北部灣潿洲島水問(wèn)題與水戰(zhàn)略研究

農(nóng)衛(wèi)紅 李傳科 劉昌軍

（1.廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，530023，南寧；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，100038，北京）

潿洲島是我國(guó)北部灣地區(qū)最大的島嶼，是我國(guó)最大最年輕的火山島，其生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、旅游資源豐富，被《中國(guó)國(guó)家地理》雜志評(píng)為“中國(guó)最美的海島”。

潿洲島距廣西北海市21海里（1海里=1.852 km），陸地面積24.98 km2。2013年，潿洲島戶籍人口17 050人，常住人口11 343人，旅游高峰期日上島游客近萬(wàn)人。潿洲島經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)為主，兼有少量工業(yè)。潿洲島農(nóng)業(yè)主要是種植業(yè)和畜牧業(yè)，現(xiàn)有耕地面積7 850畝（1畝=1/15 hm2）。根據(jù)《北海潿洲島旅游區(qū)發(fā)展規(guī)劃》《潿洲島旅游區(qū)（鎮(zhèn)）總體規(guī)劃》，至2020年，潿洲島將建成國(guó)內(nèi)一流、國(guó)際知名的生態(tài)休閑度假海島。

潿洲島作為一個(gè)孤立島嶼，淡水資源缺乏，目前島上供水全部取用地下水。長(zhǎng)期以來(lái)，水資源短缺一直是潿洲島發(fā)展的瓶頸，旅游旺季生活用水常出現(xiàn)停水、限供現(xiàn)象，水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后成為海島建設(shè)的短板。究竟島上有多少淡水資源可以利用，可以支撐多少人口在島上生活，地下水是否已超采，是否需要采取跨海輸水或者海水淡化措施等，一直是困擾決策者的問(wèn)題。為破解上述水問(wèn)題，加快推進(jìn)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院承接了潿洲島水資源保護(hù)與利用規(guī)劃任務(wù)，并聯(lián)合中國(guó)水利水電科學(xué)研究院開(kāi)展地下水專(zhuān)題研究。

一、潿洲島地表水資源調(diào)查評(píng)價(jià)

潿洲島地處亞熱帶海洋性氣候區(qū)。據(jù)潿洲島氣象站資料統(tǒng)計(jì)，多年平均年降雨量1 373 mm，多在635.8～2 405 mm之間，最大年際值差3.78倍；年內(nèi)分布不均，其中5—10月降雨量占全年的83%左右，多年平均年蒸發(fā)量1 810 mm。島上最大溪流為西角溝，集水面積6.0 km2，建有?。?）型水庫(kù)潿洲水庫(kù)，水庫(kù)有效庫(kù)容187萬(wàn)m3；還有北港等7條溪溝，連續(xù)特枯水年曾出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。

由于島上沒(méi)有水文測(cè)站，經(jīng)分析選用距島較近的西塘水文站（位于北海市南流江一級(jí)支流馬江上）作為水文參證站，該站集水面積192 km2，多年平均年降雨量為1 660 mm。采用水文比擬法，經(jīng)降雨徑流修正后，推求得潿洲島多年平均徑流深為659 mm，多年平均地表水資源量1 647萬(wàn)m3，人均占有水資源量不足1 000 m3，遠(yuǎn)低于全國(guó)人均2 200 m3、廣西人均4 359m3的水平，屬嚴(yán)重缺水地區(qū)。

目前水庫(kù)及主要溪溝水質(zhì)達(dá)不到Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，主要超標(biāo)因子為有機(jī)污染物。

二、地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)

潿洲島是四面環(huán)海的獨(dú)立水文地質(zhì)單元，其地下淡水是一個(gè)“漂浮”在海水之上的透鏡體，長(zhǎng)軸為5 000 m，短軸為250 m。降雨是潿洲島地下水資源唯一自然補(bǔ)給源，雨水下滲進(jìn)入上部空隙發(fā)育的火山巖形成潛水，經(jīng)中間有阻水能力的黏土質(zhì)半透水層，進(jìn)入下部碎屑巖層形成承壓水。地下水主要水源地水質(zhì)優(yōu)良。

潿洲島上設(shè)有地下水水位專(zhuān)用監(jiān)測(cè)井12眼，監(jiān)測(cè)有2002—2013年共12年歷年逐月水位埋深資料。根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析，地下水水位整體呈緩慢下降趨勢(shì)，水位平均下降約1.57 m，其中平頂山水廠周邊地下水下降較明顯，2002—2013年水位下降2.09～3.02 m，已經(jīng)在平頂山區(qū)域形成地下水漏斗，說(shuō)明在目前地下水開(kāi)采條件下，潿洲島內(nèi)的地下水水位已呈現(xiàn)超采現(xiàn)象。

本次采用非飽和地下水滲流有限元分析模型，結(jié)合水文地質(zhì)、氣象資料，建立了潿洲島地下水分析的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)潿洲島近15年地下水動(dòng)態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。利用現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的不同土層的土樣和室內(nèi)非飽和參數(shù)的分析，對(duì)潿洲島降雨入滲過(guò)程和地下水動(dòng)態(tài)變化特征、水資源量進(jìn)行了精細(xì)數(shù)值模擬研究。通過(guò)模型計(jì)算，得到不同用水方案下的地下水水位及流場(chǎng)的時(shí)空相應(yīng)狀況。地下水動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)期為2013—2022年，計(jì)10年。現(xiàn)狀開(kāi)采方案為4 080 m3/d，經(jīng)模型計(jì)算得潿洲島降雨入滲補(bǔ)給量為11 300 m3/d（年補(bǔ)給量412萬(wàn)m3），其中弱透水層補(bǔ)給承壓含水層水量為5 031 m3/d（年補(bǔ)給量184萬(wàn)m3），漏斗區(qū)潛水含水層下滲補(bǔ)給量為1 543 m3/d（年補(bǔ)給量56萬(wàn)m3）。根據(jù)水均衡原理，現(xiàn)狀開(kāi)采條件下，在保持承壓含水層儲(chǔ)存量不變情況下，地下承壓含水層最大可開(kāi)采資源量為5 031 m3/d（年最大可開(kāi)采量184萬(wàn)m3）。弱透水含水層的蒸發(fā)量、排泄量和現(xiàn)狀儲(chǔ)存量為6 269 m3/d（229萬(wàn)m3/a），該部分為地表水與地下水資源重復(fù)計(jì)算量。

本次模型計(jì)算結(jié)果與2000年廣西地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站編制的《北海市潿洲島地下水資源詳查及開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃報(bào)告》成果相比，潿洲島地下水年補(bǔ)給資源量和可開(kāi)采量成倍下降，與潿洲島出現(xiàn)的地下水超采實(shí)際相符，揭示了該島水循環(huán)規(guī)律，可為今后地下水資源保護(hù)與合理開(kāi)發(fā)利用提供更科學(xué)的支撐。

三、水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2013年，潿洲島總供水量為111.89萬(wàn)m3，其中供生活68.54萬(wàn)m3，供工業(yè)40.15萬(wàn)m3，供農(nóng)業(yè)3.2萬(wàn)m3，全部取自地下水?，F(xiàn)狀潿洲島水資源開(kāi)發(fā)利用程度6.4%，現(xiàn)狀人均年用水量86.2 m3，遠(yuǎn)低于全區(qū)平均水平653 m3。經(jīng)測(cè)算全島2013年現(xiàn)狀基準(zhǔn)年缺水量44.6萬(wàn)m3，工程性缺水與資源性缺水并存。

潿洲島現(xiàn)狀水資源開(kāi)發(fā)利用存在的主要問(wèn)題：水資源時(shí)空分布不均，水利工程調(diào)蓄能力不足，造成枯水期和旅游高峰期工程性缺水；地表水資源保護(hù)不力，唯一的水庫(kù)潿洲水庫(kù)由于水質(zhì)較差，至今沒(méi)有發(fā)揮供水效益；水資源配置不合理，過(guò)量開(kāi)采地下水，形成地下水漏斗，局部出現(xiàn)海水入侵現(xiàn)象。

四、水資源合理配置方案研究

根據(jù)《北海潿洲島旅游區(qū)發(fā)展規(guī)劃》（2010—2020年）和《潿洲島旅游區(qū)（鎮(zhèn)）總體規(guī)劃（2011—2025年）》，預(yù)測(cè)潿洲島近期2020年，最高日用水人口2.81萬(wàn)人，其中最高日旅游度假人口1.0萬(wàn)人；遠(yuǎn)期2030年，最高日用水人口為3.0萬(wàn)人，其中最高日旅游度假人口1.0萬(wàn)人。

根據(jù)有關(guān)規(guī)程規(guī)范以及地方用水定額標(biāo)準(zhǔn)，采用單位人口綜合用水量指標(biāo)、單位用地綜合用水量指標(biāo)和分類(lèi)預(yù)測(cè)法3種方法分析預(yù)測(cè)需水量，并考慮用水人數(shù)高峰出現(xiàn)在夏季7—8月份的旅游旺季，與水源豐水季節(jié)匹配度較高，因此規(guī)劃時(shí)提出分旺季、淡季進(jìn)行水資源供需分析，使水資源承載力分析結(jié)論更真實(shí)可信。經(jīng)綜合分析，推薦2030年集中供水規(guī)模1.50萬(wàn)m3/d，詳見(jiàn)表1。規(guī)劃水平年水資源配置方案見(jiàn)表2。

規(guī)劃近期開(kāi)展?jié)匏畮?kù)綜合治理，以達(dá)到供水水源水質(zhì)要求。經(jīng)水量平衡計(jì)算，考慮溪溝徑流回收和水庫(kù)擴(kuò)容33萬(wàn)m3等措施后，潿洲水庫(kù)日均可供水量為0.62萬(wàn)m3/d，但為了保護(hù)地下水，優(yōu)先使用地表水，充分利用豐水期棄水，潿洲水庫(kù)水廠最高日供水規(guī)模按1.50萬(wàn)m3/d建設(shè)。地下水源經(jīng)合理布井，基本維持現(xiàn)狀供水規(guī)模。

2030年潿洲島水資源開(kāi)發(fā)利用率為20.9%，表明在控制登島旅游人數(shù)、不發(fā)展工業(yè)企業(yè)的前提下，充分考慮潿洲水庫(kù)、島內(nèi)溪溝基流回收，合理開(kāi)采地下水，有效利用中水，合理配置水資源，加強(qiáng)水資源管理保護(hù)，倡導(dǎo)節(jié)約用水，潿洲島水資源能夠滿足規(guī)劃水平年全島用水需求。

表1 潿洲島需水預(yù)測(cè)成果表

表2 潿洲島水資源配置方案表

全島水資源配置結(jié)論：2020年、2030年潿洲島配置的總供水量比現(xiàn)狀年分別增加265.0萬(wàn)m3和331.7萬(wàn)m3；其中地表水分別增加246.2萬(wàn)m3和283.2萬(wàn)m3，地下水減少13.09萬(wàn)m3。地表水供水量由現(xiàn)狀年的0%提高到2020年的65.3%、2030年的63.8%，將逐步形成以地表水為主，地下水和中水作為補(bǔ)充的供水格局，從根本上扭轉(zhuǎn)現(xiàn)狀以地下水為唯一水源的局面。

五、水安全保障措施

針對(duì)現(xiàn)狀存在的主要問(wèn)題，規(guī)劃提出水資源保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用措施包括水源工程、供水工程、水資源保護(hù)與水生態(tài)修復(fù)工程、信息化建設(shè)工程共四類(lèi)項(xiàng)目。

水源工程總體布局考慮生活、工業(yè)用水統(tǒng)一由水廠集中供水，主要水源為潿洲水庫(kù)和地下水。供水工程考慮優(yōu)水優(yōu)用，地下水主要用于生活；對(duì)潿洲水庫(kù)進(jìn)行綜合治理，并考慮回收部分溪溝出海徑流，補(bǔ)充潿洲水庫(kù)徑流量。灌溉供水采取就近原則，充分利用已有山塘水源或在不影響島內(nèi)供水水源水質(zhì)的情況下，適當(dāng)利用中水灌溉；島內(nèi)生態(tài)綠地供水考慮中水利用或者回收溪溝徑流。水資源保護(hù)與水生態(tài)修復(fù)工程包括截污工程、生態(tài)修復(fù)措施、物理隔離防護(hù)措施等。信息化建設(shè)工程包括地下水水位水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、取用水計(jì)量監(jiān)控等。

六、結(jié) 語(yǔ)

由于潿洲島特殊的地理地質(zhì)條件，潿洲島淡水資源極其有限，海島發(fā)展將受水資源承載能力的限制，應(yīng)加強(qiáng)需水管理和水資源保護(hù)，強(qiáng)化節(jié)水，優(yōu)先使用地表水，限量開(kāi)采地下水作為補(bǔ)充。鼓勵(lì)中水回用和雨水收集利用，不適宜發(fā)展用水量大的工業(yè)和農(nóng)業(yè)；潿洲島全島人口建議控制在3萬(wàn)人以內(nèi)（日最大上島人數(shù)控制在1萬(wàn)人以內(nèi)）。將潿洲島建設(shè)成為節(jié)水示范性島嶼，實(shí)現(xiàn)人、水和生態(tài)環(huán)境和諧。