烏魯木齊市水資源與水環(huán)境問題及對(duì)策

欒風(fēng)嬌，周金龍，2，3，賈瑞亮，李巧

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830052;2.中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，河北石家莊050061;3.中國地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢430074)

水資源既是基礎(chǔ)性的自然資源，又是戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，是生態(tài)環(huán)境中的控制要素，在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。近年來，烏魯木齊市水資源總量衰減、水污染加劇、用水大肆浪費(fèi)等現(xiàn)象，已經(jīng)嚴(yán)重的制約了烏魯木齊市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。而在西部大開發(fā)的背景下，烏魯木齊市又不能停下發(fā)展的步伐，其城市建設(shè)規(guī)模還在逐步擴(kuò)大、工業(yè)化進(jìn)程也在不斷加快，這勢(shì)必又會(huì)給水資源本來就十分緊缺的烏魯木齊市帶來更為尖銳的用水矛盾。因此，重新認(rèn)識(shí)了解烏魯木齊市水資源與水環(huán)境存在的問題，是合理分配、利用水資源，走可持續(xù)發(fā)展道路的重中之重。

1 烏魯木齊市水資源與水環(huán)境概況

1.1 烏魯木齊市水資源概況

水資源是地處內(nèi)陸干旱區(qū)的烏魯木齊市最寶貴的資源。烏魯木齊市多年平均降水量256 mm，蒸發(fā)量2 800 mm［1］，地表水資源總量約為10.290×108m3，地下水資源量為4.883×108m3，地表水、地下水重復(fù)計(jì)算量約為 4.491 × 108m3［2］。烏魯木齊生產(chǎn)生活用水，以冰川融水、地表徑流和地下徑流等三種來源為主，其補(bǔ)給來源以降水為主，降水的變化直接影響水資源總量的變化［3］。

烏魯木齊市河流均系內(nèi)陸河，共有河流46條，分別屬于烏魯木齊河、頭屯河、白楊河、阿拉溝、柴窩堡湖5個(gè)水系。區(qū)內(nèi)河流特點(diǎn)明顯，河道短而分散，源于山區(qū)，以冰雪融水補(bǔ)給為主，水量季節(jié)變化大，散失于綠洲或平原水庫中;區(qū)內(nèi)冰川資源十分可觀，主要分布在烏魯木齊河、頭屯河上游的天格爾山以及東部的博格達(dá)山，永久性積雪面積164 km2，冰川儲(chǔ)量 73.9 × 108m3，年均消融量 1.23 × 108m［3，4］;地下水資源比較豐富，按水文地質(zhì)單元可劃分為達(dá)坂城—柴窩堡洼地、烏魯木齊河谷和北部傾斜平原3個(gè)區(qū)，形成地下水儲(chǔ)存的良好環(huán)境。

1.2 烏魯木齊市水環(huán)境概況

根據(jù)水域的不同使用功能，烏魯木齊市劃分出了不同的水環(huán)境功能區(qū):特殊保護(hù)區(qū)、飲用水源保護(hù)區(qū)、準(zhǔn)水源保護(hù)區(qū)、工業(yè)用水區(qū)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)和漁業(yè)養(yǎng)殖水域，其地面水環(huán)境質(zhì)量考核指標(biāo)執(zhí)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。烏魯木齊水環(huán)境總體情況良好，只是作為飲用水水源的水磨河源頭區(qū)，漁業(yè)養(yǎng)殖用水的柴窩堡湖，以及水磨河下游農(nóng)業(yè)用水區(qū)域部分指標(biāo)達(dá)不到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，造成局部功能區(qū)水質(zhì)尚不能完全達(dá)標(biāo)［5］。

2 烏魯木齊市水資源存在的問題

2.1 水資源量短缺

烏魯木齊市水資源存在“先天匱乏，后天超采”現(xiàn)象。烏魯木齊市的水源主要有冰川融水、地表徑流和地下徑流等不同形態(tài)。2013年全市水資源總量為10.682×108m3，其中地表水資源量約為10.290×108m3、地下水資源量約為4.883×108m3，地下水重復(fù)計(jì)算量約為 4.491 × 108m3［2］。按烏魯木齊市335×104常住人口計(jì)算(據(jù)第六次人口普查和2012年公安人口年報(bào)資料測(cè)算)，烏魯木齊市人均水資源量約為319 m3，不足全國人均水資源量的七分之一，遠(yuǎn)低于全國人均水平，更低于國際公認(rèn)的人均1 000 m3的水平，屬于極度缺水地區(qū)，是典型的資源性缺水城市［2，6-7］。

隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口數(shù)量增加、氣候等因素的影響，水資源缺乏的情況還在日益加重。1958年以來，烏魯木齊河源頭一號(hào)冰川消融速度加快，面積大幅縮減，雪線每年以4～8m的速度退縮。烏魯木齊河來水整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，2012年和2001年相比，來水量由2.398×108m3，減少至1.880 ×108m3，10 年間來水量減少 21.6%。

2.2 河流縮短、湖泊干涸、水質(zhì)鹽化

多年以來，為保障各行各業(yè)需水要求，在加大對(duì)地表水開發(fā)利用的同時(shí)，大量超采利用地下水，已引發(fā)了河道斷流、湖面萎縮、地下水位下降、水質(zhì)劣變等問題，導(dǎo)致水生態(tài)環(huán)境惡化，局部地區(qū)生態(tài)平衡已開始遭到破壞［8］。昔日流經(jīng)烏魯木齊市區(qū)的河道已干涸，河床已建成河灘公路;東道海子現(xiàn)已干涸;柴窩堡湖水位下降，含鹽量也逐年遞增，礦化度、硬度呈上升趨勢(shì)，照此下去，柴窩堡湖將會(huì)變成小鹽湖［9］。

2.3 水資源開發(fā)利用程度高，利用率趨于極值

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年烏魯木齊可利用水資源總量為10.682×108m3，當(dāng)年實(shí)際用水總量已達(dá) 12.08×108m3，其中，工業(yè)用水2.55 ×108m3，城市用水 2.19 ×108m3，農(nóng)業(yè)用水 7.34 ×108m3。據(jù)測(cè)算，該市水資源開發(fā)利用率(區(qū)域用水量占水資源可利用總量的比率)為113%。國際上一般認(rèn)為，對(duì)一條河流的開發(fā)利用不能超過其水資源量的40%，該市的水資源開發(fā)利用率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國際公認(rèn)的40%的合理限度。

2.4 水資源利用率低

水資源利用率低的問題廣泛存在于烏魯木齊市的各行各業(yè)。烏魯木齊市的農(nóng)業(yè)灌溉量占全年用水的60%有余，而農(nóng)業(yè)用水的利用系數(shù)就全國而言也只有0.4左右，發(fā)達(dá)國家的利用系數(shù)一般在0.7左右。

烏魯木齊市工業(yè)用水水平較低，該市用水量較大的行業(yè)主要有:火電、鋼鐵、化工、建材、紡織、食品等。根據(jù)調(diào)查，規(guī)模較大的工業(yè)企業(yè)，工業(yè)設(shè)備較先進(jìn)，對(duì)節(jié)水工作比較重視，但是一些中小企業(yè)和老企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較小，生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)工藝落后，用水管理不完善，造成水資源浪費(fèi)。2013年全市工業(yè)用水為2.55×108m3，工業(yè)用水重復(fù)率約為40%，而發(fā)達(dá)國家為75% ～80%，萬元工業(yè)產(chǎn)值用水約為31.7 m3，是發(fā)達(dá)國家的 5 倍左右［2，10］。

居民生活用水總量增加，節(jié)水意識(shí)缺乏。隨著城市的發(fā)展、人口的增長，該市生活用水量也逐年增加，國際上平均一個(gè)家庭一年綜合用水在150～180 m3之間。依據(jù)烏魯木齊市2012年用水情況分析，該市每個(gè)家庭每年平均用水170 m3，此項(xiàng)指標(biāo)與該市資源性缺水城市情況極不相符，造成水資源浪費(fèi)。

2.5 地下水超采嚴(yán)重

烏魯木齊市地下水超采嚴(yán)重。根據(jù)2012年對(duì)烏魯木齊市1800 km2地下水位監(jiān)測(cè)區(qū)實(shí)測(cè)，地下水總體呈負(fù)均衡狀態(tài)，柴窩堡盆地廣大地區(qū)及北部礫質(zhì)平原米泉大部分地區(qū)約1302.48 km2范圍內(nèi)，地下水位較2011年平均下降1.18 m和1.68 m。2012年年末地下水位與1980年年末相比，監(jiān)測(cè)區(qū)地下水水位以下降為主，柴窩堡盆地柴北水源地、柴西水源地周圍40 km2范圍內(nèi)、北部礫質(zhì)平原米泉地區(qū)累計(jì)降幅分別為 9.10 m、6.63 m、8.72 m。至 2010 年，柴窩堡水源地已經(jīng)形成87.68 km2的漏斗區(qū)，柴窩堡湖面面積減少了近10 km2。烏拉泊水源地五道溝泉水輸入烏拉泊水庫的總水量2012年減少到3600×104m3。2012年該市城市用水中，近45%來源于地下水，引用地下水量較2002年增加了4339×104m3，增幅達(dá)45%。目前烏魯木齊市超采地下水資源量為1.2×108m3左右。由于對(duì)地下水的超量開采，形成了區(qū)域性的水位降落漏斗，改變了地下水的水動(dòng)力條件，加大了水力坡度，從而誘導(dǎo)區(qū)域嚴(yán)重污染的地下水補(bǔ)給至開采區(qū)，使開采區(qū)地下水硬度、NO3--N、SO42-、Cl-升高，地下水水質(zhì)惡化［11］。

2.6 水資源調(diào)節(jié)能力不足，缺乏山區(qū)水量調(diào)蓄工程

烏拉泊水庫和紅雁池水庫是烏魯木齊的主要水庫工程，這兩個(gè)水庫均位于烏魯木齊河中上游出山口以下，其防洪、調(diào)蓄能力有限，汛期須控制在防洪限制水位以下運(yùn)行，造成汛期不能蓄水，汛后又無水可蓄局面，使原本就緊缺的水資源供需矛盾變得更加尖銳［8］。

2.7 用水結(jié)構(gòu)不合理，農(nóng)業(yè)用水效率和效益不高

大農(nóng)業(yè)用水在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中所占比例過高，但是產(chǎn)出回報(bào)效益低，且大部分灌溉水利用系數(shù)不高，水資源利用效率較低。烏魯木齊市部分地區(qū)農(nóng)田建設(shè)不配套，渠系老化破損利用率低，使得農(nóng)業(yè)田間灌溉技術(shù)推廣難度大。烏魯木齊市農(nóng)業(yè)主要集中在青年渠灌區(qū)與和平渠灌區(qū)，灌溉方式以大水漫灌為主，水資源利用系數(shù)僅為45%。該市2013年農(nóng)業(yè)用水為7.34×108m3，達(dá)全市用水60%以上，現(xiàn)在大部分農(nóng)田灌溉仍然采用大水漫灌的方式，這種方式導(dǎo)致水資源大量浪費(fèi)，據(jù)統(tǒng)計(jì)2013年農(nóng)田灌溉耗水量為4.46×108m3，耗水率為 77.9%［2］。

烏魯木齊流域水資源缺乏統(tǒng)一管理機(jī)構(gòu)，呈現(xiàn)“多龍管水”的局面。地表水、地下水、自來水、廢污水等都有各自的管理部門與機(jī)構(gòu)，既有水利部門負(fù)責(zé)，又有城市建設(shè)部門管理，還有環(huán)保監(jiān)測(cè)等部門。各部門各自為政、管理混亂，不僅無法適應(yīng)現(xiàn)代化科學(xué)管理的要求，而且還加劇了水資源供需平衡之間的矛盾以及區(qū)域、流域上下游之間的矛盾［12］。

3 烏魯木齊市水環(huán)境存在的問題

3.1 水體污染嚴(yán)重

水體污染是烏魯木齊市水環(huán)境中最嚴(yán)重的問題，這也是可利用水資源量的減少和水生態(tài)環(huán)境惡化的原因。烏魯木齊市水環(huán)境的主要污染源是生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染，其次是工業(yè)廢水。污染物主要是糞大腸菌群、總氮、化學(xué)需氧量、石油類、總磷和硫酸鹽等。污染特點(diǎn)是:農(nóng)業(yè)施用化肥、農(nóng)藥的殘留量超標(biāo);污水直接灌排，城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村雨水、污水合流，污染循環(huán)累積加劇，從而削弱河網(wǎng)、水體自凈和納污能力;污水處理能力有限，污水直接排放，對(duì)周圍環(huán)境造成污染［7］。2013年烏魯木齊市污水排放總量 1.896×108t，約40%未經(jīng)任何處理直接排入地下或湖庫［2］。烏魯木齊河、水磨河、烏拉泊水庫、紅雁池水庫及柴窩堡湖等主要的河湖水質(zhì)均受不同程度的污染。監(jiān)測(cè)的30座湖庫中，Ⅳ類水質(zhì)以上的湖庫占到了56.7%;地下水監(jiān)測(cè)區(qū)水質(zhì)多數(shù)屬Ⅳ類以上水質(zhì)［3］。

3.2 污水處理能力低，再生水未得到充分有效的利用

污水處理是為了使污水達(dá)到排水某一水體或再次使用的水質(zhì)要求而對(duì)污水進(jìn)行凈化的過程。污水處理能力，很大程度上影響著一個(gè)城市的水資源利用效率，而烏魯木齊市由于污水處理工藝技術(shù)較落后和經(jīng)濟(jì)等方面的原因，一些污水處理廠處理后的污水還不能保證持續(xù)達(dá)標(biāo)排放，還有一些企業(yè)只顧眼前利益對(duì)污水處理和排放工作不夠重視，使得該市目前污水處理工作效果并不理想。

此外，再生水利用效率低，也是當(dāng)前急需解決的問題，資料顯示2012年烏魯木齊市再生水資源為1.7×108m3，而全市再生水利用量為7 000×104m3，僅占再生水資源的41.2% 。

3.3 烏魯木齊河發(fā)源地一號(hào)冰川存在的問題

天山一號(hào)冰川距離烏魯木齊市區(qū)西南約120 km，海拔3 800～4 000 m，屬于天格爾山北烏魯木齊河的河源區(qū)，是烏魯木齊河的源頭。其周圍分布著大小76條現(xiàn)代冰川。近年來，受地球氣候變暖影響，一號(hào)冰川一直處于退縮狀態(tài)，據(jù)觀測(cè)資料顯示，在1962-2014年的53年間，其面積從1.95 km2減少至 1.62 km2，減少了 16.9%［13］。冰川末端退縮加劇，自1960年觀測(cè)數(shù)據(jù)以來，平均每年退縮 4.5 m［14］;1993年，天山一號(hào)冰川分裂為兩條各自獨(dú)立的冰川，這之前其末端共退縮近137 m，平均每年退縮近4.5 m;分裂后的10年內(nèi)，西支又退縮近60 m，東支退縮約35 m，西支退縮速度達(dá)到歷史最高紀(jì)錄，損失總量約為1838×104m3［15］。從1959～2010年，冰川厚度減薄，共計(jì)減薄約15 m［16］。冰川融水在地勢(shì)平緩地段形成濕地，且有升高趨勢(shì)。

20世紀(jì)80年代以來的快速升溫，使一號(hào)冰川退縮加劇。升溫引起冰川消融對(duì)水資源的影響具有不可持續(xù)性。在冰川加速消融的前期，河川徑流量增加，而在冰川儲(chǔ)量下降到一定規(guī)模后，河川徑流反而減少。

除了全球氣候變暖，人為因素也冰川融化加劇的主要因素。近30年來，一號(hào)冰川附近的區(qū)域人為活動(dòng)日趨頻繁。工礦企業(yè)和運(yùn)輸車輛排放的溫室氣體和污染物氣溶膠與該區(qū)頻繁發(fā)生的沙塵結(jié)合在一起，在冰川表面大量沉降，降低了冰面的反照率，提高了冰川對(duì)輻射能量的吸收率，從而加劇了冰川的消融［3，17］。

4 烏魯木齊市水資源與水環(huán)境問題的對(duì)策

(1)完善流域管理與行政區(qū)域管理相結(jié)合的水資源管理體制，明確規(guī)定流域管理機(jī)構(gòu)和區(qū)域水行政主管部門之間在流域用水總量控制、水資源調(diào)度、地下水管理與保護(hù)等方面的責(zé)權(quán)劃分［18］。

(2)全面貫徹落實(shí)《烏魯木齊水資源管理?xiàng)l例》，建立健全水資源管理法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系，做到依法管水、治水，同時(shí)加強(qiáng)執(zhí)法力度，做到執(zhí)法必嚴(yán)，違法必究。

(3)重視中水資源的利用，鼓勵(lì)優(yōu)先使用中水資源。中水利用是再生利用水的主要形式，是緩解城市水資源緊缺的有效途徑，是開源節(jié)流的重要措施。中水利用在城市水資源規(guī)劃中占有非常重要的地位，并且具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在對(duì)健康無影響的情況下，中水利用可以為我們提供新的水源，于此同時(shí)，中水利用減少了新鮮自來水用量，節(jié)約了凈水資源，并且減少污水排放量，對(duì)水環(huán)境保護(hù)十分有利。

(4)全面推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。加大宣傳力度，提高全民節(jié)水意識(shí)。在生活上，通過節(jié)水宣傳教育，改變以往的生活用水習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)生活節(jié)水;在工業(yè)上，通過改善生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)工藝，提高用水管理水平以及工業(yè)用水的重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)城市工業(yè)節(jié)水;在農(nóng)業(yè)上，大力推行先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)，以減少在灌溉過程中水的流失以及田間滲漏，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水。同時(shí)建立以經(jīng)濟(jì)手段為主的節(jié)水機(jī)制，不斷提高水資源的利用效率［19］。

(5)建立和完善水價(jià)及水費(fèi)制度。研究表明，水價(jià)提高10%，將使家庭用水降低3% ～7%。通過推進(jìn)水價(jià)改革，建立烏魯木齊市水資源狀況聯(lián)系更加緊密的水價(jià)體制，按經(jīng)濟(jì)規(guī)律核定供水價(jià)格，實(shí)行新水新價(jià)，超用水加價(jià)，水費(fèi)保值等辦法，逐步提高城市各類用水價(jià)格，發(fā)揮水價(jià)對(duì)水資源優(yōu)化配置和可持續(xù)利用的經(jīng)濟(jì)杠桿作用，來促進(jìn)水資源的節(jié)約利用，高效利用，用經(jīng)濟(jì)手段促進(jìn)節(jié)水。

(6)建立水權(quán)制度。積極開展水權(quán)及其分配、轉(zhuǎn)讓、出售等水權(quán)問題及配套制度的研究，按照水源地優(yōu)先、用水效率和用水效益優(yōu)先、投資能力優(yōu)先、用水現(xiàn)狀優(yōu)先的原則，合理分配各類用水的水權(quán)、流域內(nèi)與區(qū)域內(nèi)的水權(quán)［20］。

(7)壓縮農(nóng)業(yè)用水，建設(shè)節(jié)水農(nóng)業(yè)。首先，在水資源總量稀缺的情況下，合理發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)，在提高和穩(wěn)定產(chǎn)量的前提下，必須控制開墾農(nóng)田面積，逐步適度地壓縮灌溉農(nóng)田面積。其次改善農(nóng)業(yè)灌溉方式，采取節(jié)水灌溉模式如滴灌、噴灌等，提高灌溉水利用系數(shù);最后，加快灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程的建設(shè)，提高渠道的防滲率。同時(shí)調(diào)整農(nóng)業(yè)用水水價(jià)，促進(jìn)建設(shè)節(jié)水灌溉模式的形成［21，22］。

(8)合理開發(fā)利用區(qū)域內(nèi)地下水資源，調(diào)整地下水開采布局，可持續(xù)利用地下水。采取限采、禁采措施，盡快使地下水采補(bǔ)平衡。對(duì)地下水超采嚴(yán)重的地區(qū)要禁采或者逐步對(duì)區(qū)域內(nèi)地下水嚴(yán)重超采的地區(qū)以及柴窩堡水源地實(shí)行限采和停采等措施，并調(diào)整工業(yè)自備井、農(nóng)業(yè)自備井的開采。完善地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，及時(shí)準(zhǔn)確掌握地下水水質(zhì)、水位動(dòng)態(tài)變化，以及地下水開發(fā)引起的環(huán)境地質(zhì)問題［23］。

(9)實(shí)施排污審查制度，加強(qiáng)入河排污口的監(jiān)督管理。建立保護(hù)水資源和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償機(jī)制，按照“誰污染、誰付費(fèi)”，“誰破壞、誰補(bǔ)償”的原則，對(duì)造成嚴(yán)重污染的企業(yè)不僅要負(fù)責(zé)治理，承擔(dān)治理費(fèi)用，還應(yīng)交納保護(hù)水資源和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的補(bǔ)償費(fèi)［24］。

(10)嚴(yán)格按照新疆自治區(qū)環(huán)境保護(hù)廳劃分的天山一號(hào)冰川保護(hù)區(qū)的范圍對(duì)一號(hào)冰川進(jìn)行保護(hù)，并完善相關(guān)管理制度，避免人為因素對(duì)其造成進(jìn)一步破壞。

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