理論頻率法分別對(duì)龍子祠泉域巖溶水天然資源量和可開(kāi)采資源量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的保護(hù)對(duì)策，以期為龍子祠泉域巖溶水資源合理開(kāi)發(fā)利用提供參考。

1 泉域概況

龍子祠泉位于臨汾市西南13 km西山山前，泉水出露于西山與臨汾盆地交接處的坡積物中，由南池、北池和東池3個(gè)泉組組成，為構(gòu)造侵蝕溢流泉，屬非全排型泉。泉群出露面積 0.12 km2，泉水大多以散流形式溢出地表。泉域?qū)俅箨懶园敫珊禋夂?，四季分明，區(qū)內(nèi)多年平均氣溫9℃～14℃，多年平均降雨量583.8 mm，且多集中在7—9月，約占全年降水量的60%以上。泉域內(nèi)主要含水層為寒武系、奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙水和新生界砂礫層孔隙水。泉域巖溶地下水的補(bǔ)給主要為大氣降水入滲，其次為碎屑巖側(cè)向或垂向間接入滲。泉域面積2250 km2，跨堯都、襄汾、鄉(xiāng)寧、洪洞、蒲縣和隰縣6縣（市、區(qū)），為汾西灌區(qū)和臨汾市工業(yè)及城市生活的重要水源。

2 巖溶水資源量評(píng)價(jià)

2.1 天然資源量

天然資源量是指在天然條件或人為開(kāi)采狀態(tài)下，巖溶泉域從外界獲得的有補(bǔ)給保證的水量，其數(shù)量以巖溶泉域各項(xiàng)補(bǔ)給量總和的多年平均值表示。根據(jù)水均衡原理，在天然狀態(tài)下，巖溶泉域多年補(bǔ)給量大體等于多年排泄量，可用排泄量的多年平均值代替，故采用排泄量法計(jì)算龍子祠泉域巖溶水天然資源量。龍子祠泉為非全排型的山前斷裂溢流巖溶大泉，其排泄量由泉口出流量、巖溶水地下側(cè)向排泄量及人工巖溶井開(kāi)采量之和組成。

據(jù)1955—2007年泉流量實(shí)測(cè)資料，龍子祠泉多年平均流量5.018 m3/s。文獻(xiàn)[7]根據(jù)1/200 000地下水等水位線圖和山前抽水試驗(yàn)成果計(jì)算得出，1956—2000年平均側(cè)向排泄量為1.303 m3/s。另?yè)?jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，龍子祠泉域多年巖溶井平均開(kāi)采量0.144 m3/s。經(jīng)計(jì)算，龍子祠泉域巖溶水天然資源量為6.465 m3/s。

2.2 可開(kāi)采資源量

可開(kāi)采資源量是指經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行和利用后不致造成地下水位持續(xù)下降、水質(zhì)惡化等條件下的多年平均地下水可利用量。龍子祠泉域巖溶水地下側(cè)向排泄量在泉域內(nèi)很難開(kāi)發(fā)，一經(jīng)開(kāi)采，泉水流量就會(huì)削減，實(shí)質(zhì)上開(kāi)采的仍是龍子祠泉水。為保持環(huán)境平衡，這部分水量不作為泉域內(nèi)可利用水量。因此，泉域地下水可利用量只考慮有保證的泉水流量。

本文采用理論頻率法計(jì)算可開(kāi)采資源量。將系列泉流量按從大到小的順序排列，計(jì)算出不同資源量對(duì)應(yīng)的頻率，再求出系列離差系數(shù)Cv，并令偏態(tài)系數(shù)Cs=2～5 Cv，查皮爾遜Ⅲ型頻率曲線的模比系數(shù)KP值表，即可得出不同保證率下的KP值，乘以多年平均流量后，可求得不同保證率下的可開(kāi)采資源量。本次以95%保證率下的可開(kāi)采資源量作為龍子祠泉域的可開(kāi)采資源量。經(jīng)計(jì)算，求得 Cv為 0.23，Cs為 0.46～1.15。經(jīng)過(guò)配線，取Cs=2 Cv，查皮爾遜Ⅲ型頻率曲線的模比系數(shù)KP值表得出95%保證率下的KP值為0.655，評(píng)價(jià)得出龍子祠泉域可開(kāi)采資源量為3.29 m3/s。

3 保護(hù)對(duì)策

3.1 完善水資源保護(hù)地方立法

新《水法》充分體現(xiàn)了水資源統(tǒng)一管理和可持續(xù)利用的原則，增加、充實(shí)了水資源保護(hù)內(nèi)容和條款，為依法保護(hù)水資源提供了法律保障。龍子祠泉域水行政部門應(yīng)以新《水法》為指導(dǎo)，盡快頒布和實(shí)施重要供水水源地水資源保護(hù)辦法、取水許可管理水資源保護(hù)實(shí)施細(xì)則等，完善水資源保護(hù)行政法規(guī)體系，加強(qiáng)水政水資源保護(hù)執(zhí)法體系，對(duì)水資源利用與保護(hù)行為實(shí)施有效監(jiān)控，并依法查處重大水資源污染和破壞事件。

3.2 建立巖溶水環(huán)境保護(hù)區(qū)

根據(jù)龍子祠泉水資源特征及環(huán)境條件，結(jié)合泉域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，針對(duì)水資源保護(hù)方面存在的突出問(wèn)題，以科學(xué)的規(guī)劃為依據(jù)，建立巖溶水環(huán)境保護(hù)區(qū)，以有效遏制泉水流量衰減及水污染，保證泉域內(nèi)有限的巖溶水資源可持續(xù)利用。

3.3 建立合理的巖溶地下水資源開(kāi)發(fā)體系

龍子祠泉域巖溶水資源合理開(kāi)發(fā)體系應(yīng)包括三部分：一是巖溶水資源開(kāi)發(fā)程度必須嚴(yán)格限制在泉域允許開(kāi)發(fā)限度內(nèi)，以保證泉域生產(chǎn)、生活用水得到滿足；二是巖溶水資源開(kāi)發(fā)利用方式必須朝著減少水資源的無(wú)效損耗，即提高水資源開(kāi)發(fā)效率方向發(fā)展；三是拓寬傳統(tǒng)水資源開(kāi)發(fā)范圍，開(kāi)發(fā)替代性水資源。

3.4 加強(qiáng)巖溶深井管理

統(tǒng)一建立巖溶深井的技術(shù)檔案，對(duì)新開(kāi)的深井進(jìn)行地質(zhì)、環(huán)境論證，建立審批手續(xù)。同時(shí)加強(qiáng)環(huán)境水文地質(zhì)監(jiān)測(cè)，對(duì)生產(chǎn)井進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，以掌握地下水水質(zhì)污染動(dòng)態(tài)，監(jiān)測(cè)環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，防止巖溶塌陷。

3.5 實(shí)行泉域巖溶水資源統(tǒng)一管理

首先成立能夠真正行使管理職責(zé)的泉域管理機(jī)構(gòu)，其次完成泉域巖溶水資源使用權(quán)的各級(jí)初始分配，并建立完善的計(jì)量、監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)，對(duì)取用水部門實(shí)行取用水和排污的總量控制。以此為基礎(chǔ)，對(duì)泉域巖溶水資源實(shí)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一發(fā)放取水許可證、統(tǒng)一征收水資源費(fèi)、統(tǒng)一管理水量與水質(zhì)。

3.6 加強(qiáng)泉域巖溶水資源合理配置

龍子祠泉域要以巖溶水資源為中心進(jìn)行發(fā)展指標(biāo)的全面平衡。泉域發(fā)展規(guī)劃和生產(chǎn)力布局要以巖溶水資源的安全供給與可持續(xù)利用為基本前提，兼顧除害與興利、當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)、局部與全局，進(jìn)行社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水與生態(tài)環(huán)境用水的合理分配，并堅(jiān)決貫徹執(zhí)行。

3.7 加強(qiáng)采煤排水管理

由于現(xiàn)有的采煤方式破壞了原有煤系含水層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，造成了含水層的疏干，破壞了巖溶水原有的平衡狀態(tài)。煤炭開(kāi)采對(duì)水資源環(huán)境帶來(lái)的一系列問(wèn)題已影響到人民生活及社會(huì)經(jīng)濟(jì)多方面。因此，貫徹煤水并重、全面規(guī)劃、統(tǒng)一布局、合理開(kāi)發(fā)、綜合利用的方針，做到既合理開(kāi)發(fā)煤炭資源，又保護(hù)水資源環(huán)境，把煤炭、水資源、地質(zhì)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的研究有機(jī)結(jié)合起來(lái)，匯集各部門優(yōu)勢(shì)，對(duì)保護(hù)龍子祠泉域巖溶水資源具有十分重要的意義。

3.8 建立水資源污染防治制度

依據(jù)《水污染防治法》，結(jié)合相關(guān)政策法規(guī)，加大對(duì)污水的治理力度，興建大型工業(yè)廢水處理廠，使其達(dá)標(biāo)排放并可回收利用，提高水的重復(fù)利用率，減少污染源。同時(shí)有計(jì)劃地對(duì)泉域生活飲用水源地建立不同級(jí)別的水源保護(hù)區(qū)和有效的保護(hù)制度。對(duì)排污企業(yè)進(jìn)行全面治理，實(shí)行污染物總量控制排放制度，努力做好污水資源化，促進(jìn)水環(huán)境的改善。

[1] 袁道先，朱德浩，翁金桃，等.中國(guó)巖溶學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社，1994：1-35.

[2]中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)巖溶地質(zhì)專業(yè)委員會(huì).中國(guó)北方巖溶和巖溶水[M].北京：地質(zhì)出版社，1982：l-23.

[3] 劉建立，朱學(xué)愚，錢孝星.中國(guó)北方裂隙巖溶水資源開(kāi)發(fā)和保護(hù)中若干問(wèn)題的研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2000，74（4）：344-351.

[4] 韓行瑞，魯榮安，李慶松，等.巖溶水系統(tǒng)[M].北京：地質(zhì)出版社，1993：3-7.

[5] 趙慧斌.龍子祠泉巖溶水污染成因及防治對(duì)策[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2006，16（17）：179-180.

[6] 葉海東.龍子祠泉巖溶水流量衰減原因及防治對(duì)策 [J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2006，16（15）：148-149.

[7] 高波.臨汾市巖溶泉水資源量評(píng)價(jià)及保護(hù) [J].地下水，2005，27（5）：339-341.