晉城市丹河流域水資源可持續(xù)利用的調(diào)查研究

裴雙保

（晉城市郭壁供水工程管理處 山西晉城048000）

1 水資源短缺成為制約丹河流域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要瓶頸

丹河在晉城市境內(nèi)河長128.6km，流域面積為2965km2，占全市國土面積的31.5%，包括城區(qū)、高平市的全部，以及澤州縣和陵川縣的大部。流域內(nèi)人口占全市總?cè)丝诘?0%以上；生產(chǎn)總值占全市的70%左右；耕地面積9.07萬hm2，占全市總耕地面積的48%。

丹河流域水資源總量為35003萬m3/a，可利用總量為20897萬m3/a，據(jù)預(yù)測，到2020年丹河流域的最小需水量為36262萬m3/a，可見流域總需水量遠(yuǎn)大于總可利用量，水資源明顯短缺。目前丹河流域90%以上的地層為漏水地層，地表產(chǎn)水量越來越少，且很難利用，大部分轉(zhuǎn)化為地下水，據(jù)統(tǒng)計流域可利用量20897萬m3/a中，地下水資源l6373萬m3/a，占總可利用量的78.4%，構(gòu)成流域供水的主要框架，其中巖溶水14128萬m3/a占可利用地下水的86.2%，可見巖溶地下水是支撐流域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要水源。

隨著近幾年經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，需水量越來越大，開采強(qiáng)度也越來越大，丹河流域的水資源出現(xiàn)了開采過度問題，可持續(xù)利用難度很大。高平、城區(qū)、澤州盆地由于過度開采，發(fā)生巖溶地下水區(qū)域水位下降等環(huán)境地質(zhì)問題，導(dǎo)致不得不叫停了流域巖溶水的開采。所以，水資源短缺已經(jīng)成為嚴(yán)重制約丹河流域社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸，科學(xué)開發(fā)利用丹河流域水資源是推動該流域社會經(jīng)濟(jì)科學(xué)發(fā)展的重大課題。

2 丹河水資源可持續(xù)利用的途徑

據(jù)市水資辦統(tǒng)計，到2007年丹河流域巖溶水的總開采量為7155萬m3/a，只占可開采量的51%。為什么實際利用量僅達(dá)評價量的51%，就產(chǎn)生了超采問題？應(yīng)該如何確保流域水資源的可持續(xù)利用以支撐流域社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展？為此，我們深入廣泛地調(diào)查了丹河流域的自然地理和水文地質(zhì)條件及其水資源開發(fā)利用的歷史和現(xiàn)狀，認(rèn)為流域水資源可持續(xù)利用的途徑如下：

1）開發(fā)利用中寒武巖溶水

所謂巖溶水就是指富存和移運(yùn)在可溶巖石（即石灰?guī)r）中的水。丹河流域的巖溶水分為中奧陶巖溶水（以下統(tǒng)稱中奧水）和中寒武巖溶水（以下統(tǒng)稱中寒武水）。

中奧水和中寒武水是互相聯(lián)系又相對獨(dú)立的兩層水，兩層水的徑流區(qū)基本相同，都是沿太行山背斜西翼，由東向西流入由高平至市區(qū)的南北向斷陷匯水盆地后，受晉獲斷裂帶的阻水，再轉(zhuǎn)而沿盆地向南流向郭壁泉和三姑泉。中奧水的補(bǔ)給區(qū)在高平、澤州的東部和陵川的西部，排泄區(qū)在臺北泉、白洋泉和郭壁泉一帶，泉水總量為1.8m3/s；中寒武水的補(bǔ)給區(qū)在陵川的東部和澤州縣的東南部，排泄區(qū)在澤州縣的郭峪至三姑泉一帶，泉水總量為3.9m3/s。在對中奧水和中寒武水進(jìn)行分層可利用量的評價后，得出中奧水的可利用量為6600萬m3/a，中寒武水的可持續(xù)利用總量為8000萬m3/a，要多于中奧水。

前述的“丹河流域巖溶水總開采量”指的是中奧水和中寒武水的總和，但目前，大量開發(fā)利用的是中奧水，中寒武水尚未開發(fā)利用，即7155萬m3/a的巖溶水全部出于中奧水，已超出其可利用6600萬m3/a總量的1.08倍，已超采。這就是為什么巖溶水開發(fā)利用只達(dá)可利用總量的51%，就出現(xiàn)超采現(xiàn)象的原因。因此，要充分開發(fā)利用巖溶水就必須開發(fā)利用中寒武水，這是丹河流域水資源可持續(xù)利用的根本途徑。

如何開發(fā)利用中寒武水？經(jīng)過調(diào)研，我們認(rèn)為中寒武水是疊置于中奧水之下的一層水，分布面積大于中奧水，且中寒武水的主要排泄口三姑泉，泉口已被河南省修建的青天河水庫所淹沒，無法在泉口開發(fā)利用。因此，中寒武水的開發(fā)利用方式不能泉采只能井采，應(yīng)與中奧水的開發(fā)利用方式一樣在整個丹河流域進(jìn)行，而不應(yīng)局限于近泉口開發(fā)。全流域開發(fā)寒武水的益處：①可擴(kuò)大開采量。由于兩巖溶水的隔水底板，在高平—南村的構(gòu)造盆地內(nèi)洼下，在河西—郭峪一線又蹺起，形成一個形似地下水庫的匯水盆地，其庫容約在9億m3左右，對巖溶地下水起到很好的調(diào)節(jié)作用，可使流域內(nèi)巖溶水的開采量大于近泉口開發(fā)的開采量。②可降低運(yùn)行成本。在流域開發(fā)比在近泉口開發(fā)，提水揚(yáng)程可減少400m左右，可降低提水成本。③可實現(xiàn)開發(fā)與利用的直接對接，縮短開發(fā)周期。

開發(fā)寒武水的當(dāng)務(wù)之急，是盡快開展全流域的中寒武水詳勘工作，為全流域開發(fā)做好前期工作。

2）提回郭壁水，以緩解流域中奧水的超采

郭壁水源地，現(xiàn)有可供城市用水1500萬m3/a，改擴(kuò)建后城市用水可供量為3000萬m3/a，而目前根據(jù)需要實際供水僅265萬m3/a，還有很大潛力，充分發(fā)揮郭壁的供水能力，是緩解流域水資源短缺最快、最省、最有效的措施，可取得立竿見影的效果。

3）回灌涵養(yǎng)中奧水，增加其可采量

在中奧巖溶水補(bǔ)給區(qū)，修筑回灌庫攔蓄洪水回灌地下水。依據(jù)地形地貌和水文地質(zhì)條件，可在上述地區(qū)規(guī)劃14座回灌庫，總有效庫容可達(dá)3328萬m3，可控制積水面積464.7km2，可增加中奧水補(bǔ)給量2350萬m3/a。同時，在中奧巖溶水補(bǔ)給區(qū)的溝壑地帶修閘谷坊，建水土保持骨干壩，在坡面上覆蓋植被，攔蓄地表水和加大降雨入滲量，建設(shè)人工天然混合補(bǔ)給系統(tǒng)，據(jù)有關(guān)資料，可使降雨入滲系數(shù)由0.2提高到0.26，經(jīng)初步規(guī)劃，搞好400km2涵養(yǎng)水源的水土保持治理，可回灌地下水1450萬m3/a。兩項共計可增加可采量近3000萬m3/a。

4）充分利用淺中層水

丹河流域淺中層水的天然資源量為5334萬m3/a，可采量為2245萬m3/a，近年來由于優(yōu)質(zhì)巖溶水的大量開發(fā)，放棄了對淺中層水的利用，形成閑置淺中層水不用，而競相開發(fā)中奧水的局面。其實淺中層水完全可用于農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)用水，應(yīng)加以充分利用。

同時，由于采煤塌陷裂縫的影響，使流域內(nèi)的煤系地層（1300km2左右）的降雨入滲系數(shù)大大增加，參照有關(guān)資料分析，丹河流域煤系地層的入滲系數(shù)至少可達(dá)0.14左右，據(jù)此估計現(xiàn)淺中層水的天然資源量已增加到10668萬m3/a，以0.6的利用系數(shù)計，淺中層水的可利用量可達(dá)6400萬m3a，這是一筆非?？捎^的資源。因淺中層水與巖溶水之間有一層穩(wěn)定的區(qū)域隔水底板，阻止了淺中層水向巖溶水的補(bǔ)給，它不會轉(zhuǎn)變?yōu)閹r溶水，如不加利用就是浪費(fèi)。利用淺中層水的方式有三種：其一是利用現(xiàn)有的淺中層井供工農(nóng)業(yè)用水；其二是利用采煤排水；其三是利用煤礦采空區(qū)蓄積的地下水。據(jù)流域煤田區(qū)的3號和15號煤層底板等值線圖顯示，在煤田區(qū)有很多低洼地帶，采空后就是天然的地下水庫，其庫容有的可達(dá)百萬立方米，可以很好地調(diào)節(jié)淺中層水，使之得以充分利用。

5）外流域調(diào)水

從沁河流域調(diào)水至丹河流域的張峰水庫項目，樞紐工程已完成，其配套的輸水工程也即將完工，此項跨流域調(diào)水工程可向丹河流域調(diào)水7500萬m3/a。

6）污水資源化，實施循環(huán)用水

城市生活及工業(yè)廢污水，是一種潛在的再生水資源，具有量大、集中、穩(wěn)定、保證率高的特點，經(jīng)過處理后可回用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、市政生態(tài)等中水領(lǐng)域。根據(jù)晉城市建設(shè)節(jié)水型社會規(guī)劃預(yù)測，到2020年污水可利用量將達(dá)到5276萬m3/a，這是一項不可小視的水資源，因此，變廢（污水）為寶，是水資源可持續(xù)利用的又一重要途徑。

在丹河流域污水資源化，實施循環(huán)用水，主要有分散和集中兩種方式。分散處理回用方式，是以廠礦和生活小區(qū)為單位進(jìn)行污水處理和回用，如流域內(nèi)的蘭花司徒化肥廠、晉豐化工、天脊化工、天澤永豐、天澤煤化、蘭花能源煤化工等企業(yè)都建成了本廠的終端污水處理站，采用A/O+MBR的處理工藝對污水進(jìn)行了處理，出水水質(zhì)可達(dá)中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，同時又配套建成中水回用站，采用活性碳過濾+反滲透處理技術(shù)，回水水質(zhì)可達(dá)到一級脫鹽水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，使回用率達(dá)到66%，基本實現(xiàn)了污水零排放，并使單位產(chǎn)品用水量降為省定額60%左右。這種源頭處理回用方式，處理與回用直接對接，既消除了污水匯流對環(huán)境的污染，又便于管理，效益好，應(yīng)廣泛推廣。集中處理回用的方式，是將很多單位廠礦住宅小區(qū)甚至是一個城鎮(zhèn)的生活和工業(yè)污水匯集起來，進(jìn)行集中處理和回用。如晉城污水處理廠，就將市區(qū)的污水匯集到一起集中處理，處理能力7.5萬m3/a，處理后的出水供春光熱電廠冷卻用水和市區(qū)兩河生態(tài)用水，將來還可作為市區(qū)中水水源。

7）建設(shè)清、中水兩套供水系統(tǒng)，實行分質(zhì)供水

各類用水戶對水質(zhì)的要求是不同的，供水系統(tǒng)也應(yīng)有不同標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)的水，滿足各類用戶的需求，這樣才能合理利用水資源，實現(xiàn)資源利用的最大化，提高水資源的利用效益?，F(xiàn)行的單一的清水供水管網(wǎng)系統(tǒng)，嚴(yán)重制約著污水經(jīng)處理后的中水利用。為此，當(dāng)前急需建設(shè)從用戶到中水水源間的中水供水管網(wǎng)，形成清水和中水兩套并列運(yùn)行的供水管網(wǎng)系統(tǒng)，按生活和生產(chǎn)需要分清水和中水兩種水質(zhì)供水。晉城市已開始此項工作，市區(qū)中水骨干管道已開始鋪設(shè)，但建設(shè)中水管網(wǎng)系統(tǒng)是一項龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需政府協(xié)調(diào)各部門緊密配合，根據(jù)規(guī)劃建立規(guī)章、明確職責(zé)、分期實施。新開工建設(shè)的市政供水管道應(yīng)按清、中兩套供水管道布置，新的居民建筑的供水和用戶管網(wǎng)也應(yīng)按清、中兩套管路設(shè)置，以加快中、清管網(wǎng)供水系統(tǒng)的實施。這樣，可以促進(jìn)污水處理和中水回用，保護(hù)水環(huán)境實現(xiàn)循序循環(huán)用水，使水資源得以持續(xù)利用。

8）建設(shè)骨干輸水管網(wǎng)，實施水資源的應(yīng)急調(diào)度

流域內(nèi)水源工程小且分散，同時各用戶有各自的需水高峰期和用水低谷期，供水與用水不對應(yīng)，流域內(nèi)常發(fā)生有的地區(qū)水源沒用戶，有的地區(qū)用戶沒水用。如果像供電網(wǎng)一樣，供水也建成跨地區(qū)的供水網(wǎng)，就可利用地區(qū)間的互補(bǔ)實現(xiàn)水資源的削峰填谷調(diào)度，充分利用和應(yīng)急調(diào)度水資源，大大提高供水保證率，使有限的水資源滿足更多的用戶需求，提高水資源的利用率。建議從高平唐莊—巴公渠頭—高都—市區(qū)—南村，建設(shè)流域的南北縱向骨干輸水管道（總長45km），就可把張峰水庫調(diào)水工程與任莊水庫、郭壁供水工程等骨干水源及沿途的水源井連成一體，同時，可分別在高平市區(qū)、河西鎮(zhèn)、渠頭、高都、北石店、市區(qū)和南村建七條東西向的橫向輸水管道（全長80km左右），這樣一縱七橫的輸水管網(wǎng)就可把流域內(nèi)的大部分水源連接起來，進(jìn)行削峰填谷的應(yīng)急水源調(diào)度。

如上述幾項開源節(jié)流措施全部落實，丹河流域可獲得天然巖溶水開采量14600萬m3/a，回灌增加開采量3000萬m3/a，淺中層水開采量（包括采煤排水利用量）6400萬m3/a。外調(diào)張峰水7500m3/a，污水處理后的中水資源5276萬m3/a，地表水4524萬m3/a，共計可利用水資源總量為4.13億m3/a?？蓾M足2020年流域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水的需求。

3 丹河水資源可持續(xù)利用的社會保障

1）建設(shè)節(jié)水型社會是水資源可持續(xù)利用的根本保障

建設(shè)節(jié)水型社會，逐步探索出一條以城鎮(zhèn)廢水、礦坑水利用和煤化工、電力高耗水企業(yè)節(jié)水改造為重點，統(tǒng)籌兼顧生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水的節(jié)水之路，對于保障晉城市經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展和改善水環(huán)境具有十分重要的意義。為此，晉城市編制了節(jié)水型社會建設(shè)規(guī)劃，開展了節(jié)水型社會建設(shè)，多年來采用節(jié)水工藝、節(jié)水設(shè)備、節(jié)水器具，普及節(jié)水科技，提高大眾的節(jié)水意識，將節(jié)水引深到社會經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，進(jìn)行最廣泛的節(jié)水，取得了很大成績。如晉城市煤化工產(chǎn)業(yè)在2007年的萬元產(chǎn)值取水量為93m3左右，通過大力開展節(jié)水改造和廢水深度處理回用，至2009年萬元產(chǎn)值取水量平均降低為53.7m3，如果全面采用廢水分類處理、分質(zhì)供水、循序循環(huán)用水和終端污水深度處理回用，實現(xiàn)節(jié)水意義上的零排放，還可在2009年的基礎(chǔ)上再節(jié)水20%，使節(jié)水率達(dá)到原設(shè)計用水量的50%。如果市煤化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步升級換代，淘汰固定床氣化工藝，采用氣流床或氣化床工藝，淘汰水冷工藝，采用空冷技術(shù)，則晉城市煤化工的萬元產(chǎn)值取水量可像電力行業(yè)一樣，完全摘掉高耗水企業(yè)的帽子，擴(kuò)大行業(yè)發(fā)展的空間。

2）建立水資源統(tǒng)一管理體制，是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的制度保障

水資源的可持續(xù)利用，主要在于投資支持和對流域水資源的深入研究勘測、統(tǒng)一規(guī)劃、全面開發(fā)、科學(xué)利用。要做好流域水資源的合理開發(fā)、全面治理、涵養(yǎng)保護(hù)、循序循環(huán)節(jié)約用水工作，實現(xiàn)地表水、地下水、再生水、礦坑水的統(tǒng)一配置，就必須對水資源實行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理。為此，首先須改革現(xiàn)存的“條塊分割”、“城鄉(xiāng)分割”的管理體制，變多龍管水為一龍管水，成立市縣水務(wù)局，建立水務(wù)管理體系。國內(nèi)的很多大中城市在建立水務(wù)統(tǒng)一管理體系中取得了很好的效果。希望晉城市盡早進(jìn)行此項改革，以利晉城市水資源的可持續(xù)利用。