邢臺(tái)市百泉泉域地下水超采綜合治理成效

石錦麗

(河北省水利廳，河北 石家莊 050011)

1 百泉巖溶水系統(tǒng)

邢臺(tái)百泉巖溶水系統(tǒng)地處太行山東麓平原區(qū)的邢臺(tái)、邯鄲西部(包括邢臺(tái)市、沙河市、內(nèi)丘縣及武安市的部分地區(qū))[1]，由西部太行山、南部武安洺河斷裂隆起帶、北部?jī)?nèi)丘北嶺斷裂隆起帶、東面107國(guó)道附近的斷裂斷層帶圍成，是一個(gè)較為獨(dú)立的流域[2]，是邢臺(tái)市重要的供水水源地[3]。該系統(tǒng)占地面積3843km2，西部山區(qū)海拔高度為1000m左右，東部平原海拔為60～100m，地勢(shì)呈西高東低的趨勢(shì)[1]。

百泉巖溶水系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立、封閉的全排型系統(tǒng)[4]，其補(bǔ)給方式主要為大氣降水與河道補(bǔ)水。雨水通過百泉流域上游灰?guī)r裸露區(qū)和河谷滲漏段入滲進(jìn)入地下，利用北洺河、大沙河、七里河和白馬河4條地下徑流帶向邢臺(tái)市區(qū)百泉流動(dòng)，遇斷裂斷層阻隔在百泉、狗頭泉、達(dá)活泉等流出。據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，大氣降水直接滲入補(bǔ)給占總補(bǔ)給量的70%；河道滲漏段補(bǔ)水占30%，其中大沙河補(bǔ)給占河道補(bǔ)給量的70%以上。

百泉泉區(qū)較大的泉群有百泉、達(dá)活泉兩大泉群，均屬巖溶上升泉，也是泉域巖溶水主要排泄點(diǎn)[5-6]。百泉泉群位于邢臺(tái)市區(qū)東南4km處，有百泉、七里河泉、葫蘆套、珍珠泉、和尚泉、趙家灘、洛泉、華莊泉、狗頭泉、銀沙泉、黑龍?zhí)?1處排泄點(diǎn)，出露面積約16km2，多年平均流量5.73m3/s(1952—1974年)。達(dá)活泉泉群位于邢臺(tái)市西北達(dá)活泉公園一帶，有達(dá)活泉、白沙泉、紫金泉、野狐泉4處排泄點(diǎn)，多年平均流量1.14m3/s(1952—1974年)[7]。

2 百泉?dú)v史演變過程

1958年以前，百泉泉區(qū)地下水狀態(tài)較為穩(wěn)定，地下水埋深隨著補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)不斷變淺，由深埋型轉(zhuǎn)變?yōu)闇\埋型，直至排泄點(diǎn)以泉水的形式涌出。相關(guān)研究表明，補(bǔ)給區(qū)水位大于160m，排泄區(qū)水位為70m左右，百泉泉域出流量約為8～10m3/s左右，巖溶水資源十分豐沛[1]。

1958—1978年，為滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及應(yīng)對(duì)人口增長(zhǎng)的實(shí)際問題，當(dāng)?shù)亻_始開采百泉泉區(qū)巖溶水用于農(nóng)業(yè)灌溉與工業(yè)生產(chǎn)。同時(shí)，作為百泉泉區(qū)巖溶水主要的補(bǔ)給來源之一的大氣降水正處于偏枯周期(1958—1980年年均降雨量?jī)H為551.2mm)[7]，導(dǎo)致補(bǔ)給量無法滿足工農(nóng)業(yè)用水需求，破壞了百泉泉區(qū)巖溶水多年水位周期性變化規(guī)律，水位開始呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

1978年以后，百泉泉區(qū)主要補(bǔ)給區(qū)灰?guī)r裸露區(qū)以上開始修建東川口水庫(kù)、朱莊水庫(kù)、馬河水庫(kù)、野溝門水庫(kù)、東石嶺水庫(kù)及口上水庫(kù)等，總庫(kù)容高達(dá)4.16億m3[5]。由于這些水庫(kù)攔蓄了大量地表水，使百泉泉區(qū)巖溶水的另一個(gè)主要的補(bǔ)給來源河道補(bǔ)水銳減，百泉泉區(qū)逐漸出現(xiàn)流量不足的現(xiàn)象。自1979年開始，達(dá)活泉泉區(qū)4個(gè)泉坑，百泉泉區(qū)的趙家灘、洛泉等泉水流量逐漸減小，1982年6—8月首次出現(xiàn)完全斷流的現(xiàn)象[6]。此后，除1996年、2006年由于豐水年上游水庫(kù)泄洪、鋼廠電廠關(guān)閉自備井致使百泉泉區(qū)短期內(nèi)小流量復(fù)涌外，均處于停噴狀態(tài)，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉與工業(yè)生產(chǎn)造成了重大的損失，年直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上億元。

3 百泉斷流原因分析

百泉巖溶水具有補(bǔ)給速度快、循環(huán)周期短、水質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)，區(qū)域降雨量變化和大規(guī)模取、排水都會(huì)對(duì)泉群流量造成一定影響[8]。經(jīng)過長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，造成邢臺(tái)百泉斷流的主要原因大致包含4個(gè)方面，即地下水超采、供水水源地規(guī)劃和建設(shè)存在缺陷、采礦排水增加和地下水補(bǔ)給量減少。

3.1 地下水超采

邢臺(tái)市是河北省極度缺水的城市之一，人均水資源占有量?jī)H為全國(guó)人均水資源量的1/10，遠(yuǎn)低于國(guó)際人均水資源占有量的標(biāo)準(zhǔn)[9]。隨著社會(huì)發(fā)展，人口數(shù)量和工農(nóng)業(yè)發(fā)展速度不斷加快，對(duì)水資源的需求量也不斷增加，由于邢臺(tái)市巖溶水量豐富，為該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展增加了對(duì)巖溶水的開采量，地下水嚴(yán)重超采。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析[8]，1964—2000年間，邢臺(tái)市區(qū)增加約42.7萬人，由于人口數(shù)量的增加，生活取用巖溶水量從200萬m3上升到1500萬m3；2008年與2000年相比，市區(qū)人口增加13.9萬人，生活取用巖溶水量增加900萬m3。20世紀(jì)80年代，全國(guó)工業(yè)發(fā)展速度均較慢，邢臺(tái)市區(qū)內(nèi)尚未有工業(yè)用水量較大的企業(yè)，工業(yè)取用巖溶水量不到2000萬m3。80年代后期，隨著工業(yè)快速發(fā)展，市區(qū)內(nèi)電廠、鋼鐵廠等用水量較多的企業(yè)紛紛投產(chǎn)或擴(kuò)大生產(chǎn)和加工規(guī)模，由此大大增加了對(duì)巖溶水的開采量。為有效控制對(duì)巖溶水的使用量，2005年建成了引朱濟(jì)邢地表水輸水工程，使巖溶水的開采量從8000萬m3降低并維持在5500萬m3左右。

3.2 供水水源地規(guī)劃和建設(shè)存在缺陷

長(zhǎng)期以來，邢臺(tái)市對(duì)巖溶水開采和使用沒有系統(tǒng)的、長(zhǎng)期的規(guī)劃，導(dǎo)致該地區(qū)供水水源地規(guī)劃和建設(shè)存在缺陷，生活和工業(yè)取用水量較大的水廠或企業(yè)距離泉群較近時(shí)，大量抽水形成漏斗使泉區(qū)水位快速下降，如日取用巖溶水量為4萬m3的紫金泉水廠和10萬m3的興泰電廠，集中用水時(shí)對(duì)泉群造成極大影響。截至2009年，邢臺(tái)市區(qū)已形成兩個(gè)漏斗區(qū)，區(qū)中心水位每年下降均在1 m以上[8]。

3.3 下游采礦排水增加，泉水補(bǔ)給減少

隨著工業(yè)的發(fā)展，邢臺(tái)地區(qū)采礦業(yè)迅猛發(fā)展，由于水資源是工業(yè)發(fā)展的命脈，所以采礦業(yè)的發(fā)展使得采礦排水量不斷增加，尤其是鐵礦開采，在開采、加工過程中抽排了大量的巖溶水，由于技術(shù)和歷史原因，對(duì)采礦排水的管理和綜合再利用能力較差，造成大量采礦排水的浪費(fèi)[10]，進(jìn)而導(dǎo)致泉水的補(bǔ)給量減少。根據(jù)調(diào)查分析，近幾年來，邢臺(tái)市境內(nèi)的采礦排水量年均約7000萬～11000萬m3，約占泉域巖溶水可開采量的50%。如新城礦區(qū)年排水量4100萬m3，大部分排水順沙河古河道向下游流淌，形成20萬m2以上的水域；伍仲煤礦年均巖溶水排水量約500萬m3，在下游形成面積為140萬m2的濕地和湖泊。

3.4 上游泉域補(bǔ)給量減少

近年來，在邢臺(tái)市西部山區(qū)修建了8座大中型水庫(kù)，每個(gè)水庫(kù)定期存放定量的水，減少了對(duì)地下巖溶水的補(bǔ)給量。此外，在該市上游泉水補(bǔ)給的貧水區(qū)，如會(huì)寧、李村等鎮(zhèn)由于孔隙水疏干，多數(shù)居民生活和農(nóng)業(yè)用水改為使用巖溶地下水，在一定程度上也減少了對(duì)下游地區(qū)巖溶水的補(bǔ)給量。

4 百泉復(fù)涌治理對(duì)策

百泉復(fù)涌是多種內(nèi)部與外部因素綜合作用的結(jié)果，對(duì)其復(fù)涌原因進(jìn)行深入探究，發(fā)現(xiàn)外部條件中當(dāng)年降雨量比往年偏多，更重要的是地下水超采綜合治理項(xiàng)目的實(shí)施。調(diào)整、壓縮開采巖溶地下水量是治理地下水資源超采、實(shí)現(xiàn)百泉復(fù)涌的根本措施[5]。

4.1 從嚴(yán)管控，實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度

不斷強(qiáng)化“三條紅線”的剛性約束力[11]，制定完備的水資源管理責(zé)任和考核機(jī)制，將水資源開發(fā)利用、節(jié)約和保護(hù)納入市、縣政府考核體系。強(qiáng)力推進(jìn)水資源稅改革，發(fā)揮水資源稅杠桿作用，促進(jìn)中鋼邢機(jī)軋輥、邢臺(tái)鋼廠、邢臺(tái)電廠等工業(yè)企業(yè)減采地下水；推進(jìn)實(shí)施朱莊水庫(kù)南干渠、朱野灌區(qū)地表水改造工程，減少農(nóng)業(yè)地下水開采量。

4.2 高起點(diǎn)高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，分階段分年度實(shí)施

水生態(tài)修復(fù)[12]即采用各種保護(hù)措施，最大程度減慢水生態(tài)系統(tǒng)退化的速度，同時(shí)將已經(jīng)退化的水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)到人類可接受的、可自我維持穩(wěn)定的狀態(tài)，這是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程。邢臺(tái)市水利部門科學(xué)統(tǒng)籌、周密謀劃，對(duì)百泉復(fù)涌做出總體規(guī)劃，并分步實(shí)施相關(guān)計(jì)劃。百泉復(fù)涌總體規(guī)劃分為近期、中期和遠(yuǎn)期規(guī)劃，以百泉復(fù)涌為目標(biāo)，從水源配置、節(jié)水管理到水生態(tài)修復(fù)的工程、技術(shù)、管理、制度等方面，從政策指導(dǎo)到體制機(jī)制創(chuàng)新、工程建設(shè)管理提出措施，從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整到生產(chǎn)力布局的安排謀劃，明確了“山、泉、湖、河、城”相融合的建設(shè)思路和任務(wù)，引導(dǎo)形成了“河泉連通”的現(xiàn)代水利發(fā)展新格局。

4.3 實(shí)施河道生態(tài)補(bǔ)水，增加巖溶水補(bǔ)給量

根據(jù)百泉巖溶水水位周期性動(dòng)態(tài)變化情況，邢臺(tái)市每年汛前利用百泉流域上游的朱莊水庫(kù)、東石嶺水庫(kù)等向大沙河強(qiáng)滲漏帶進(jìn)行補(bǔ)水，2015—2018年分別補(bǔ)水1000萬m3、37000萬m3、12000萬m3、12000萬m3，經(jīng)過4年連續(xù)補(bǔ)水有效保障了百泉水位回升。同時(shí)，在河北省實(shí)施引江生態(tài)補(bǔ)水工程，將南水北調(diào)中部分水源通過南水北調(diào)總干渠退水口門向七里河、白馬河以及市區(qū)的茶棚溝、圍寨河、小黃河補(bǔ)充生態(tài)水，2015—2018年分別補(bǔ)水580萬m3、100萬m3、1100萬m3、5700萬m3，有效促進(jìn)了地下水位回升。

4.4 優(yōu)化水資源配置，實(shí)施地表水替代工程

多年來邢臺(tái)市平均水資源總量為14.6億m3，人均水資源占有量為220m3，低于河北省人均水資源占有量平均水平，屬于水資源極度缺乏地區(qū)[13]。由于水資源是工業(yè)發(fā)展的命脈，所以邢臺(tái)市現(xiàn)有水資源總量難以支撐當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。近年來，邢臺(tái)市按照“優(yōu)先使用引江水、充分利用地表水、限制開采巖溶水”的原則，優(yōu)化水資源配置。首先抓開源，加快南水北調(diào)中線配套工程建設(shè)，利用引江水替代巖溶水每天約8萬m3，每年合計(jì)約3000萬m3，大大減少了巖溶水開采量。隨著長(zhǎng)江水全部替換市區(qū)地下水，預(yù)計(jì)百泉地下水位可回升10m左右。同步推進(jìn)受水區(qū)自備井關(guān)停工作，2015年以來累計(jì)關(guān)停市區(qū)自備井53眼。其次抓節(jié)流，大力推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，重點(diǎn)實(shí)施工業(yè)企業(yè)節(jié)水技術(shù)改造和大中型灌區(qū)節(jié)水配套設(shè)施建設(shè)，通過引朱濟(jì)邢地表水工程，每年向城區(qū)企業(yè)輸送水庫(kù)水約1700萬m3替代巖溶水；鼓勵(lì)企業(yè)使用再生水，邢臺(tái)電廠、旭陽焦化等企業(yè)每年使用污水處理廠再生水1000萬m3以上，大大減少了對(duì)地下巖溶水的開采。

4.5 推進(jìn)礦山改造升級(jí)，減少礦山疏干排水

百泉泉域上游灰?guī)r裸露帶和河谷滲漏段是泉水的主要補(bǔ)給區(qū)，補(bǔ)給區(qū)生態(tài)環(huán)境改善情況直接影響泉域水質(zhì)和水量。邢臺(tái)市強(qiáng)力實(shí)施礦山企業(yè)節(jié)水整改和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，2015年以來累計(jì)淘汰關(guān)停礦山企業(yè)30家，對(duì)23家礦山企業(yè)實(shí)施帷幕注漿、充填采礦、回灌等節(jié)水保水措施，年減少礦山疏干排水約1000萬m3。同時(shí)，加快實(shí)施上游山區(qū)小流域治理，2015年以來累計(jì)治理水土流失總面積達(dá)202km2，有效保護(hù)了巖溶水補(bǔ)給區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

4.6 實(shí)施人工增雨工程，最大限度增加降水

降水是泉水最直接的補(bǔ)給源，在降水量較少的年份，有效利用天氣條件，通過建設(shè)人工影響天氣系統(tǒng)，開展人工增雨活動(dòng)，一定程度上影響西部山區(qū)和山丘區(qū)的降雨量，增加對(duì)巖溶地下水的補(bǔ)給[5]。近幾年邢臺(tái)市加快建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化人工增雨作業(yè)，百泉泉域覆蓋范圍內(nèi)新增19個(gè)人工增雨作業(yè)點(diǎn)，在非汛期搶抓各種降水天氣過程，組織開展增雨作業(yè)，百泉補(bǔ)給區(qū)與周邊區(qū)域相比增加有效降水10%～15%。通過實(shí)施人工增雨工程，為百泉流域上游朱莊水庫(kù)、東石嶺水庫(kù)等向大沙河強(qiáng)滲漏帶進(jìn)行補(bǔ)水提供了水源保障，有效促進(jìn)了百泉泉域地下巖溶水位回升。

5 結(jié) 語

邢臺(tái)百泉泉域先后經(jīng)歷了從泉涌不息到間歇斷流，再到泉水復(fù)涌的過程。20世紀(jì)80年代后期邢臺(tái)市人口數(shù)量急增，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、采礦業(yè)等產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，對(duì)巖溶水的取用量日益增長(zhǎng)，尤其是日取用水量較大的企業(yè)距離泉域較近時(shí)，形成地下水位漏斗區(qū)，由此出現(xiàn)泉水短期內(nèi)斷流的現(xiàn)象。近幾年，國(guó)家及地方政府部門充分認(rèn)識(shí)到控制地下水超采、恢復(fù)良好水生態(tài)環(huán)境的重要性，制定并實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度、優(yōu)化水資源配置、實(shí)施河道和人工增雨補(bǔ)給地下水，對(duì)地下水超采進(jìn)行綜合治理后，邢臺(tái)百泉又恢復(fù)了昔日泉水噴涌的景象。百泉復(fù)涌是一個(gè)復(fù)雜且漫長(zhǎng)的工程，僅控制造成斷流的一個(gè)因素或治理一個(gè)方面很難達(dá)到預(yù)期理想的結(jié)果。因此，合理開發(fā)，高效利用，科學(xué)管理和節(jié)約水資源，并實(shí)施地下水超采綜合治理，是實(shí)現(xiàn)百泉復(fù)涌的有效途徑。