環(huán)境變化對太原地區(qū)水資源的影響研究

馬 強

（太原市水文水資源勘測分局，山西 太原 030006）

太原市是我國水資源嚴重短缺的城市之一，據2005年太原市第二次水資源評價成果顯示，全市水資源總量5.33億m3。人均水資源量168 m3，僅為全國人均水資源占有量的1/12，全省人均水資源占有量的1/2，處于極度缺水狀態(tài)。尤其是在全球氣候變暖、人類經濟活動日益頻繁的背景下，環(huán)境變化對水資源的影響日益明顯。水資源短缺已成為制約太原市經濟社會可持續(xù)發(fā)展的因素之一。

1 氣候變化對水資源的影響

1.1 氣溫變化對水資源的影響

自20世紀60年代以來，太原市平均氣溫上升趨勢明顯，各地區(qū)年均及各季度平均氣溫的氣候趨勢系數均大于0，年平均線性傾向率約為0.31℃/10 a，且氣溫升高主要集中在春、冬兩季。進入20世紀90年代后，氣溫升幅進一步加大，1999年全市平均氣溫升幅達到歷史最高，平均升高1.6℃；進入21世紀平均氣溫又升高0.2℃。氣溫變化對水資源的影響主要表現(xiàn)在兩方面：一是隨著溫度的升高，水體蒸發(fā)量和蒸發(fā)強度加大，水面蒸發(fā)量、土面蒸發(fā)量、葉面蒸發(fā)量及潛水蒸發(fā)量的增加使水消耗量增大，水資源可利用量減少；二是氣溫升高導致生產生活用水量和需水量增加，水資源量急速下降。

1.2 降水量變化對水資源的影響

通過研究太原市1951—2008年降水量的變化趨勢可以看出，全市降水傾向率為-1.279 3，降水量減少趨勢明顯。多年平均降水量為438 mm，其中，20世紀50年代平均降水量為438.4 mm，接近年平均值；60年代平均降水量為494.4 mm，比平均值偏大13%；70年代平均降水量為445.3 mm，比平均值偏大1.7%；80年代平均降水量為430.8 mm，比平均值偏小1.6%；90年代平均降水量為417.5 mm，比平均值偏小4.7%；2001—2008年平均降水量為401.5 mm，比平均值偏小8.3%。

一個區(qū)域的水資源總量通常是指該區(qū)域可以恢復的地表水資源量和地下水資源量。大氣降水作為地下水資源和地表水資源的主要補給來源，降水量的多少決定該區(qū)域水資源的豐枯程度。可見，太原地區(qū)近年來降水量的減少，是造成該地區(qū)水資源短缺的一個主要原因。

2 地下水過度開采對水資源的影響

2.1 地下水現(xiàn)狀

太原市是一個以開發(fā)利用地下水資源為主的城市，多年平均可開采量3.68億m3，2007年開采量4.01億m3，超采0.33億m3。地下水的長期超量開采是造成地面沉降、水質惡化、泉水斷流等一系列水文地質及水生態(tài)環(huán)境問題的主要原因。

嚴重超采區(qū)包括晉祠泉域和清徐盆地。其中：晉祠泉域可開采量0.21億m3，實際開采量0.27億m3，開采系數1.39；清徐盆地可開采量0.38億m3，實際開采量0.53億m3，開采系數1.42。

一般超采區(qū)包括古交河谷區(qū)、婁煩區(qū)、蘭村泉域、晉源區(qū)、小店區(qū)。其中：古交河谷區(qū)可開采量0.11億m3，實際開采量0.13億m3，開采系數1.16；婁煩區(qū)可開采量0.14億m3，實際開采量0.15億m3，開采系數1.11；蘭村泉域可開采量1.10億m3，實際開采量1.24億m3，開采系數1.13；晉源區(qū)可開采量0.20億m3，實際開采量0.24億m3，開采系數1.15；小店區(qū)可開采量0.31億m3，實際開采量0.37億m3，開采系數1.15。

采補平衡區(qū)主要為西張盆地，可開采量0.59億m3，實際開采量0.59億m3，開采系數0.98。

尚有潛力區(qū)包括泥屯盆地、黃大盆地、溫川河區(qū)、東山巖溶、市中心區(qū)。其中：泥屯盆地可開采量為0.006 9萬m3，實際開采量0.005 4億m3，開采系數0.74；黃大盆地可開采量0.034 1億m3，實際開采量0.030 1億m3，開采系數0.78；溫川河區(qū)可開采量0.024億m3，實際開采量0.007 5億m3，開采系數0.31；東山巖溶可開采量0.16億m3，實際開采量0.12億m3，開采系數0.54；市中心區(qū)可開采量0.41億m3，實際開采量0.33億m3，開采系數0.68。

2.2 影響因素分析

地下水大量開采對水資源造成的影響主要表現(xiàn)在以下三方面：一是巖溶泉水斷流。太原市第一大巖溶泉于1988年斷流，難老泉于1994年斷流。二是地下水位持續(xù)下降,漏斗區(qū)不斷擴大。20世紀60—90年代，地下水位處于持續(xù)下降、漏斗不斷擴大狀態(tài)。盆地區(qū)深層地下水下降最快的是北營，1996年地下水埋深達到129.41 m，1965—1996年平均下降速率3.87 m/a；武宿、許坦2個漏斗區(qū)平均下降速率3～4 m/a。水位降落漏斗面積由1981年的18 km2擴展到1996年的150 km2。地下水位的不斷下降導致盆地區(qū)淺層和中層趨于疏干,產水量大幅減少，同時改變了原有的水動力條件，加速了污染源的擴散和入滲，導致部分開采井水的化學類型發(fā)生轉變。三是水質污染嚴重。太原盆地沖洪積平原區(qū)是地下水污染的主要發(fā)生區(qū)域。據統(tǒng)計，太原市污水排放量和工業(yè)廢渣排放量分別約為2 200萬m3和500萬t。未經處理的生活、生產廢污水以及垃圾滲液直接排入汾河，垂直入滲后導致地下水質惡化；農業(yè)生產引用廢污水灌溉以及農業(yè)面源污染面積的增加，污染程度進一步加劇。

3 地表徑流變化對水資源的影響

3.1 地表徑流現(xiàn)狀

太原地區(qū)河流分屬汾河、子牙河兩大水系，汾河太原段干流長193 km，集水面積占全市總面積的90.5%。區(qū)域內發(fā)育大小支流30余條，較大湖泊6處，其中最大的晉陽湖水面面積約5 km2。且泉水眾多，以晉祠泉和蘭村泉為代表的巖溶泉流量較大。

太原市地表徑流主要依靠大氣降水補給，其地表徑流量分布規(guī)律與降水量分布規(guī)律基本一致，但由于河川徑流受下墊面和人類活動影響明顯，其分布的不均勻性更為突出。統(tǒng)計表明，太原市多年平均河川徑流量為2.35億m3，年徑流變差系數為0.7～2.33，是年降水量變差系數的2～4倍，最大年徑流量與最小年徑流量的比值可達數十倍甚至數百倍。徑流不僅年際變化大，而且年內分配極不均勻，汛期徑流集中，山洪暴發(fā)，枯季徑流銳減，大部分河道斷流，豐、枯水年份差異懸殊。

3.2 地表徑流變化對水資源的影響分析

地表徑流的不斷減少造成了地表水資源總量的減少。尤其是近幾年來太原地區(qū)干旱年份增多，降水量減少趨勢明顯，造成區(qū)域內河流徑流量大幅減少。部分河流在汛期斷面流量不到10 m3/s，使得地表水補給地下水的作用無法發(fā)揮。

地表水資源的匱乏，造成了太原市對地下水資源的過度依賴。特別是進入20世紀90年代，地下水的嚴重超采導致地下水位持續(xù)快速下降，進一步加劇了區(qū)域內的水資源危機，生態(tài)環(huán)境問題日益凸顯。

4 對策

一是加快推進節(jié)水型社會建設。節(jié)水是緩解水資源矛盾的重要措施。優(yōu)化用水結構，提高水資源的重復利用率和污水處理率，減少地下水開采；合理調整水價，逐步提高水資源費和自來水價格；加強節(jié)水宣傳，增強全民水資源的危機意識。二是適度調整農業(yè)種植結構。以旱作農業(yè)為突破口，大力推廣旱作農業(yè)節(jié)水技術和節(jié)水灌溉，提高水資源利用率，延緩地下水和地表水資源的減少速度。三是加強地下水資源的監(jiān)測和保護。地下水開發(fā)利用中的動態(tài)監(jiān)測是地下水保護的基礎性工作，在經濟條件允許的情況下，采用先進技術完善地下水水位、水量、溫度、水質的監(jiān)測網絡建設。