太原市城市水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及保護措施

尤龍鳳

(太原市水利科學研究所)

1 太原市水系及水體狀況

1.1 河流

太原市境內(nèi)水系大部分屬黃河一級支流汾河水系，少部分為海河流域滹沱河水系。汾河為太原市內(nèi)的最大河流，干流自北向南縱貫全市，其間有大小30多條支流匯入。其中，太原市城區(qū)內(nèi)的支流有:發(fā)育東部邊山的北澗河、北沙河、南沙河，發(fā)育西部邊山的玉門河、虎峪河和九院沙河，共計6條汾河一級支流。

1.2 地表水體

太原市內(nèi)的地表水體主要包括汾河太原城區(qū)段治理美化一期工程蓄水湖、太原市園林水系(城西水系)、湖泊及蓄水池。

汾河太原城區(qū)段治理美化一期工程:該工程位于太原市區(qū)的汾河干流上，是集防洪排污、中水回用、園林綠化、景觀燈飾、旅游休閑、健身娛樂為一體的綜合性工程，建于1998年10月，2000年9月首期工程完工并對外開放。工程北起勝利橋上游155 m處，南至南內(nèi)環(huán)橋下游125 m處，全長6 km，寬500 m，占地300 hm2。

城西水系:城西水系是集園林與水系為一體的系統(tǒng)工程。城西水系輸水貫通工程于2003年3月底完成，飲馬河公園、西海子公園、南海子公園改建工程于2003年8月底完成。

太原市還分布有晉陽湖、迎澤湖、清泉湖、西湖、東湖、龍?zhí)逗?、文瀛湖、映山湖、太鋼調(diào)節(jié)池等水體。

1.3 泉水

太原市區(qū)域內(nèi)有兩大著名的巖溶泉，即晉祠泉和蘭村泉。

蘭村泉:蘭村泉域位于太原盆地北側(cè)，總面積2 670 km2。蘭村泉位于尖草坪區(qū)上蘭村，出露地點為汾河出山口處。主要有裂石寒泉(大海子泉)和小海子泉組成。該泉為非全排型巖溶大泉，巖溶水由北東西向上蘭村一帶匯流，到達太原盆地邊緣時，大部分受到邊山斷層一側(cè)的第四系透水層的阻隔而溢出成泉，小部分則向太原盆地潛排。蘭村泉是太原市第一巖溶大泉，也是太原市城市生活供水及工業(yè)用水的第一主力水源。

晉祠泉:晉祠泉域位于太原市西部，泉域總面積2 224 km2。晉祠泉出露于太原市西南20 km處的懸甕山下，由難老泉、魚沼、善利三泉組成，出露標高為802－805 m。該泉亦為非全排型巖溶大泉，巖溶水總體流向由西北向東南，到達太原盆地邊緣時，一部分受到邊山斷層東側(cè)第四系弱透水層的阻隔而溢出成泉，另一部分則向太原盆地潛排。晉祠泉是太原地區(qū)僅次于蘭村泉的第二巖溶大泉，是太原西山巖溶水系統(tǒng)的一個集中排泄點。

2 太原市水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

2.1 地表水水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

2.1.1 地表水的生態(tài)環(huán)境用水量不斷加大

太原市地表水生態(tài)環(huán)境用水量呈現(xiàn)增加趨勢，1998年生態(tài)環(huán)境用水量為843.4萬m3，至2000年9月汾河太原城區(qū)段一期治理工程完成，增加了城區(qū)水域面積130萬m2，增加了生態(tài)環(huán)境用水量400萬m3/a，明顯地改善了太原市的水生態(tài)環(huán)境;2003年8月又完成了對城西水系的輸水貫通工程，增加了水面面積8萬m2，年生態(tài)補水量達60萬m3。至2003年，太原市河湖環(huán)境生態(tài)用水量已達1 444.8萬m3/a，生態(tài)用水量在不斷加大?？傮w來說，城市生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀用水量還遠遠達不到城市發(fā)展對城市生態(tài)環(huán)境的需水要求。

2.1.2 地表水的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量嚴重下降

由于地表水水生態(tài)環(huán)境用水量嚴重不足，河湖自凈能力差，加之未經(jīng)處理的污水排放沒有得到有效遏制，致使地表水水體污染嚴重。

汾河太原段:2003年汾河太原段有效資料顯示，汾河太原城區(qū)段除汾河公園6 km治理范圍輕污染外，其他河段基本處于嚴重污染狀態(tài)(表1)。

表1 汾河干流太原段2003年水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

城西水系:城西水系治理后，2008年至2009年迎澤湖水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果較2005年有明顯改善，接近Ⅲ類標準，但是如果換水量不足(僅保持60萬m3/a)水質(zhì)仍將逐漸惡化(表2)。

表2 迎澤湖2008－2009年水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

晉陽湖:晉陽湖湖面較大(500萬m2)經(jīng)西干渠供水，每年供水量達2 600萬m3，除補充湖泊滲漏蒸發(fā)外，每年有600萬m3供春灌用水，且大量水體供太原第一熱電廠作生產(chǎn)用水，故晉陽湖水體有較多的交換，水質(zhì)狀況較好，且保持穩(wěn)定(表3)。

表3 晉陽湖和汾河水庫2002－2003年水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

2.2 地下水水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

2.2.1 地下水生態(tài)環(huán)境水資源量現(xiàn)狀

太原市多年平均(1956－2000年)地下水資源量為54 362萬m3，其中巖溶水25 497萬m3，盆地區(qū)孔隙水17 729萬m3，山區(qū)裂隙孔隙水11 136萬m3。在現(xiàn)狀開采條件下，全市地下水可開采量為36 752萬m3，其中山區(qū)巖溶水14 664萬m3，山區(qū)裂隙孔隙水3 154萬m3，盆地區(qū)孔隙水18 934萬m3。

太原市主要集中大量開采利用盆地松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖類巖溶裂隙水，2009年全市地下水取水量為45 846.3萬m3。多年來地下水一直處于超采狀態(tài)，導致地下水水位持續(xù)下降。

(1)巖溶水水位動態(tài)。蘭村泉域巖溶水典型孔S1孔，至2000年水位下降到786.13m，累計下降28 m，泉域內(nèi)巖溶水已嚴重超采;晉祠泉域巖溶水在1994年3月泉水斷流后，水位大幅度下降，到2000年累計下降16 m，年平均下降速度為2.5 m。

(2)淺層孔隙水。20世紀70年代中期，太原市淺層孔隙水基本處于自然狀態(tài)，其徑流方向與地形坡度一致。進入80年代出現(xiàn)北營和西張兩個漏斗，且發(fā)展較快。西張—向陽店地區(qū)水位降幅大，漏斗中心呼延、西張一帶最大降深達45 m，年下降速率2.35 m;許坦—東太堡地區(qū)水位年降幅達10 m，大部分含水層已被疏干。

(3)深層孔隙水水位動態(tài)。1965年僅有原動物園、菜園村兩個漏斗，水位下降16 m，高程767 m、775 m閉合線面積15 km2。1972年漏斗擴展到74 km2;1985年擴展到312 km2，中心水位降深至73.34 m，高程767 m年均下降速率3.65 m;到2000年漏斗進一步擴大到近400 km2，中心水位最大降深達130 m之多。

2.2.2 地下水水生態(tài)環(huán)境水質(zhì)現(xiàn)狀

由于區(qū)域內(nèi)污水排放、農(nóng)田污水灌溉及煤礦大規(guī)模開采，致使地下水水質(zhì)受到不同程度的污染，污染超標情況見表4。

表4 太原市地下水系統(tǒng)主要監(jiān)測項目超標情況統(tǒng)計表

3 水生態(tài)環(huán)境惡化造成的危害

3.1 地表水水生態(tài)環(huán)境存在的問題

3.1.1 水體污染日趨嚴重

汾河太原段污染最嚴重的河段包括兩段，即汾河古交段(鎮(zhèn)城底—河口)和汾河南內(nèi)環(huán)橋至清徐出境口，水質(zhì)均屬劣Ⅴ類。由于汾河古交段地處汾河太原段中上游，位于太原市兩大水源地(蘭村水源地和西張水源地)和汾河二庫的上游，其水質(zhì)的好壞直接影響兩大水源地和汾河二庫的水質(zhì)。同時，由于汾河古交段劣質(zhì)地表水的入滲，對晉祠泉域的地下巖溶水也構(gòu)成威脅。

汾河太原城區(qū)段邊山六大支河，現(xiàn)階段除汛期水質(zhì)較好外，其余季節(jié)主要接納未經(jīng)處理的城市污水、煤礦排水及沿河工礦企業(yè)的污廢水，純粹成了6條排污渠，其水質(zhì)狀況極差。

3.1.2 河川基流大幅度減少，河道生態(tài)功能基本喪失

汾河太原段，因汾河公園治理美化蓄水工程的運行，使該段河道的生態(tài)功能得到恢復和改善，其他河段河川基流大幅度減少，加之地表水嚴重污染，河道生態(tài)功能已基本喪失。

六城區(qū)內(nèi)東西邊山主要支流均屬季節(jié)性河流，除汛期有一定的水量且水質(zhì)較好外，其他季節(jié)取而代之的是污廢水，河道生態(tài)功能喪失殆盡，嚴重影響河道兩岸居民的生活環(huán)境及太原市城市整體形象。

3.2 地下水水生態(tài)環(huán)境存在的問題

區(qū)域地下水嚴重超采，引起的水生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題主要表現(xiàn)為:巖溶泉水斷流;區(qū)域地下水位下降并形成大面積降落漏斗，含水層疏干或產(chǎn)水量減少;由于地下水水位下降導致地下水水質(zhì)污染加重及地面沉降等。

3.2.1 巖溶泉水斷流

蘭村泉是太原市第一巖溶大泉，20世紀50年代平均流量4.05 m3/s。隨著自來水公司蘭村水源地的投產(chǎn)，開采量逐步增加，地下水位開始緩慢下降，泉水逐漸減少。加之屬于同一巖溶水系統(tǒng)的棗溝水源地在1986年投產(chǎn)，導致冽石寒泉干枯。此后開采量逐年增加，90年代又增加了三給地壘五水廠和十水廠的開采，幾大巖溶水源地的同時開采，導致玄泉寺至蘭村的泉群斷流。

太原市的另一巖溶大泉晉祠泉，隨著區(qū)域內(nèi)水井的不斷增加，開采量逐步加大，使得晉祠泉水流量急劇下降，由1971年的1.3 m3/s下降到1980年的0.8 m3/s，魚沼、善利二泉斷流。尤其是進入20世紀80年代以來，西山煤礦的大規(guī)模開采，礦坑排水量驟增，加快了晉祠泉的衰減速度，到1994年4月30日，千古名勝難老泉終于不堪重負而斷流。

3.2.2 區(qū)域地下水位下降，含水層疏干，產(chǎn)水量減少

城區(qū)地下水位降落漏斗最早發(fā)現(xiàn)于1965年，漏斗中心位于原動物園一帶，其中心水位降深16.5 m，面積11.2 km2。20世紀70年代以來大規(guī)模開采地下水，導致水位降落漏斗迅速擴大，東西已到邊山，向南擴展到小店地區(qū)，工業(yè)自備井集中開采地段如北營、南堰、吳家堡等地區(qū)與城區(qū)的漏斗已連成一片，面積達345 km2。漏斗中心水位降深已近100 m，個別地區(qū)與地段已超過120 m，地下水水位平均每年以2－3 m的速度下降，自來水二廠、三廠、六廠、七廠、八廠相繼停產(chǎn)或報廢。

3.2.3 地下水污染加重

地下水污染主要發(fā)生在太原盆地沖洪積平原區(qū)，該區(qū)也為“三廢”集中排放區(qū)，年排污廢水2.2億m3，工業(yè)廢渣500萬t，導致地表水、地下水及土壤、糧菜等均受到不同程度的污染。

3.2.4 地面沉降

地下水超采導致大面積地面沉降，1985－2000年15 a間累計地面沉降量大于400 mm的區(qū)域面積為75 km2，沉降中心與地下水位下降漏斗基本一致，其中吳家堡—高新區(qū)沉降中心沉降量大于1 000 mm的面積為12.55 km2，最大沉降量為1 268 mm。

4 保護措施

4.1 建立健全水資源開發(fā)利用與保護的法律法規(guī)和監(jiān)督管理體制

一是加強水資源統(tǒng)一管理;二是結(jié)合節(jié)水型社會建設，開展對所有用水戶用水水平的考核，分析各行業(yè)、各行政分區(qū)的節(jié)水潛力，針對不同行業(yè)提出具體的節(jié)水措施;三是建立健全水資源開發(fā)利用與保護的監(jiān)督管理體制;四是建立水資源有償使用和取水用水以及排放污水的水生態(tài)補償制度;五是加強執(zhí)法隊伍建設，提高人員素質(zhì)和執(zhí)法水平。

4.2 建立管理目標與技術(shù)指標體系，實施科學管理

一是劃定水功能區(qū)，建立入河排污口登記、審批和監(jiān)管制度，加強管理，建立健全納污總量控制制度;二是對地下水進行區(qū)劃，嚴格實施地下水保護制度，強化太原市飲用水水源地管理制度，保障居民飲水安全;三是建立生態(tài)環(huán)境用水保障制度，建立水資源質(zhì)量以及與水相關(guān)的生態(tài)監(jiān)測和監(jiān)督制度;四是加大城區(qū)雨洪分流管網(wǎng)的改造和河道、排退水渠截污管網(wǎng)建設，建設增源補水工程;五是加強水資源監(jiān)測工作，采用現(xiàn)代新技術(shù)、新方法，不斷進行水資源與水生態(tài)環(huán)境保護的科學研究。

4.3 進行水環(huán)境安全評價研究

水環(huán)境安全是指水體保持足夠的水量，安全的水質(zhì)條件，從維持其正常的生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)功能、保障水中生物的有效生存、周邊環(huán)境處于良好狀態(tài)，使水環(huán)境系統(tǒng)功能可持續(xù)正常發(fā)揮，同時能較大限度地滿足居民生產(chǎn)和生活的需要，使其處于不受威脅的狀態(tài)。通過對太原市水生態(tài)環(huán)境的系統(tǒng)分析，認為太原市水生態(tài)環(huán)境安全存在較大隱患，必須引起各級政府的高度重視。支撐太原市經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，需采取以下措施:一是把蘭村水源地(包括蘭村泉巖溶水和三給以北盆地孔隙水)作為太原市特大城市的戰(zhàn)略儲備水源地來修復建設和管理，作為遭遇特大干旱、突發(fā)事件的水源儲備;二是加大水資源保護，特別是汾河水庫水源地的保護力度;三是加大污水深度處理力度與有效利用;四是用現(xiàn)代水權(quán)理論為指導，用總量控制、定額管理兩套指標體系進行節(jié)水型社會建設;五是盡快啟動太原市分質(zhì)供水研究。

4.4 進行水系統(tǒng)健康循環(huán)研究

太原市由于種種原因，污水處理、回用步伐仍然嚴重滯后，與水資源嚴重緊缺的客觀現(xiàn)實不相適應。太原市采取花巨額投資建設引黃入晉工程和千家萬戶掠奪性地開采地下水，而對城市再生水利用、節(jié)約用水很少投入也很少研究，最終形成了目前的水生態(tài)現(xiàn)狀。針對太原市的現(xiàn)狀，建立水系統(tǒng)健康循環(huán)，必須從以下幾方面抓起:一是實行水務一體化管理;二是節(jié)制用水;三是污水深度處理和利用;四是修復城市雨水水文循環(huán);五是污水廠污泥回歸土地;六是面源污染的控制。

4.5 進行城市雨洪利用研究

城市雨洪是一種災害，又是重要的水資源。將城市防洪與雨洪綜合利用相結(jié)合，是人水和諧指導城市水資源與水環(huán)境工作的重要內(nèi)容。

城市雨洪利用是指通過工程性和非工程性措施，分散實施，就地攔蓄、儲存和利用城市雨洪，避減洪澇災害，增辟城市可利用資源，改善城市居住環(huán)境。太原市城市雨洪利用主要包括雨水儲存調(diào)蓄利用和雨水滲透兩方面的內(nèi)容。

4.6 建立水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系

通過建立太原市水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系，及時掌握水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為政府部門制定各類法規(guī)和研究、預測通報水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、水資源保護、城市河湖整治、污水處理、水功能區(qū)管理等提供科學、準確、完整的基礎資料。

太原市水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系主要包括汾河干流段及主城區(qū)重點區(qū)域。在監(jiān)測范圍內(nèi)以縱、橫向，點、線、面相結(jié)合的方式布設監(jiān)測網(wǎng)絡，監(jiān)測體系應分為地表水監(jiān)測體系和地下水監(jiān)測體系兩大系統(tǒng)。

［1］薛鳳海，武桂梅，李硯閣，等.太原市地下水合理利用與調(diào)控［M］.鄭州:黃河水利出版社，2000.