太原市微咸水现状及开发利用措施研究

尤龙凤

（太原市水利科学研究所 山西太原030002）

太原市作为山西省的省会城市，是山西省政治、经济、文化、交通、信息的中心，随着其人口的不断增加和国民经济的迅速发展，对水资源的需求也与日俱增。然而，太原市的水资源状况却令人堪忧。水资源总量5.338亿m3（太原市第二次水资源评价成果），人均水资源量172m3，仅为全国人均量的1/12，全省人均量的1/2，处于联合国确定的极度缺水状态。为缓解太原市的水资源紧缺状况，将太原市分布较广的劣质水源——微咸水，充分、合理、有效地开发利用起来，应成为太原市水利科技工作者的研究方向，并把微咸水的开发再利用作为弥补太原市水资源紧缺的有效途径之一。

1 微咸水利用现状

1.1 微咸水分布区域

一般来讲，凡是地表土壤存在盐渍化现象的地区，其地下水，甚至由地表径流汇集的坑塘、洼淀积水大都是咸水、微咸水[1]。微咸水的最主要特征是水质含盐量高，矿化度高。通常将矿化度为1～3g/L的含盐水称为微咸水。

根据太原市地下水水化学类型及分布规律结合微咸水特征分析，太原市微咸水主要分布在太原市的盆地区，其中小店区和清徐县河东地区分布较多，具体分布范围包括清徐县的清源镇、孟封镇、徐沟镇、王答乡、集义乡、柳杜乡、西谷乡、东于镇等，小店区的小店镇、北格镇、西温庄乡、刘家堡等。这些地区的地下水水化学类型多为HCO3·CL-Na型水，矿化度多在1g/L或大于1g/L。

由于太原市微咸水资源的勘查开发尚处于初勘阶段，因此对微咸水仅调查了其在太原市的分布区域。通过调查发现，太原市尤其是太原市盆地区绝大多数地区都在不同程度的直接或间接利用微咸水，或饮用或灌溉等。

1.2 饮用微咸水现状

太原市大部分水井都是浅层水，因特殊的地理环境所致，大部分村庄饮用水的总硬度普遍超标，即使是城市供水，也由于水处理设施、成本、工艺等诸多原因，水硬度也不能够全部达标，全市中清徐县、小店区、晋源区、万柏林区、尖草坪区、阳曲县、古交市等存在大部分饮用微咸水情况。如晋源区晋源镇晋阳堡饮用水总硬度1500 mg/L，古城营饮用水总硬度1270 mg/L，高家堡饮用水总硬度1670 mg/L。

总体来讲，太原市沿汾河两岸及支流区域地势较低的地方饮用微咸水较多，且这些地势较低的地方有绝大部分土地存在不同程度的盐碱化现象。如小店区刘家堡乡西草寨及刘家堡乡洛阳村一带，以及清徐县徐沟镇高花一带，集义乡中辽西、东辽西一带、晋源区晋祠镇新庄营、张村一带等，阳曲县黄寨镇、泥屯镇，古交市岔儿乡、邢家社乡等。

据调查统计，太原市2011年饮用微咸水人口为10.526万人，其中盆地区饮用微咸水人口为9.497万人，占全市饮用微咸水人口的90.23%，主要分布在清徐县、小店区、晋源区、杏花岭区。太原市盆地区农村饮用微咸水情况详见表1。

表1 太原市盆地区农村饮用微咸水情况表

1.3 微咸水农业灌溉现状

太原市有效灌溉面积4.86万hm2，2011年实灌面积4.8万hm2，其中盆地区4.43万hm2，而清徐县、小店区为3.47万hm2，占全市实灌面积的72.22%。因此，太原市农业灌溉面积多集中在清徐县、小店区，尤其是水浇地面积更加集中。灌溉水量和水质的保障直接关系着当地的农业生产安全及农民的收入。

经调查，目前，机井灌溉是清徐县和小店区水浇地的主要供水水源。2011年太原市地下水平均年开采量31911.63万m3，其中太原市盆地区开采量为28954.02万m3。开采井以200 m以下的水井占绝大多数，据统计，约占65%，其供水量达20742.6万m3，盆地区供水量高达18820.1万m3。根据调查保守估算，微咸水的灌溉水量约占盆地区200 m以下水井供水量的55%左右，其供水量约为10351万m3。

现有灌溉井大多含盐较高，不适于进行蔬菜灌溉，大多只能进行大田浇灌，因此，在很大程度上影响了农业的种植结构。调查发现清徐县西谷乡西谷村，现有水井6眼，1眼为吃水井，其余5眼为灌溉用井，由于水质为微咸水，灌溉效率差，灌溉蔬菜后，出现蔬菜不长或生长受影响等，农民放弃种植蔬菜和其他经济作物，每年只种植小麦和玉米。周边受影响的乡镇村庄也大多因现有水井的水质影响，种植结构一直没有调整。

2 微咸水直接利用危害分析

2.1 微咸水直接饮用的危害

微咸水由于其盐分含量偏高，若长期饮用，会直接导致血液黏稠，加重心脏、肾脏负担，造成高血压、肾脏炎、心脑血管等高发病，同时也可造成人体胃肠功能的紊乱，免疫力低下等。

2.2 微咸水直接灌溉的危害

1）导致土壤盐渍化、盐碱化：直接利用咸水进行灌溉虽然方便，但存在着潜在的危害。微咸水中含有一定的盐分，将其直接用于农业灌溉，使得地表土壤中盐分增多，加之地表的蒸发使盐分含量上升，日积月累，土壤中的含盐量越来越多，导致土壤板结，即土壤的盐渍化、盐碱化[2]，即破坏了土体结构，使得土地肥力下降，也不利于作物吸收养分。

2）影响作物吸收养分，阻碍作物生长：咸水直接用于农业灌溉可使作物在生长期的盐分输入超出作物本身所能容纳的盐分，即超出其耐盐性，从而形成盐害。盐害对作物的生长发育是极不利的，具体表现在以下两方面：①影响作物对水分的吸收。当土壤中可溶性盐过量时，土壤溶液浓度会增高，使得土壤中水分减少，作物吸水困难，当土壤溶液浓度超过作物体内浓度时，会把作物体内水分置换出来，造成作物干旱甚至死亡；②影响作物对养分的吸收。土壤中的过量盐分会影响土壤中各种微生物的活动，从而使土壤养分不能有效转化供给作物吸收利用，因此使作物生长期营养不良，导致发育不正常或是生长失去平衡等而降低作物的产量[2]。

3 微咸水开发利用措施

3.1 淡化处理、解决农村饮水困难

微咸水直接饮用对人体危害较大，必须进行淡化处理。微咸水淡化的原理就是使盐水脱盐淡化或者经处理后达到饮用水标准，微咸水淡化的方法有许多种，其中主要的方法有蒸馏法、电渗析法和反渗透法，目前微咸水淡化大多采用反渗透法和电渗析法。利用电渗析和反渗透技术，通过淡化工艺进行脱盐、降氟、净化等，可把含盐量3～5g/L的微咸水，处理成小于1.0 g/L的淡水，符合国家规定的饮用水标准[3]。

微咸水淡化后用于解决农村饮水困难，河北省沧州市就是个很成功的例子。沧州市为解决其东部地区的农村饮水困难，采取的方法是打2～3眼微咸水浅井，配套安装一套微咸水淡化处理设备，包括管道铺设、建水池、盖设备房等，总投资大概在12万元左右，即可解决将近1000人的饮水困难，微咸水淡化水成本仅2.12～2.67元/m3，水质基本达到纯净水标准，一项工程仅需20天左右的时间即可完成，每人1年的饮水费用约120元左右。该项技术已在海兴、黄骅、吴桥、东光、盐山、南皮、孟村、沧县、青县等县市大力推广应用，并已作为水利部推广的项目。到目前为止，沧州市已发展了151处苦咸水淡化站，解决了约15万人的饮水困难问题[3]。

3.2 用于农业灌溉

3.2.1 咸淡水的轮灌或混灌

与淡水灌溉不同的是，利用微咸水灌溉时不仅要满足作物对水分的需求，关键的是如何控制盐分的危害。咸水灌溉技术涉及到多门学科，如水、土、作物等等。咸水灌溉对盐分危害的控制主要是使土壤中的盐分累积不超过作物耐盐度，同时土壤中增加的盐分经过降雨或是灌溉的淋洗能够排出土壤外，从而达到土壤中盐分的周年或是多年平衡，不会发生盐分的累积而造成盐害[4]。实行咸淡水的轮灌或混灌是控制盐分危害的行之有效的方法。可根据本地区的水资源条件，实行咸淡水资源的联合调度运用，同时综合考虑作物本身的耐盐特性，进行咸淡水的轮灌或混灌[5]。

根据太原市微咸水分布范围、地理及水文地质特征，微咸水按性质分为两个区：一是沿汾河、潇河岸边带，此带地下水位较高，浅层地下水含盐量也相对较高。在此区域以及其它地势较低地下水位较高地区，灌溉工程措施主要以完善排灌渠建设，减少田面积涝，以增加径流量的方式使地下水水位下降，降低浅层地下水的含盐量。同时引入汾河地表水与现有的微咸水灌溉井进行混合灌溉，以降低灌溉水的矿化度，减少灌溉水中的盐分，从而减轻对作物及土壤的危害。二是远离汾河、潇河岸边的冲积区，此区可采用深层潜水与浅层水混浇的办法，稀释水中和土壤中的矿化度，有条件的可引入客水和雨水、洪水与微咸水混浇或间隔浇灌。

为实现太原市的蔬菜、粮食等作物的稳定高产，农田灌溉应按灌二水淡水，灌一水咸水的咸淡轮灌方式进行灌溉，即在作物的低耐盐阶段灌淡水，高耐盐阶段灌咸水。根据已往的灌溉经验，太原市农田宜采用咸淡轮灌的方式灌溉。微咸水灌溉有两种模式：一种模式是微咸水与汾河水库水及当地淡水资源相结合，进行咸淡轮灌的井渠双灌灌区，另一种模式是微咸水与当地淡水资源相结合进行咸淡轮灌的井灌区。

3.2.2 利用微咸水灌溉应重点研究的问题

（1）重点研究土壤中的盐分如何进行调控，防止土壤次生盐渍化现象。在利用微咸水灌溉时，应注重如何高效、安全地利用微咸水。为防止因灌溉微咸水而引起土壤次生盐渍化现象，必须制定适合太原市本区域的灌溉制度和灌溉方法，提出切实可行的控制土壤盐分的方法。

（2）重点研究土壤中盐分的运移和平衡规律。利用微咸水灌溉时，为满足作物的需水要求，灌溉水的定额不能太小，倘若灌水的定额过大，又会造成土壤盐分不断累积，从而引起土壤的次生盐渍化。因此，有必要对不同咸水灌溉条件下盐分离子的转移与平衡规律进行系统研究从而为确定适宜的咸水灌溉技术提供科学依据。

（3）重点研究土壤盐分对作物生理的影响。研究利用不同的微咸水灌溉后土壤中的盐分离子对作物的出苗、作物的光合速率、蒸腾速率、根系活力、叶绿素含量及产量等会产生的影响，将更有助于微咸水灌溉技术体系的进一步形成[6]。

3.3 其他用途

微咸水经适当的淡化处理、净化后还可用于养殖业、城市生态环境用水、工业用水、消防用水等。

4 结论与建议

太原市微咸水的充分合理利用，可有效缓解太原市的水资源供需矛盾，同时也在一定程度上减少了对深层地下水的开采，可有效抑制太原市地下降落漏斗的进一步发展，缓解由此引起的地面沉降及地下水环境恶化产生的一系列地质环境问题；促进节水型和环境友好型社会的发展，有效改善太原市的水环境状况。

太原市微咸水资源的勘查开发尚处于初勘阶段，建议下一阶段对微咸水的资源量、利用潜力、开发利用措施等作进一步的深入研究；经初步调查分析，微咸水区在太原市影响区较大，尤其以清徐县、小店区为主，建议选择清徐县和小店区作为灌溉试验点进行微咸水灌溉试验的研究；凡是将微咸水作为饮用水源的地区必须安装微咸水淡化装置，确保居民饮水安全；在微咸水开发利用中，要积极拓宽微咸水的用水市场，从农业灌溉用水推广到城乡生产生活用水等，可推行饮用水管线和生产生活用水管线的双线供水，加大微咸水的开发利用力度；应尽快筹建微咸水淡化示范站，为太原市的微咸水合理有效利用提供技术支持。

［1］龙秋波，袁 刚等.邯郸市东部平原区微咸水现状及开发利用研究［J］.水资源与水工程学报，2010，21（4）：126～129.

［2］张正东.中国农业高效节水技术体系及其展望［J］.节水灌溉，2000，21（1）：41～44.

［3］张凤林.沧州市开辟微咸水利用新途径［J］.河北水利水电科技，2003（6）：23～25.

［4］胡荣花，冯听雨等.充分利用咸水、微咸水改善沧州水环境［J］.地下水，2009，31（5）：54～55.

［5］杨树青，史海滨等.干旱区微咸水灌溉对地下水环境影响的研究［J］.水利学报，2007，38（5）：565～574.

［6］郭永杰，崔云玲等.国内外微咸水利用现状及利用途径［J］.甘肃农业科技，2003（8）：3～5