關(guān)于山西省巖溶泉域地下水保護對策的探討

葉 海 東

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

關(guān)于山西省巖溶泉域地下水保護對策的探討

葉 海 東

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

為確保巖溶地下水資源的可持續(xù)發(fā)展及水質(zhì)不受到污染，對山西省目前存在的巖溶水文地質(zhì)環(huán)境問題進行了分析，包括泉水流量衰減及干涸、水質(zhì)惡化、泉源區(qū)環(huán)境破壞等，并指出應對巖溶泉域地下水進行各個區(qū)域保護，并調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，節(jié)約用水。

巖溶泉域，地下水，保護，水質(zhì)

0 引言

山西省是我國北方巖溶分布面積最廣、半干旱區(qū)巖溶特征最典型的地區(qū)，全省巖溶區(qū)面積約11萬km2，占全省國土總面積的75.2%，在這些地區(qū)分布有大量的地下水資源，并形成了眾多以泉水排泄為主的巖溶泉域。據(jù)不完全統(tǒng)計，全省原始流量大于0.1 m3/s的泉水有86處，大于1.0 m3/s的有18處，總流量達107.8 m3/s，由于巖溶泉域地下水匯水面積大，其補給、徑流、排泄過程相對獨立，且排泄主要以泉的形式為主比較集中，多數(shù)具備建立大型供水水源地的有利條件，同時不少巖溶大泉還是著名的旅游風景區(qū)，賦含著特殊的歷史、文化內(nèi)涵。巖溶地下水在山西人民的生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及能源基地的建設(shè)和文化建設(shè)方面，起著舉足輕重的作用。然而進入20世紀80年代后，由于氣候變化等自然因素、人類活動和大規(guī)模的開發(fā)等各種因素對巖溶地下水的影響，使得巖溶泉水流量衰減、泉域范圍內(nèi)巖溶地下水位持續(xù)下降、部分地區(qū)水質(zhì)受到污染等巖溶水文地質(zhì)環(huán)境問題日趨嚴重，相應的也帶來了地質(zhì)災害發(fā)生、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降、旅游資源價值降低等一系列負面效應，已成為山西省國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的制約因素。因此加強對巖溶地下水的保護已是一件十分重要、迫在眉睫的大事。

1 目前存在的巖溶水文地質(zhì)環(huán)境問題

就目前而言，山西省巖溶地下水環(huán)境問題突出表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 泉水流量衰減及干涸

根據(jù)全省巖溶大泉流量監(jiān)測資料，自20世紀60年代中期以后，泉水流量一直處于明顯的持續(xù)性衰減狀態(tài)，總體年衰減率達到0.067 4 m3/s，15處泉水總流量以每年1.01 m3/s的速度遞減。目前完全斷流的泉水有晉祠泉、蘭村泉、古堆泉，接近斷流的有郭莊泉、洪山泉，其余各泉流量減少30%以上。

1.2 區(qū)域巖溶地下水位持續(xù)下降

巖溶地下水位持續(xù)下降是與泉水流量衰減相伴出現(xiàn)的，近20年來，全省巖溶地下水位普遍呈現(xiàn)出區(qū)域性持續(xù)下降均勢，年下降速度一般在1 m～2 m，如晉祠泉于1994年斷流，到2005年泉口的巖溶地下水位已低于地面18.3 m。由于地下水位的持續(xù)下降，勢必造成巖溶含水層的疏干與儲存資源量的動用、含水層調(diào)蓄功能降低、含水系統(tǒng)間的資源襲奪、泉水污染等問題。

1.3 水質(zhì)污染及水質(zhì)總體趨勢惡化

山西省巖溶地下水系統(tǒng)多數(shù)為水煤共存系統(tǒng)，而且具有“煤在樓上，水在樓下”的結(jié)構(gòu)特點，煤礦開采、發(fā)電等活動形成的工業(yè)廢氣、廢渣、廢水等不同程度地參與了巖溶地下水的循環(huán)過程，使得巖溶地下水水質(zhì)出現(xiàn)惡化趨勢。

1.4 泉源區(qū)環(huán)境破壞

泉源區(qū)環(huán)境破壞主要包括泉水流量衰減枯竭、人類活動破壞了泉源區(qū)環(huán)境景觀、對泉水不合理的開發(fā)利用等。

1.5 泉域水環(huán)境質(zhì)量變差

1)多數(shù)泉域水資源系統(tǒng)是由包括地表水及松散層孔隙地下水、碎屑巖裂隙地下水以及巖溶地下水多種要素構(gòu)成的復合系統(tǒng)，因此改變系統(tǒng)內(nèi)水資源循環(huán)過程都會不同程度地影響到巖溶地下水的補給來源。2)經(jīng)過煤礦的大規(guī)模開采，造成大量的采空塌陷、地表開裂，使地表水下墊面及含水系統(tǒng)發(fā)生根本改變，這種改變在加劇水資源時空分布的不均衡的同時，也破壞了上層含水層系統(tǒng)對巖溶地下水的補給與涵養(yǎng)作用。3)由于長期的礦坑水排放使得下游碳酸鹽巖裸露的河段底部普遍沉積一層細粒粉煤灰，大大地降低了河川的滲透性能，使得地下水的滲漏補給量減少，與此同時，與煤炭采掘有關(guān)的污染物也一起沉積下來，這些物質(zhì)與河水一起滲入巖溶含水層成為一種污染源。4)泉域范圍內(nèi)大氣降水質(zhì)量下降。

2 巖溶大泉保護綜合治理對策

1)進行科學規(guī)劃，建立巖溶水環(huán)境保護區(qū)，加強完善水資源保護的地方立法工作。山西省實際上是水資源較為缺乏的省份，水資源的保護是該省可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，為避免巖溶水的水環(huán)境受到更進一步的破壞，建議相關(guān)管理部門應根據(jù)各巖溶大泉的水資源特征、水文地質(zhì)條件及環(huán)境條件，結(jié)合泉域的社會經(jīng)濟發(fā)展要求，針對泉域內(nèi)水環(huán)境保護方面存在的各種突出問題，對每個巖溶大泉進行科學的規(guī)劃、調(diào)查、分析，建立巖溶水環(huán)境保護區(qū)，針對不同巖溶水環(huán)境保護區(qū)采取不同的治理措施及對策，盡快建立或完善相關(guān)的水資源保護工作等有關(guān)的法律法規(guī)，有效地遏制、限制、制止破壞水環(huán)境、造成地下水污染勢頭和行為等，保證我省有限的水資源用在最重要的地方上，保證地下水的可持續(xù)利用。

鑒于目前我省巖溶大泉的環(huán)境現(xiàn)狀，這個工作應刻不容緩。巖溶水污染防治和環(huán)境保護是一個區(qū)域性的水環(huán)境保護和預防問題，由于巖溶水資源具有污染后的隱蔽性、不可逆轉(zhuǎn)性、延緩性的特征，因此巖溶水環(huán)境的保護應貫徹“以防為主，防治結(jié)合、綜合治理”的方針，并且應保證水的質(zhì)、量的保護并重，不宜偏廢。

2)控制各種污染源，強化地下水環(huán)境管理。

控制泉域范圍內(nèi)的影響巖溶水水質(zhì)的各種污染源、減少和杜絕“三廢”排放是防止巖溶水質(zhì)污染的治本措施，是整個水資源保護工作中重要的環(huán)節(jié)。就此應根據(jù)巖溶地下水環(huán)境中大氣降水、地表水、地下水三者相互轉(zhuǎn)化迅速的特點，首先應保證地表水、大氣降水不受到污染，進而來保證巖溶地下水的補給水源的質(zhì)量。對此應做到：a.以環(huán)境保護法規(guī)為依據(jù)，杜絕、減少、限制污染物的排放；b.調(diào)整工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加強污水處理，提高水的重復利用率，改進生產(chǎn)工藝，降低單位產(chǎn)品耗水量，加速“三廢”處理的配套工程建設(shè)；c.調(diào)整和改進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，進一步加強化肥、農(nóng)藥等的施用管理，大力推廣高效、低毒、低殘留的農(nóng)藥等；d.農(nóng)業(yè)灌溉應限制使用地下水，宜改用地表水。

3)節(jié)約用水，提高水的重復利用率。

水資源短缺、用水效益不高、水資源浪費比較嚴重是山西省目前水資源利用的重要特點之一。對于農(nóng)業(yè)多以漫灌的粗放式灌溉為主，灌溉渠系滲漏嚴重，用水效率極低，造成很大浪費；對于工業(yè)而言部分工礦企業(yè)的生產(chǎn)工藝落后，水資源利用管理滯后，單位產(chǎn)品耗水量居高不下，水的重復利用率很低，效率也很低；城市居民的生活用水浪費等問題也相當突出。

節(jié)水的實質(zhì)是依賴科學技術(shù)進步，通過降低單位目標的耗水量，實施水資源的高效利用，提高水的重復利用率，而不是簡單的、消極的少用水。從整個社會看，節(jié)水的政策、意識、技術(shù)應密切配合；農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市居民生活節(jié)水三個方面多管齊下、多方面采取措施，以達到逐步走向節(jié)水型社會。其中主要的措施有：

a.工業(yè)節(jié)水：調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改進生產(chǎn)工藝，建立節(jié)水型工業(yè)，提高水的重復利用率；強化節(jié)水技術(shù)，開發(fā)節(jié)水設(shè)備，加強廢水處理及水的循環(huán)再利用；加強企業(yè)用水行政管理，逐步實現(xiàn)節(jié)水法制化；提高工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟效應；b.農(nóng)業(yè)節(jié)水：采用先進的灌溉技術(shù)，以噴灌、滴灌等方式代替現(xiàn)有的漫灌，充分利用水資源，提高水的利用率；增強渠系等的防滲率，采用管道等輸水方式；c.城市生活節(jié)水：推廣使用節(jié)水器具和設(shè)備；合理調(diào)整水價，運用經(jīng)濟杠桿作用推動節(jié)水工作；制定用水定額，逐步實行計劃管理；實現(xiàn)城市污水的再生回用，提高污水資源化；更新城市供水管網(wǎng)，減少跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象造成的水資源浪費。

4)建立“三水”水質(zhì)、水量動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)站。

由于巖溶泉域地下水與大氣降水、地表水、其他類型地下水(“三水”)轉(zhuǎn)化關(guān)系非常密切，為了更好保護巖溶水的水質(zhì)、水量，及時掌握巖溶水的水質(zhì)、水量的動態(tài)情況，應在各巖溶大泉泉域內(nèi)建立巖溶水“三水”動態(tài)長期監(jiān)測網(wǎng)站，監(jiān)測的內(nèi)容主要有水質(zhì)、水量、水位、水溫等，根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)及時對巖溶地下水的水質(zhì)、水量做出科學的預測、預報，防患于未然。

5)加強水土保持，強化巖溶水資源的人工補給途徑。

山西省巖溶泉域大部分地區(qū)位于黃土高原區(qū)、低中山區(qū)，植被稀少，水土流失嚴重，導致水土涵養(yǎng)水源的功能下降，造成地表水體的水質(zhì)惡化。在巖溶泉域范圍內(nèi)補給區(qū)是大氣降水、地表水轉(zhuǎn)化為巖溶地下水的主要地段，任何改變大氣降水與地表水入滲條件的做法都將影響巖溶地下水的水量和水質(zhì)。建議進行種樹、種草、退耕還林等綠化措施，一方面可以阻滯地表水徑流增大對地下水的補給，另一方面也可以增大大氣降水入滲對巖溶地下水的補給。根據(jù)水文地質(zhì)條件可以在一些地表滲漏段修建漏水庫、蓄水閘、壩，修建地下水庫等，以人工蓄水的方式增強地表徑流對巖溶地下水的滲漏補給，促進巖溶水的循環(huán)交替速度，增大巖溶含水層的儲存量。

6)優(yōu)化配置，科學管理，綜合開發(fā)利用水資源。

水資源開發(fā)利用必須以合理為前提，節(jié)約為基礎(chǔ)，興利為目的。應根據(jù)泉域范圍內(nèi)人口、經(jīng)濟、資源、環(huán)境情況，以社會協(xié)調(diào)發(fā)展為原則，服從水資源總體規(guī)劃保護要求，綜合考慮泉域內(nèi)各種因素，實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，科學管理，兼顧經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益，做到依法、合理、規(guī)范、科學利用。

7)保護利用礦坑水資源，嚴格控制煤炭開采所采用的疏水降壓的方法。

由于多數(shù)泉域內(nèi)含煤地層覆蓋于碳酸鹽巖之上，受沉積建造及區(qū)域性構(gòu)造的控制，形成了泉域內(nèi)水、煤資源共存的基本環(huán)境特征，其主要不利之處在于這種組合關(guān)系中由于煤炭資源的開發(fā)、能源轉(zhuǎn)化及深加工造成了許多不良的次生環(huán)境問題，由于大部分礦坑排水排入河流或就地入滲，既污染水環(huán)境又浪費水資源，因此將礦坑水分管排放、分質(zhì)利用，也是解決水資源短缺和減輕水資源污染的途徑之一。此外由于山西省現(xiàn)有的采煤方式破壞了原有的煤系含水層，改變了地下水的補給、徑流、排泄條件，造成了部分含水層的疏干，破壞了巖溶水原有的動態(tài)平衡，造成水資源量減少、水質(zhì)受到污染。隨著煤炭開采的大規(guī)?；?、機械化程度的提高，開采深度不斷加深、開采強度不斷增大，對水資源的破壞也將必然向深層地下水發(fā)展，因此應當及時制訂采煤、水矛盾的方針大計。

8)加強水資源保護的宣傳教育，提高全民保護水資源的意識。

長期以來人們并未形成對水資源保護的正確客觀的認識，保護水資源、節(jié)水等觀念淡漠，因此需要大力加強水資源保護的宣傳教育，改變觀念，與時俱進，全面提高全民保護水資源、節(jié)約用水的意識。要使人們認識到水作為一種資源并不是“取之不盡，用之不竭”的，要使人們對未來水資源短缺所產(chǎn)生的后果的嚴重性有充分的了解。把保護水資源、節(jié)水提高到公民的法律義務的高度來認識。

3 結(jié)語

山西省是我國北方巖溶分布面積最廣、半干旱區(qū)巖溶特征最典型的地區(qū)，巖溶地下水在山西人民的生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及能源基地的建設(shè)和文化建設(shè)中起著舉足輕重的作用。然而進入20世紀80年代后，由于氣候變化等自然因素、人類活動和大規(guī)模的開發(fā)等各種因素對巖溶地下水的影響，使得巖溶泉水流量趨勢性衰減、區(qū)域巖溶地下水位持續(xù)下降、水質(zhì)受到污染等巖溶水文地質(zhì)環(huán)境問題日趨嚴重，相應的也帶來了地質(zhì)災害發(fā)生、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降、旅游資源價值降低等一系列負面效應，已成為山西省國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的制約因素。為確保巖溶地下水資源量的可持續(xù)發(fā)展及水質(zhì)不受到污染，應盡快針對各個泉域進行保護區(qū)規(guī)劃，針對保護區(qū)采取相應的管理措施并報有關(guān)部門立法，加大宣傳力度，設(shè)立明顯標志，并調(diào)整工業(yè)布局及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，節(jié)約用水，提高水的重復利用率，建立地下水、地表水的水質(zhì)、水量、水位動態(tài)觀測網(wǎng)。掌握其動態(tài)規(guī)律，為科學管理和調(diào)整開采提供依據(jù)。

[1] 韓行瑞，魯榮安，李慶松，等.山西巖溶大泉研究[M].北京：地質(zhì)出版社，1992.

[2] 山西省水利廳，中國地質(zhì)科學院巖溶地質(zhì)研究所，山西省水資源管理委員會.山西省巖溶泉域水資源保護[M].北京：中國水利水電出版社，2007.

[3] 山西省勘察設(shè)計研究院.臨汾市市區(qū)供水水源地保護區(qū)規(guī)劃報告[R].2006.

Inquiry on underground water protecting countermeasures of karst spring basin in Shanxi province

Ye Haidong

(ShanxiAcademyofSurveyDesign,Taiyuan030013,China)

In order to guarantee sustainable development of underground water source of karst spring basin and avoid water quality pollution, the paper analyzes hydrological environment problems of current karst spring basin including spring water dosage reduction and drying, water quality worsening spring region environment damage and so on, and points out some suggestions, such as protecting underground water of spring basin, adjusting industrial structure, developing green agriculture, and saving water as well.

karst spring basin, underground water, protect, water quality

1009-6825(2015)02-0054-03

2014-11-03

葉海東(1975- )，男，工程師

P642.25

A