北部灣潿洲島水問題與水戰(zhàn)略研究

農衛(wèi)紅 李傳科 劉昌軍

（1.廣西水利電力勘測設計研究院，530023，南寧；2.中國水利水電科學研究院，100038，北京）

潿洲島是我國北部灣地區(qū)最大的島嶼，是我國最大最年輕的火山島，其生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、旅游資源豐富，被《中國國家地理》雜志評為“中國最美的海島”。

潿洲島距廣西北海市21海里（1海里=1.852 km），陸地面積24.98 km2。2013年，潿洲島戶籍人口17 050人，常住人口11 343人，旅游高峰期日上島游客近萬人。潿洲島經(jīng)濟以農業(yè)、旅游業(yè)為主，兼有少量工業(yè)。潿洲島農業(yè)主要是種植業(yè)和畜牧業(yè)，現(xiàn)有耕地面積7 850畝（1畝=1/15 hm2）。根據(jù)《北海潿洲島旅游區(qū)發(fā)展規(guī)劃》《潿洲島旅游區(qū)（鎮(zhèn)）總體規(guī)劃》，至2020年，潿洲島將建成國內一流、國際知名的生態(tài)休閑度假海島。

潿洲島作為一個孤立島嶼，淡水資源缺乏，目前島上供水全部取用地下水。長期以來，水資源短缺一直是潿洲島發(fā)展的瓶頸，旅游旺季生活用水常出現(xiàn)停水、限供現(xiàn)象，水利等基礎設施建設滯后成為海島建設的短板。究竟島上有多少淡水資源可以利用，可以支撐多少人口在島上生活，地下水是否已超采，是否需要采取跨海輸水或者海水淡化措施等，一直是困擾決策者的問題。為破解上述水問題，加快推進水利基礎設施建設，廣西水利電力勘測設計研究院承接了潿洲島水資源保護與利用規(guī)劃任務，并聯(lián)合中國水利水電科學研究院開展地下水專題研究。

一、潿洲島地表水資源調查評價

潿洲島地處亞熱帶海洋性氣候區(qū)。據(jù)潿洲島氣象站資料統(tǒng)計，多年平均年降雨量1 373 mm，多在635.8～2 405 mm之間，最大年際值差3.78倍；年內分布不均，其中5—10月降雨量占全年的83%左右，多年平均年蒸發(fā)量1 810 mm。島上最大溪流為西角溝，集水面積6.0 km2，建有小（1）型水庫潿洲水庫，水庫有效庫容187萬m3；還有北港等7條溪溝，連續(xù)特枯水年曾出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。

由于島上沒有水文測站，經(jīng)分析選用距島較近的西塘水文站（位于北海市南流江一級支流馬江上）作為水文參證站，該站集水面積192 km2，多年平均年降雨量為1 660 mm。采用水文比擬法，經(jīng)降雨徑流修正后，推求得潿洲島多年平均徑流深為659 mm，多年平均地表水資源量1 647萬m3，人均占有水資源量不足1 000 m3，遠低于全國人均2 200 m3、廣西人均4 359m3的水平，屬嚴重缺水地區(qū)。

目前水庫及主要溪溝水質達不到Ⅲ類水標準，主要超標因子為有機污染物。

二、地下水資源調查評價

潿洲島是四面環(huán)海的獨立水文地質單元，其地下淡水是一個“漂浮”在海水之上的透鏡體，長軸為5 000 m，短軸為250 m。降雨是潿洲島地下水資源唯一自然補給源，雨水下滲進入上部空隙發(fā)育的火山巖形成潛水，經(jīng)中間有阻水能力的黏土質半透水層，進入下部碎屑巖層形成承壓水。地下水主要水源地水質優(yōu)良。

潿洲島上設有地下水水位專用監(jiān)測井12眼，監(jiān)測有2002—2013年共12年歷年逐月水位埋深資料。根據(jù)實測資料分析，地下水水位整體呈緩慢下降趨勢，水位平均下降約1.57 m，其中平頂山水廠周邊地下水下降較明顯，2002—2013年水位下降2.09～3.02 m，已經(jīng)在平頂山區(qū)域形成地下水漏斗，說明在目前地下水開采條件下，潿洲島內的地下水水位已呈現(xiàn)超采現(xiàn)象。

本次采用非飽和地下水滲流有限元分析模型，結合水文地質、氣象資料，建立了潿洲島地下水分析的數(shù)學模型，并對潿洲島近15年地下水動態(tài)變化過程進行了數(shù)值模擬研究。利用現(xiàn)場勘測的不同土層的土樣和室內非飽和參數(shù)的分析，對潿洲島降雨入滲過程和地下水動態(tài)變化特征、水資源量進行了精細數(shù)值模擬研究。通過模型計算，得到不同用水方案下的地下水水位及流場的時空相應狀況。地下水動態(tài)預測期為2013—2022年，計10年。現(xiàn)狀開采方案為4 080 m3/d，經(jīng)模型計算得潿洲島降雨入滲補給量為11 300 m3/d（年補給量412萬m3），其中弱透水層補給承壓含水層水量為5 031 m3/d（年補給量184萬m3），漏斗區(qū)潛水含水層下滲補給量為1 543 m3/d（年補給量56萬m3）。根據(jù)水均衡原理，現(xiàn)狀開采條件下，在保持承壓含水層儲存量不變情況下，地下承壓含水層最大可開采資源量為5 031 m3/d（年最大可開采量184萬m3）。弱透水含水層的蒸發(fā)量、排泄量和現(xiàn)狀儲存量為6 269 m3/d（229萬m3/a），該部分為地表水與地下水資源重復計算量。

本次模型計算結果與2000年廣西地質環(huán)境監(jiān)測總站編制的《北海市潿洲島地下水資源詳查及開發(fā)利用規(guī)劃報告》成果相比，潿洲島地下水年補給資源量和可開采量成倍下降，與潿洲島出現(xiàn)的地下水超采實際相符，揭示了該島水循環(huán)規(guī)律，可為今后地下水資源保護與合理開發(fā)利用提供更科學的支撐。

三、水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題

2013年，潿洲島總供水量為111.89萬m3，其中供生活68.54萬m3，供工業(yè)40.15萬m3，供農業(yè)3.2萬m3，全部取自地下水。現(xiàn)狀潿洲島水資源開發(fā)利用程度6.4%，現(xiàn)狀人均年用水量86.2 m3，遠低于全區(qū)平均水平653 m3。經(jīng)測算全島2013年現(xiàn)狀基準年缺水量44.6萬m3，工程性缺水與資源性缺水并存。

潿洲島現(xiàn)狀水資源開發(fā)利用存在的主要問題：水資源時空分布不均，水利工程調蓄能力不足，造成枯水期和旅游高峰期工程性缺水；地表水資源保護不力，唯一的水庫潿洲水庫由于水質較差，至今沒有發(fā)揮供水效益；水資源配置不合理，過量開采地下水，形成地下水漏斗，局部出現(xiàn)海水入侵現(xiàn)象。

四、水資源合理配置方案研究

根據(jù)《北海潿洲島旅游區(qū)發(fā)展規(guī)劃》（2010—2020年）和《潿洲島旅游區(qū)（鎮(zhèn)）總體規(guī)劃（2011—2025年）》，預測潿洲島近期2020年，最高日用水人口2.81萬人，其中最高日旅游度假人口1.0萬人；遠期2030年，最高日用水人口為3.0萬人，其中最高日旅游度假人口1.0萬人。

根據(jù)有關規(guī)程規(guī)范以及地方用水定額標準，采用單位人口綜合用水量指標、單位用地綜合用水量指標和分類預測法3種方法分析預測需水量，并考慮用水人數(shù)高峰出現(xiàn)在夏季7—8月份的旅游旺季，與水源豐水季節(jié)匹配度較高，因此規(guī)劃時提出分旺季、淡季進行水資源供需分析，使水資源承載力分析結論更真實可信。經(jīng)綜合分析，推薦2030年集中供水規(guī)模1.50萬m3/d，詳見表1。規(guī)劃水平年水資源配置方案見表2。

規(guī)劃近期開展?jié)匏畮炀C合治理，以達到供水水源水質要求。經(jīng)水量平衡計算，考慮溪溝徑流回收和水庫擴容33萬m3等措施后，潿洲水庫日均可供水量為0.62萬m3/d，但為了保護地下水，優(yōu)先使用地表水，充分利用豐水期棄水，潿洲水庫水廠最高日供水規(guī)模按1.50萬m3/d建設。地下水源經(jīng)合理布井，基本維持現(xiàn)狀供水規(guī)模。

2030年潿洲島水資源開發(fā)利用率為20.9%，表明在控制登島旅游人數(shù)、不發(fā)展工業(yè)企業(yè)的前提下，充分考慮潿洲水庫、島內溪溝基流回收，合理開采地下水，有效利用中水，合理配置水資源，加強水資源管理保護，倡導節(jié)約用水，潿洲島水資源能夠滿足規(guī)劃水平年全島用水需求。

表1 潿洲島需水預測成果表

表2 潿洲島水資源配置方案表

全島水資源配置結論：2020年、2030年潿洲島配置的總供水量比現(xiàn)狀年分別增加265.0萬m3和331.7萬m3；其中地表水分別增加246.2萬m3和283.2萬m3，地下水減少13.09萬m3。地表水供水量由現(xiàn)狀年的0%提高到2020年的65.3%、2030年的63.8%，將逐步形成以地表水為主，地下水和中水作為補充的供水格局，從根本上扭轉現(xiàn)狀以地下水為唯一水源的局面。

五、水安全保障措施

針對現(xiàn)狀存在的主要問題，規(guī)劃提出水資源保護和開發(fā)利用措施包括水源工程、供水工程、水資源保護與水生態(tài)修復工程、信息化建設工程共四類項目。

水源工程總體布局考慮生活、工業(yè)用水統(tǒng)一由水廠集中供水，主要水源為潿洲水庫和地下水。供水工程考慮優(yōu)水優(yōu)用，地下水主要用于生活；對潿洲水庫進行綜合治理，并考慮回收部分溪溝出海徑流，補充潿洲水庫徑流量。灌溉供水采取就近原則，充分利用已有山塘水源或在不影響島內供水水源水質的情況下，適當利用中水灌溉；島內生態(tài)綠地供水考慮中水利用或者回收溪溝徑流。水資源保護與水生態(tài)修復工程包括截污工程、生態(tài)修復措施、物理隔離防護措施等。信息化建設工程包括地下水水位水質自動監(jiān)測、地表水水質自動監(jiān)測、取用水計量監(jiān)控等。

六、結 語

由于潿洲島特殊的地理地質條件，潿洲島淡水資源極其有限，海島發(fā)展將受水資源承載能力的限制，應加強需水管理和水資源保護，強化節(jié)水，優(yōu)先使用地表水，限量開采地下水作為補充。鼓勵中水回用和雨水收集利用，不適宜發(fā)展用水量大的工業(yè)和農業(yè)；潿洲島全島人口建議控制在3萬人以內（日最大上島人數(shù)控制在1萬人以內）。將潿洲島建設成為節(jié)水示范性島嶼，實現(xiàn)人、水和生態(tài)環(huán)境和諧。