太原市微咸水現(xiàn)狀及開(kāi)發(fā)利用措施研究

尤龍鳳

（太原市水利科學(xué)研究所 山西太原030002）

太原市作為山西省的省會(huì)城市，是山西省政治、經(jīng)濟(jì)、文化、交通、信息的中心，隨著其人口的不斷增加和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)水資源的需求也與日俱增。然而，太原市的水資源狀況卻令人堪憂。水資源總量5.338億m3（太原市第二次水資源評(píng)價(jià)成果），人均水資源量172m3，僅為全國(guó)人均量的1/12，全省人均量的1/2，處于聯(lián)合國(guó)確定的極度缺水狀態(tài)。為緩解太原市的水資源緊缺狀況，將太原市分布較廣的劣質(zhì)水源——微咸水，充分、合理、有效地開(kāi)發(fā)利用起來(lái)，應(yīng)成為太原市水利科技工作者的研究方向，并把微咸水的開(kāi)發(fā)再利用作為彌補(bǔ)太原市水資源緊缺的有效途徑之一。

1 微咸水利用現(xiàn)狀

1.1 微咸水分布區(qū)域

一般來(lái)講，凡是地表土壤存在鹽漬化現(xiàn)象的地區(qū)，其地下水，甚至由地表徑流匯集的坑塘、洼淀積水大都是咸水、微咸水[1]。微咸水的最主要特征是水質(zhì)含鹽量高，礦化度高。通常將礦化度為1～3g/L的含鹽水稱(chēng)為微咸水。

根據(jù)太原市地下水水化學(xué)類(lèi)型及分布規(guī)律結(jié)合微咸水特征分析，太原市微咸水主要分布在太原市的盆地區(qū)，其中小店區(qū)和清徐縣河?xùn)|地區(qū)分布較多，具體分布范圍包括清徐縣的清源鎮(zhèn)、孟封鎮(zhèn)、徐溝鎮(zhèn)、王答鄉(xiāng)、集義鄉(xiāng)、柳杜鄉(xiāng)、西谷鄉(xiāng)、東于鎮(zhèn)等，小店區(qū)的小店鎮(zhèn)、北格鎮(zhèn)、西溫莊鄉(xiāng)、劉家堡等。這些地區(qū)的地下水水化學(xué)類(lèi)型多為HCO3·CL-Na型水，礦化度多在1g/L或大于1g/L。

由于太原市微咸水資源的勘查開(kāi)發(fā)尚處于初勘階段，因此對(duì)微咸水僅調(diào)查了其在太原市的分布區(qū)域。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，太原市尤其是太原市盆地區(qū)絕大多數(shù)地區(qū)都在不同程度的直接或間接利用微咸水，或飲用或灌溉等。

1.2 飲用微咸水現(xiàn)狀

太原市大部分水井都是淺層水，因特殊的地理環(huán)境所致，大部分村莊飲用水的總硬度普遍超標(biāo)，即使是城市供水，也由于水處理設(shè)施、成本、工藝等諸多原因，水硬度也不能夠全部達(dá)標(biāo)，全市中清徐縣、小店區(qū)、晉源區(qū)、萬(wàn)柏林區(qū)、尖草坪區(qū)、陽(yáng)曲縣、古交市等存在大部分飲用微咸水情況。如晉源區(qū)晉源鎮(zhèn)晉陽(yáng)堡飲用水總硬度1500 mg/L，古城營(yíng)飲用水總硬度1270 mg/L，高家堡飲用水總硬度1670 mg/L。

總體來(lái)講，太原市沿汾河兩岸及支流區(qū)域地勢(shì)較低的地方飲用微咸水較多，且這些地勢(shì)較低的地方有絕大部分土地存在不同程度的鹽堿化現(xiàn)象。如小店區(qū)劉家堡鄉(xiāng)西草寨及劉家堡鄉(xiāng)洛陽(yáng)村一帶，以及清徐縣徐溝鎮(zhèn)高花一帶，集義鄉(xiāng)中遼西、東遼西一帶、晉源區(qū)晉祠鎮(zhèn)新莊營(yíng)、張村一帶等，陽(yáng)曲縣黃寨鎮(zhèn)、泥屯鎮(zhèn)，古交市岔兒鄉(xiāng)、邢家社鄉(xiāng)等。

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，太原市2011年飲用微咸水人口為10.526萬(wàn)人，其中盆地區(qū)飲用微咸水人口為9.497萬(wàn)人，占全市飲用微咸水人口的90.23%，主要分布在清徐縣、小店區(qū)、晉源區(qū)、杏花嶺區(qū)。太原市盆地區(qū)農(nóng)村飲用微咸水情況詳見(jiàn)表1。

表1 太原市盆地區(qū)農(nóng)村飲用微咸水情況表

1.3 微咸水農(nóng)業(yè)灌溉現(xiàn)狀

太原市有效灌溉面積4.86萬(wàn)hm2，2011年實(shí)灌面積4.8萬(wàn)hm2，其中盆地區(qū)4.43萬(wàn)hm2，而清徐縣、小店區(qū)為3.47萬(wàn)hm2，占全市實(shí)灌面積的72.22%。因此，太原市農(nóng)業(yè)灌溉面積多集中在清徐縣、小店區(qū)，尤其是水澆地面積更加集中。灌溉水量和水質(zhì)的保障直接關(guān)系著當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全及農(nóng)民的收入。

經(jīng)調(diào)查，目前，機(jī)井灌溉是清徐縣和小店區(qū)水澆地的主要供水水源。2011年太原市地下水平均年開(kāi)采量31911.63萬(wàn)m3，其中太原市盆地區(qū)開(kāi)采量為28954.02萬(wàn)m3。開(kāi)采井以200 m以下的水井占絕大多數(shù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，約占65%，其供水量達(dá)20742.6萬(wàn)m3，盆地區(qū)供水量高達(dá)18820.1萬(wàn)m3。根據(jù)調(diào)查保守估算，微咸水的灌溉水量約占盆地區(qū)200 m以下水井供水量的55%左右，其供水量約為10351萬(wàn)m3。

現(xiàn)有灌溉井大多含鹽較高，不適于進(jìn)行蔬菜灌溉，大多只能進(jìn)行大田澆灌，因此，在很大程度上影響了農(nóng)業(yè)的種植結(jié)構(gòu)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)清徐縣西谷鄉(xiāng)西谷村，現(xiàn)有水井6眼，1眼為吃水井，其余5眼為灌溉用井，由于水質(zhì)為微咸水，灌溉效率差，灌溉蔬菜后，出現(xiàn)蔬菜不長(zhǎng)或生長(zhǎng)受影響等，農(nóng)民放棄種植蔬菜和其他經(jīng)濟(jì)作物，每年只種植小麥和玉米。周邊受影響的鄉(xiāng)鎮(zhèn)村莊也大多因現(xiàn)有水井的水質(zhì)影響，種植結(jié)構(gòu)一直沒(méi)有調(diào)整。

2 微咸水直接利用危害分析

2.1 微咸水直接飲用的危害

微咸水由于其鹽分含量偏高，若長(zhǎng)期飲用，會(huì)直接導(dǎo)致血液黏稠，加重心臟、腎臟負(fù)擔(dān)，造成高血壓、腎臟炎、心腦血管等高發(fā)病，同時(shí)也可造成人體胃腸功能的紊亂，免疫力低下等。

2.2 微咸水直接灌溉的危害

1）導(dǎo)致土壤鹽漬化、鹽堿化：直接利用咸水進(jìn)行灌溉雖然方便，但存在著潛在的危害。微咸水中含有一定的鹽分，將其直接用于農(nóng)業(yè)灌溉，使得地表土壤中鹽分增多，加之地表的蒸發(fā)使鹽分含量上升，日積月累，土壤中的含鹽量越來(lái)越多，導(dǎo)致土壤板結(jié)，即土壤的鹽漬化、鹽堿化[2]，即破壞了土體結(jié)構(gòu)，使得土地肥力下降，也不利于作物吸收養(yǎng)分。

2）影響作物吸收養(yǎng)分，阻礙作物生長(zhǎng)：咸水直接用于農(nóng)業(yè)灌溉可使作物在生長(zhǎng)期的鹽分輸入超出作物本身所能容納的鹽分，即超出其耐鹽性，從而形成鹽害。鹽害對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育是極不利的，具體表現(xiàn)在以下兩方面：①影響作物對(duì)水分的吸收。當(dāng)土壤中可溶性鹽過(guò)量時(shí)，土壤溶液濃度會(huì)增高，使得土壤中水分減少，作物吸水困難，當(dāng)土壤溶液濃度超過(guò)作物體內(nèi)濃度時(shí)，會(huì)把作物體內(nèi)水分置換出來(lái)，造成作物干旱甚至死亡；②影響作物對(duì)養(yǎng)分的吸收。土壤中的過(guò)量鹽分會(huì)影響土壤中各種微生物的活動(dòng)，從而使土壤養(yǎng)分不能有效轉(zhuǎn)化供給作物吸收利用，因此使作物生長(zhǎng)期營(yíng)養(yǎng)不良，導(dǎo)致發(fā)育不正常或是生長(zhǎng)失去平衡等而降低作物的產(chǎn)量[2]。

3 微咸水開(kāi)發(fā)利用措施

3.1 淡化處理、解決農(nóng)村飲水困難

微咸水直接飲用對(duì)人體危害較大，必須進(jìn)行淡化處理。微咸水淡化的原理就是使鹽水脫鹽淡化或者經(jīng)處理后達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，微咸水淡化的方法有許多種，其中主要的方法有蒸餾法、電滲析法和反滲透法，目前微咸水淡化大多采用反滲透法和電滲析法。利用電滲析和反滲透技術(shù)，通過(guò)淡化工藝進(jìn)行脫鹽、降氟、凈化等，可把含鹽量3～5g/L的微咸水，處理成小于1.0 g/L的淡水，符合國(guó)家規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)[3]。

微咸水淡化后用于解決農(nóng)村飲水困難，河北省滄州市就是個(gè)很成功的例子。滄州市為解決其東部地區(qū)的農(nóng)村飲水困難，采取的方法是打2～3眼微咸水淺井，配套安裝一套微咸水淡化處理設(shè)備，包括管道鋪設(shè)、建水池、蓋設(shè)備房等，總投資大概在12萬(wàn)元左右，即可解決將近1000人的飲水困難，微咸水淡化水成本僅2.12～2.67元/m3，水質(zhì)基本達(dá)到純凈水標(biāo)準(zhǔn)，一項(xiàng)工程僅需20天左右的時(shí)間即可完成，每人1年的飲水費(fèi)用約120元左右。該項(xiàng)技術(shù)已在海興、黃驊、吳橋、東光、鹽山、南皮、孟村、滄縣、青縣等縣市大力推廣應(yīng)用，并已作為水利部推廣的項(xiàng)目。到目前為止，滄州市已發(fā)展了151處苦咸水淡化站，解決了約15萬(wàn)人的飲水困難問(wèn)題[3]。

3.2 用于農(nóng)業(yè)灌溉

3.2.1 咸淡水的輪灌或混灌

與淡水灌溉不同的是，利用微咸水灌溉時(shí)不僅要滿足作物對(duì)水分的需求，關(guān)鍵的是如何控制鹽分的危害。咸水灌溉技術(shù)涉及到多門(mén)學(xué)科，如水、土、作物等等。咸水灌溉對(duì)鹽分危害的控制主要是使土壤中的鹽分累積不超過(guò)作物耐鹽度，同時(shí)土壤中增加的鹽分經(jīng)過(guò)降雨或是灌溉的淋洗能夠排出土壤外，從而達(dá)到土壤中鹽分的周年或是多年平衡，不會(huì)發(fā)生鹽分的累積而造成鹽害[4]。實(shí)行咸淡水的輪灌或混灌是控制鹽分危害的行之有效的方法?？筛鶕?jù)本地區(qū)的水資源條件，實(shí)行咸淡水資源的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用，同時(shí)綜合考慮作物本身的耐鹽特性，進(jìn)行咸淡水的輪灌或混灌[5]。

根據(jù)太原市微咸水分布范圍、地理及水文地質(zhì)特征，微咸水按性質(zhì)分為兩個(gè)區(qū)：一是沿汾河、瀟河岸邊帶，此帶地下水位較高，淺層地下水含鹽量也相對(duì)較高。在此區(qū)域以及其它地勢(shì)較低地下水位較高地區(qū)，灌溉工程措施主要以完善排灌渠建設(shè)，減少田面積澇，以增加徑流量的方式使地下水水位下降，降低淺層地下水的含鹽量。同時(shí)引入汾河地表水與現(xiàn)有的微咸水灌溉井進(jìn)行混合灌溉，以降低灌溉水的礦化度，減少灌溉水中的鹽分，從而減輕對(duì)作物及土壤的危害。二是遠(yuǎn)離汾河、瀟河岸邊的沖積區(qū)，此區(qū)可采用深層潛水與淺層水混澆的辦法，稀釋水中和土壤中的礦化度，有條件的可引入客水和雨水、洪水與微咸水混澆或間隔澆灌。

為實(shí)現(xiàn)太原市的蔬菜、糧食等作物的穩(wěn)定高產(chǎn)，農(nóng)田灌溉應(yīng)按灌二水淡水，灌一水咸水的咸淡輪灌方式進(jìn)行灌溉，即在作物的低耐鹽階段灌淡水，高耐鹽階段灌咸水。根據(jù)已往的灌溉經(jīng)驗(yàn)，太原市農(nóng)田宜采用咸淡輪灌的方式灌溉。微咸水灌溉有兩種模式：一種模式是微咸水與汾河水庫(kù)水及當(dāng)?shù)氐Y源相結(jié)合，進(jìn)行咸淡輪灌的井渠雙灌灌區(qū)，另一種模式是微咸水與當(dāng)?shù)氐Y源相結(jié)合進(jìn)行咸淡輪灌的井灌區(qū)。

3.2.2 利用微咸水灌溉應(yīng)重點(diǎn)研究的問(wèn)題

（1）重點(diǎn)研究土壤中的鹽分如何進(jìn)行調(diào)控，防止土壤次生鹽漬化現(xiàn)象。在利用微咸水灌溉時(shí)，應(yīng)注重如何高效、安全地利用微咸水。為防止因灌溉微咸水而引起土壤次生鹽漬化現(xiàn)象，必須制定適合太原市本區(qū)域的灌溉制度和灌溉方法，提出切實(shí)可行的控制土壤鹽分的方法。

（2）重點(diǎn)研究土壤中鹽分的運(yùn)移和平衡規(guī)律。利用微咸水灌溉時(shí)，為滿足作物的需水要求，灌溉水的定額不能太小，倘若灌水的定額過(guò)大，又會(huì)造成土壤鹽分不斷累積，從而引起土壤的次生鹽漬化。因此，有必要對(duì)不同咸水灌溉條件下鹽分離子的轉(zhuǎn)移與平衡規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究從而為確定適宜的咸水灌溉技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

（3）重點(diǎn)研究土壤鹽分對(duì)作物生理的影響。研究利用不同的微咸水灌溉后土壤中的鹽分離子對(duì)作物的出苗、作物的光合速率、蒸騰速率、根系活力、葉綠素含量及產(chǎn)量等會(huì)產(chǎn)生的影響，將更有助于微咸水灌溉技術(shù)體系的進(jìn)一步形成[6]。

3.3 其他用途

微咸水經(jīng)適當(dāng)?shù)牡幚?、凈化后還可用于養(yǎng)殖業(yè)、城市生態(tài)環(huán)境用水、工業(yè)用水、消防用水等。

4 結(jié)論與建議

太原市微咸水的充分合理利用，可有效緩解太原市的水資源供需矛盾，同時(shí)也在一定程度上減少了對(duì)深層地下水的開(kāi)采，可有效抑制太原市地下降落漏斗的進(jìn)一步發(fā)展，緩解由此引起的地面沉降及地下水環(huán)境惡化產(chǎn)生的一系列地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題；促進(jìn)節(jié)水型和環(huán)境友好型社會(huì)的發(fā)展，有效改善太原市的水環(huán)境狀況。

太原市微咸水資源的勘查開(kāi)發(fā)尚處于初勘階段，建議下一階段對(duì)微咸水的資源量、利用潛力、開(kāi)發(fā)利用措施等作進(jìn)一步的深入研究；經(jīng)初步調(diào)查分析，微咸水區(qū)在太原市影響區(qū)較大，尤其以清徐縣、小店區(qū)為主，建議選擇清徐縣和小店區(qū)作為灌溉試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行微咸水灌溉試驗(yàn)的研究；凡是將微咸水作為飲用水源的地區(qū)必須安裝微咸水淡化裝置，確保居民飲水安全；在微咸水開(kāi)發(fā)利用中，要積極拓寬微咸水的用水市場(chǎng)，從農(nóng)業(yè)灌溉用水推廣到城鄉(xiāng)生產(chǎn)生活用水等，可推行飲用水管線和生產(chǎn)生活用水管線的雙線供水，加大微咸水的開(kāi)發(fā)利用力度；應(yīng)盡快籌建微咸水淡化示范站，為太原市的微咸水合理有效利用提供技術(shù)支持。

［1］龍秋波，袁 剛等.邯鄲市東部平原區(qū)微咸水現(xiàn)狀及開(kāi)發(fā)利用研究［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2010，21（4）：126～129.

［2］張正東.中國(guó)農(nóng)業(yè)高效節(jié)水技術(shù)體系及其展望［J］.節(jié)水灌溉，2000，21（1）：41～44.

［3］張鳳林.滄州市開(kāi)辟微咸水利用新途徑［J］.河北水利水電科技，2003（6）：23～25.

［4］胡榮花，馮聽(tīng)雨等.充分利用咸水、微咸水改善滄州水環(huán)境［J］.地下水，2009，31（5）：54～55.

［5］楊樹(shù)青，史海濱等.干旱區(qū)微咸水灌溉對(duì)地下水環(huán)境影響的研究［J］.水利學(xué)報(bào)，2007，38（5）：565～574.

［6］郭永杰，崔云玲等.國(guó)內(nèi)外微咸水利用現(xiàn)狀及利用途徑［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2003（8）：3～5