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摘要：結合汾河上游水資源數(shù)據(jù)資料的收集整理，應用數(shù)理統(tǒng)計法對汾河上游水資源危機的現(xiàn)狀及其成因進行了分析，分析結果表明：汾河上游水資源存在水質型缺水和水量型缺水并存的特點。提出了水資源和水環(huán)境恢復對策：控制水資源使用量、轉變開發(fā)方式、加強污染控制和檢測，調整產業(yè)結構是解決其水資源及水環(huán)境危機的重要途徑。

關鍵詞：水資源危機；恢復策略；汾河上游

1資源地概述

汾河是山西天然徑流量最大的河流，流域面積約占山西省面積的1／4，其中上游部分7705km2，占整個流域面積的1／5，汾河流域的生態(tài)屏障，太原市的主要水源涵養(yǎng)區(qū)。區(qū)域內的古交市是山西省重要的主焦煤生產基地，嵐縣的袁家村鐵礦是目前亞洲范圍內規(guī)模較大的鐵礦生產區(qū)。因此，汾河上游的水資源及水環(huán)境狀況對當?shù)厣鐣洕ㄔO具有重要意義。建國以來，特別是20世紀80年代以來，隨著全國能源重化工基地的建設和礦產資源的高強度開發(fā)，汾河上游已經成為全省可持續(xù)發(fā)展能力極低和貧困人口分布最集中的區(qū)域之一。旱澇災害、水土流失、水環(huán)境污染、生態(tài)環(huán)境破壞等危機的出現(xiàn)，不僅對上游區(qū)域造成威脅，更是危害到整個汾河流域的生態(tài)安全。

2汾河上游水資源危機概況

2．1汾河上游水量減少趨勢顯著

汾河流域屬半干旱、半濕潤氣候的過渡地區(qū)，干旱指數(shù)在2．0～2．5之間，引文干旱發(fā)生頻繁，干旱年份河川流量一般也劇烈衰減。汾河水庫位于汾河干流，是其最大控制性大型水庫，距離太原市83km，太原和晉中的主要供水水源。據(jù)該水庫水文站實測，1960～2004年的45年中有5年降水量少于300mm，最少的1972年為213．5mm（表1），只有多年平均年降水量522．67mm的40．8％。該年來水量1．37億m3，只達多年平均年來水量3．316億m3的41．3％（山西省汾河水庫管理局，2005年6月）。通過對該水庫水文站1954～2004年51年系列的徑流量分析得出，其多年平均徑流量為3．496×108m3。應用肯德爾秩次相關法分析這51年系列的水文數(shù)據(jù)顯示，徑流總量總體呈下降趨勢。隨著全球極端氣候的頻繁出現(xiàn)，預計汾河上游水資源短缺狀況將加劇［1］。汾河上游內生產區(qū)主要為農區(qū)、牧區(qū)和林區(qū)，并無規(guī)模以上工礦企業(yè)，且沒有灌區(qū)和中型水庫的有效灌溉面積達到萬畝以上。寧武、靜樂、婁煩、嵐縣4縣20世紀90年代有效灌溉面積約6367hm2，估計每年實灌溉面積僅5000～5500hm2，年用水約2000～3000×104m3，只及年徑流的7％左右，因此其增減變化對年徑流的影響更小。1996年農業(yè)人口比1983年減少了1．79％，由此估計城鎮(zhèn)居民生活用水對年徑流變化影響也很小。排除工礦、灌溉及生活用水的因素之后，值得注意的是煤炭開采對地下水出流—即泉水的影響，據(jù)統(tǒng)計，目前水庫上游4縣年產煤炭764×104t、焦炭73．6×104t，合計837．6×104t。而在1970年以前，由于當時的政策所限，小煤礦的產量幾乎為零。還需進一步研究加以證實。

2．2水量減少加劇了水質惡化結合

歷年監(jiān)測結果看，盡管汾河水庫水質較好，大部分為Ⅱ類、Ⅲ類水，但汾河上游干流和支流污染形勢嚴峻，水環(huán)境持續(xù)惡化，特別是寨上斷面以下。2015年太原市呼延水廠檢測結果表明，引黃水氨氮增高。水利部門組織對汾河上游的檢測結果也顯示，不達標水質占到60％。城鎮(zhèn)生活和工業(yè)污水未經相關處理排放和生活垃圾、農藥化肥是造成水污染的主要原因。主要污染來源是城鎮(zhèn)生活，其次為煤炭、電力、冶金和化工等。造成汾河上游水環(huán)境迅速變壞的重要因素有：污水排放量的增長、河川徑流量減少甚至斷流。例如位于上、中游分界處的蘭村水文站，自1961年6月上游汾河水庫竣工蓄水后，最小月平均流量的平均值減少了41．43％，多年來大多數(shù)時段處于河干狀態(tài)，其下游河水已缺乏最起碼的自凈能力。河流水資源的開發(fā)利用存在一個合理的閾值，國際上公認的地表水合理開發(fā)率為30％，根據(jù)估算山西省各主要河流水資源的允許開發(fā)利用率是39％左右。其余部分用來維持河流系統(tǒng)生態(tài)、環(huán)境功能發(fā)揮的需要。長期超限用水，不僅直接導致河流水資源數(shù)量減少，地下水補給不足，河流生態(tài)系統(tǒng)退化，物種多樣性降低；還間接影響到河流的自凈能力，加重了原有的水環(huán)境污染［2］。據(jù)估測，當汾河水庫以下河水流量為河水流量達到15m3／s時，古交鋼鐵廠以上屬尚清潔級。影響河流水質的主要污染物是酚，它在整個河段起作用；其次是氰，它在古鋼以下河段起作用。如將酚、氰全部得到治理，在Q＝0．5m3／s的情況下，全部河段均可達到清潔級或尚清潔級。由于酚、氰具有降解作用，即使污水處理廠按二級處理，即酚、氰不加治理，只要保證河水流量Q＞0．5m3／s，則上蘭村斷面河水的水質不會劣于尚清潔級。引文由此可見，流量大小對水質好壞起著十分關鍵的作用。由于氣候變化等自然因素以及長期以來人類對水資源的無節(jié)制開發(fā)，汾河上游的水資源危機呈現(xiàn)出水質型缺水與水量型缺水共存的特點，且相互影響、促進。水資源數(shù)量缺口增大，水文情勢不容樂觀。

3汾河上游水資源和水環(huán)境恢復對策

通過數(shù)據(jù)分析得出，汾河上游水危機的特點為：水質型缺水、水環(huán)境惡化和水量型缺水。河流水資源是國際公認的地區(qū)水資源的表征，在水循環(huán)過程中與地下水、大氣水和土壤水密切聯(lián)系、相互轉換。汾河上游地處黃土高原，地貌特征千溝萬壑，地表河流雖眾多，但多為季節(jié)性河流，水資源開發(fā)利用程度懸殊。其水平衡的突出特點是，一旦地表水在短時期內被大量開發(fā)，勢必會影響地下水的資源量。因此在水資源和水環(huán)境恢復策略的采取上不同于其他地區(qū)，應首先從地表水資源的恢復入手，控制河流水資源利用率，預留足夠的生態(tài)環(huán)境用水。具體做法可從以下幾個方面進行。

3．1控制河流水資源使用量，轉變水資源開發(fā)方式

作為太原都市圈的主要水源地，汾河上游水資源與水環(huán)境質量是制約與脅迫當?shù)亟洕鐣掷m(xù)發(fā)展的重大瓶頸之一，由于水資源開發(fā)方式長期落后，導致水環(huán)境情況與經濟社會發(fā)展對水環(huán)境的需求之間存在顯著矛盾。水資源的開發(fā)利用方式和程度，對所在區(qū)域的生態(tài)環(huán)境具有重要影響。目前汾河上游水資源的開發(fā)利用率已經超過了其合理的閾值，通過節(jié)水和治污等措施來緩解水資源開發(fā)利用程度。長期以來對汾河上游水資源的過度開發(fā)利用，造成河流自凈能力降低，影響地下水補給，同時由于水資源的過度利用造成的河水污染對沿河兩岸的地下水形成了間接污染。水資源的永續(xù)利用和其開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調發(fā)展是汾河上游水資源可持續(xù)開發(fā)利用的重要方式。這就要求在開發(fā)過程中：首先，傳統(tǒng)的水資源開發(fā)模式必須改變，河川徑流的開發(fā)利用率不能超過允許的最大限度，以維持良好的生態(tài)環(huán)境。汾河上游，應至少預留60％～65％的生態(tài)環(huán)境需水量用來滿足河流系統(tǒng)沖沙、排鹽、稀釋降解污染物、維持河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡。第二，在今后相當長時期內做到水資源消耗量的負增長，朝著恢復徑流良性循環(huán)的方向前進，逐步把總用水量壓低到允許限度以下，然后再保持零增長狀態(tài)［5］。以日本和美國兩個發(fā)達國家為例，兩國的總提水量，都已經做到了零增長，而且美國自1980年以來每年增加人口150～200萬人，工農業(yè)生產也以3％左右的速度增長，這就表明：水資源的合理利用與經濟增長之間并無根本矛盾，問題的關鍵在于開發(fā)利用率必須不能超過了最大限度。

3．2加強污染控制和監(jiān)測，研究污水資源化的科學途徑

在汾河上游干流和各主要支流進一步完善監(jiān)測體系，加強對污染物排放敏感區(qū)域重點排放口的動態(tài)監(jiān)測，優(yōu)化監(jiān)測站網(wǎng)結構，實施多次動態(tài)自動化監(jiān)控，反映水質在時間和空間的動態(tài)演變規(guī)律，為科學有效的治污提供依據(jù)。尤其是對一些新的污染源頭必須加大其監(jiān)督與管理力度（如在2006年汾河上游干支流26個排污口的監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)的嵐縣金龍化工廠，其氨氮、氟化物、化學需氧量、陰離子表面活性劑、石油類、銅嚴重超標。最大超標物為氨氮的166．3倍，由于離汾河水庫較近，河流單依賴自凈作用很難消除對汾河水庫的影響）。同時，提升執(zhí)法力度，進行流域合理規(guī)劃，控制河流污染物排放量。落實環(huán)保法律法規(guī)，對于違法企業(yè)進行處理。保護汾河流域上游水源，確保中下游城鎮(zhèn)居民飲用水安全。污水作為一種可利用的資源，對其進行資源化是水環(huán)境修復的重要措施。污水利用也是應對水環(huán)境危機的方式之一。目前，太原每天向汾河排放54萬t污水，占全太原市污水排放量的85．7％，如能盡量加以處理回用，一方面可以大大降低河流以及土壤的污染，保護河流兩岸生態(tài)環(huán)境，另一方面能夠增加中水（再生水），用于農業(yè)灌溉和城市生活用水（以色列有些廢污水經處理后，甚至可以飲用）。目前汾河上游寧武、嵐縣、靜樂、婁煩均有污水處理廠規(guī)劃建設，政府應加強資金和技術支持，確保其正常運營。

3．3發(fā)展環(huán)境友好型流域經濟社會發(fā)展模式

調整產業(yè)結構，研究以水環(huán)境承載力為基礎的環(huán)境友好型流域經濟社會發(fā)展模式。針對水環(huán)境恢復為目的進行產業(yè)結構調整，在汾河上游這一水資源缺乏的地區(qū)停止興建高耗水、高水污染企業(yè)（如火電站、洗煤廠和煉焦廠等）。同時，以水環(huán)境承載力研究為基礎，應用循環(huán)經濟、資源節(jié)約型和環(huán)境友好型理念，研究有利于汾河上游水環(huán)境質量改善的產業(yè)結構改造與優(yōu)化布局方案，提出適度的人口規(guī)模和經濟社會發(fā)展速度；研究倡導建設環(huán)境友好型的水環(huán)境質量改善為目的的社會經濟發(fā)展調控方案；研究建立一套適合汾河上游實際情況的行之有效的產業(yè)準入、技術選擇與升級的評價指標體系和評價技術方法，使其符合“低投入、低消耗、低排放和高效益”要求；研究建立健全以水環(huán)境保護為核心的政績考核制度和公眾參與制度，促進科學用水意識普及，改變生活方式，升級、轉型區(qū)域內產業(yè)結構，發(fā)展低耗水企業(yè)（如煤層氣開采、液化、煤煉技術油等），這種結構性的轉變需要較長時間的過渡期，應盡快抓緊決策，否則將面臨更加被動的局面。

參考文獻：

［1］任世芳，趙淑貞．汾河水庫上游年徑流量演變趨勢［J］．人民黃河，2012（3）：17～19．

［2］任世芳，王尚義．汾河流域生態(tài)環(huán)境需水與水資源安全問題研究［J］．太原師范學院學報，2010．

［3］任世芳．山西河流水資源安全研究［M］．北京：氣象出版社，2008．

［4］李英明，潘軍峰．山西河流［M］．北京：科學出版社，2004．

［5］趙淑貞，任伯平．關于淡水資源的可持續(xù)開發(fā)模式［J］．技術經濟與管理研究，1996（6）：23～25.

作者：劉小兵；王云飛 單位：太原師范學院