汾河流域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及原因分析

陳剛

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

汾河流域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及原因分析

陳剛

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

分析了汾河流域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀存在的主要問題及原因，對指導和合理規(guī)劃汾河流域生態(tài)修復提供了基本的出發(fā)點和任務依據(jù)，具有現(xiàn)實指導意義。

生態(tài)環(huán)境；水土流失；污染；汾河流域

1 汾河流域生態(tài)環(huán)境存在問題及原因

1.1 水資源過度開發(fā)利用，大量擠占生態(tài)用水

汾河流域水資源總量31.9億m3（1956—2013年），占全省的26%，而河川天然徑流量僅19.0億m3，占全省年徑流量的20%，人均年徑流量136m3，僅占全國人均徑流量的6.6%。但全省最好的土地資源5大盆地汾河流域就有2個，因此，占全省26%的水資源卻承擔全省38%的灌溉面積和39%人口的供水任務。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，1992年流域地表水供水量已達14.8億m3，地表水開發(fā)利用率高達78.9%。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，到2003年萬家寨引黃工程南干線通水前，流域水資源開發(fā)利用率高達147%。根據(jù)流域1992—2013年統(tǒng)計分析，多年平均供水量25.6億m3，而水資源總量僅24.8億m3，扣除外調(diào)水，流域水資源開發(fā)利用率高達100%，按水資源合理的開發(fā)利用率40%考慮，國民經(jīng)濟發(fā)展用水擠占生態(tài)環(huán)境水量12.4億m3。

萬家寨引黃工程南干線通水后，太原盆地的供水矛盾逐步緩解，到2010年后隨著引沁入汾工程和禹門口東擴工程的實施，臨汾盆地供水矛盾逐漸緩解，2012年隨著外調(diào)水的增加和地下水壓采，流域水資源開發(fā)利用率逐漸低于80%。

1.2 地下水嚴重超采，水位大幅下降

由于地表徑流不能滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的要求，20世紀80年代以后，在2012年之前的40余年中，太原盆地地下水位埋深由20世紀80年代初的7.6m下降至2012年的89m，下降幅度達81.4m；臨汾盆地地下水位埋深由13.8m下降至81.9m，下降幅度達68.1m。其主要因素體現(xiàn)在以下方面。

1.2.1 地下水開采量增加

20世紀80年代前，流域地下水年開采量約4.8億m3。 80年代以后，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，用水需求不斷增大，地下水開采量加大，1995年年開采量達到17億m3，當年超采約6億m3，累計超采地下水量76億m3。汾河流域集中了山西省的主要城市，由于城市大量抽取地下水，在城市建成區(qū)及周邊形成了地下水超采漏斗，據(jù)調(diào)查，流域內(nèi)超采區(qū)面積6763km2，占流域盆地平川區(qū)的66%，嚴重超采區(qū)開采系數(shù)高達2.06。

1.2.2 大規(guī)模煤炭開采對地下水造成破壞

根據(jù)《山西省第二次水資源評價》成果，每開采1t煤破壞的水資源量為2.48m3。2012年流域內(nèi)煤炭開采量為2億t，對水資源的影響在4億～6億m3之間。同時由于采煤帶來一系列的地質(zhì)災害，如地面沉降導致房屋傾倒或裂縫等。

1.2.3 河道防洪堤防工程大面積壓縮河道寬度

汾河寬度由歷史上的2～3km壓縮至250～300m，將歷史上的水域、濕地變?yōu)榱继铮蠓葴p少了河流對地下水的補給面積和補給量。由于河道縮窄，河道兩岸的灘涂地被大量開發(fā)、利用，導致兩側(cè)的水域濕地面積不足，水生態(tài)嚴重破壞，具體表現(xiàn)為河濱植被、河流植物的大面積減少，微生態(tài)環(huán)境的生物多樣性降低，魚類的產(chǎn)卵條件發(fā)生變化，鳥類、兩棲動物和昆蟲的棲息地改變或避難所消失，造成物種的數(shù)量減少和某些物種的消亡。

1.2.4 巖溶泉破壞嚴重，泉水流量衰減甚至干枯

一是泉水流量衰減嚴重，區(qū)域巖溶水位持續(xù)下降。由于經(jīng)濟社會用水增長迅速，巖溶泉逐漸成為區(qū)域城市生活和工農(nóng)業(yè)的重要水源，大部分巖溶大泉的開發(fā)方式由泉口提引水轉(zhuǎn)為水井開采為主。這一不合理的開發(fā)方式導致1988年蘭村泉斷流，1994年晉祠泉斷流，1999年古堆泉斷流，洪山泉瀕臨斷流，近10年泉水流量衰減比較嚴重的為郭莊泉。巖溶地下水位區(qū)域性持續(xù)下降，年下降速度一般為1～2m，個別泉域甚至達到2.5m以上。目前，蘭村泉泉口水位埋深達35m，古堆泉泉口水位埋深達50m。

二是泉域水環(huán)境進一步惡化。由于采礦排水嚴重污染地下水，導致泉域地質(zhì)災害和水環(huán)境進一步惡化。受采煤破壞比較嚴重的巖溶大泉有晉祠泉、洪山泉、郭莊泉。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程加快，生產(chǎn)、生活廢污水排放量增大，且不達標排放普遍存在，一些工業(yè)企業(yè)利用滲坑滲井和縫隙排放廢水甚至打井排污；農(nóng)業(yè)灌溉使用城市污水、過量使用化肥農(nóng)藥等污染因素逐漸增多。污染源的不斷增加，使巖溶地下水污染日趨嚴重。目前，全流域8個巖溶大泉中僅雷鳴寺泉、蘭村泉、霍泉為Ⅱ類水質(zhì)，其他泉域為Ⅲ～Ⅳ類水，巖溶地下水質(zhì)保護刻不容緩。

三是泉源區(qū)環(huán)境破壞嚴重。全流域巖溶大泉中有很多泉群泉組曾是歷代游覽勝地，著名的有晉祠泉、蘭村泉、霍泉，泉水斷流和干涸使得許多泉源區(qū)景觀不復存在；泉源區(qū)分布的廠礦企業(yè)、賓館、娛樂設施等不僅破壞了泉源區(qū)的自然景觀，由此產(chǎn)生的生產(chǎn)生活廢棄物更是極大地破壞了泉源區(qū)環(huán)境衛(wèi)生；對泉水不合理的開發(fā)利用，如掩蓋泉口取水、泉源區(qū)打井取水等行為不僅人為扼殺了泉水的生態(tài)、景觀、旅游功能，更使污染水體向開采漏斗內(nèi)倒灌污染地下水；泉口周圍及泉域灰?guī)r裸露帶的點面污染源及補給滲漏段地表水污染造成巖溶泉水的污染，致使巖溶泉水水質(zhì)惡化，郭莊泉、龍子祠泉等均有水質(zhì)污染惡化的現(xiàn)象。

1.3 地表徑流量不斷減少，汾河中下游河道斷流

根據(jù)汾河干流水文站實測資料，1985—2011年間，該段枯水段汾河干流出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，斷流主要發(fā)生在蘭村以下的中下游河段，以中游河段斷流發(fā)生最為頻繁。從蘭村水文站到義棠水文站160km的河道在非灌溉引水期基本處于斷流狀態(tài)，河道內(nèi)僅有少量污水。蘭村水文站2001年斷流天數(shù)一直在250d以上，最多一年斷流天數(shù)達278d。汾河二壩和義棠水文站的斷流天數(shù)也超過了140d。直到2008年實施萬家寨引黃南干線工程調(diào)水1.0億～1.5億m3補充河道基流才實現(xiàn)了汾河干流不斷流。

汾河斷流不但有人類活動因素也有自然枯水因素。人為因素主要是大規(guī)模開發(fā)地表水和巖溶泉域的巖溶水，尤其是中游段太原市對蘭泉村和晉祠泉的大量開發(fā)。地表水過度開發(fā)利用是河道斷流的一個主要原因，流域1998—2002年地表徑流基本上被開發(fā)，地表水開發(fā)利用率達90%以上。

流域內(nèi)有雷鳴寺泉、蘭村泉、晉祠泉、洪山泉、郭莊泉、霍泉、龍子祠泉和古堆泉等8處巖溶大泉，這8處大泉的泉域面積達到15122km2，占全流域面積的38.3%，泉水流量在20世紀60年代之前為28.7m3/s，合年徑流量9億m3。從20世紀70年代開始，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大量開采地下水，尤其是巖溶水，導致地下水位大幅下降，8處巖溶大泉自然出流量嚴重衰減，目前流量僅8.7m3/s，減少了70%，其中中游段的晉祠泉、蘭村泉、下游的古堆泉三處泉水斷流，中游的洪山泉接近斷流，這些泉水的斷流，是河道斷流的直接原因。

根據(jù)汾河流域1956—2013年降水的差積曲線和天然徑流10年滑動平均線來看，流域1985年以來處于枯水段，尤其是1994—2008年這15年為特枯年份，平均降水量僅473.1mm，1997年僅309.4mm。2009年后流域降水量逐漸增加，2011年降水量高達627.3mm，徑流隨著降水的增加而逐漸恢復。

綜上所述，汾河流域1956—2013年平均降雨量為507mm，平均地表徑流量為19.0億m3。

地表徑流量的減少有降雨因素，也有地表產(chǎn)流條件（下墊面）變化的因素。與1956—1979年系列相比，1980—2000年系列降水量減少9.8%，地表徑流量每年減少9.1億m3，其中受降水因素減少影響4.1億m3，占45%，受地表產(chǎn)流條件影響5億m3，占55%。2001—2013年地表徑流量和1956—1979年相比，降水量減少2.6%，徑流量減少13.2億m3，其中受降水因素減少影響1.4億m3，占11%，受地表產(chǎn)流條件影響11.8億m3，占89%。

1.4 盆地平川區(qū)水域面積不斷萎縮

汾河流域水庫、湖泊形成的水域面積現(xiàn)有104km2，其中142座大中小型水庫面積近100km2，天然湖泊面積約5km2；除水庫、湖泊外，汾河干流河道占地面積180km2，但60%的河道面積每年只在汛期短期過流，過流時間一般不超過20d。即使如此，以上水庫與干流河道的面積最大不超過300km2，僅占流域總面積的0.75%，加上各支流占地面積約600km2，占比不到2%，遠低于歷史時期的湖泊面積。

水域減少除歷史原因外，另一重要因素是從20世紀70年代開始的汾河治理，受當時治河理念的影響，在治理中一直把防洪保安和河灘地開發(fā)放在首要位置，汾河干流河道渠化嚴重，使原本屬于河道的大量灘涂、水域被開發(fā)成農(nóng)田，包含支流在內(nèi)，流域內(nèi)占用的水域面積超過400km2；僅太原、臨汾兩大盆地在汾河干流上開發(fā)利用灘涂地就達340km2，其中：晉中66.7km2，臨汾143km2，運城133.4km2；汾河干流河寬由原來的2～3km縮窄到現(xiàn)在的250～300m。盆地內(nèi)水域面積大幅減少，嚴重減弱了河流的蓄滯洪水能力，降低了河流對地下水的補給功能。

1.5 水土流失嚴重，河流污染突出

汾河流域現(xiàn)有森林面積僅6180km2，森林覆蓋率僅15.7%，高郁閉度森林覆蓋率更低，而森林的林冠和凋落物的雙層截留將延遲和改變徑流的產(chǎn)匯流過程，凋落物和林區(qū)土壤的持水和蓄水增加基流量。汾河流域內(nèi)除幾大林區(qū)和自然保護區(qū)植被覆蓋率達70%外，大部分“四荒地”植被覆蓋率低于40%，以黃土為主的覆蓋層又具有崩解性強、抗蝕力差的特點，水土流失面積仍然較大，目前還有1.64萬km2的水土流失面積沒有得到有效治理。流域內(nèi)除山區(qū)和丘陵區(qū)有森林分布外，大部分為農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，坡耕地比例大，局部地區(qū)存在山洪災害。

2012年汾河流域城鄉(xiāng)生活和工業(yè)用水量10.4億m3，由此產(chǎn)生的城市廢污水量3.9億m3。廢污水中，COD入河量11.7萬t，為汾河納污能力3.4萬t的3.4倍；氨氮入河量1.44萬t，為納污能力0.15萬t的9.6倍。入河廢污水量中，太原市占62%，晉中市占13.9%，臨汾市占12.2%，其他行政區(qū)所占比例都小于10%。進入汾河的污水量，又被引入汾河兩岸進行灌溉，污染土壤及地下水。此外，支流河道內(nèi)傾倒的垃圾，也加重了河流污染。河道斷流、水質(zhì)污染，使汾河流域水生態(tài)遭到極大破壞，主要污染河段分布在太原以下的中下游段。

2 結(jié)論

通過上述分析，汾河流域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀主要存在水資源過度開發(fā)、地下水超采、地表徑流減少、盆地平川水域面積萎縮以及水土流失和河流污染等問題。通過分析，為合理規(guī)劃汾河流域生態(tài)修復提供了依據(jù)，具有明顯的指導意義。

X171.1 ［

］C ［

］1004-7042（2016）10-0010-02

陳剛（1980-），男，2014年畢業(yè)于太原理工大學水利水電工程專業(yè)，高級工程師。

2016-08-07；

2016-09-14