北部湾涠洲岛水问题与水战略研究

农卫红 李传科 刘昌军

（1.广西水利电力勘测设计研究院，530023，南宁；2.中国水利水电科学研究院，100038，北京）

涠洲岛是我国北部湾地区最大的岛屿，是我国最大最年轻的火山岛，其生态环境优美、旅游资源丰富，被《中国国家地理》杂志评为“中国最美的海岛”。

涠洲岛距广西北海市21海里（1海里=1.852 km），陆地面积24.98 km2。2013年，涠洲岛户籍人口17 050人，常住人口11 343人，旅游高峰期日上岛游客近万人。涠洲岛经济以农业、旅游业为主，兼有少量工业。涠洲岛农业主要是种植业和畜牧业，现有耕地面积7 850亩（1亩=1/15 hm2）。根据《北海涠洲岛旅游区发展规划》《涠洲岛旅游区（镇）总体规划》，至2020年，涠洲岛将建成国内一流、国际知名的生态休闲度假海岛。

涠洲岛作为一个孤立岛屿，淡水资源缺乏，目前岛上供水全部取用地下水。长期以来，水资源短缺一直是涠洲岛发展的瓶颈，旅游旺季生活用水常出现停水、限供现象，水利等基础设施建设滞后成为海岛建设的短板。究竟岛上有多少淡水资源可以利用，可以支撑多少人口在岛上生活，地下水是否已超采，是否需要采取跨海输水或者海水淡化措施等，一直是困扰决策者的问题。为破解上述水问题，加快推进水利基础设施建设，广西水利电力勘测设计研究院承接了涠洲岛水资源保护与利用规划任务，并联合中国水利水电科学研究院开展地下水专题研究。

一、涠洲岛地表水资源调查评价

涠洲岛地处亚热带海洋性气候区。据涠洲岛气象站资料统计，多年平均年降雨量1 373 mm，多在635.8～2 405 mm之间，最大年际值差3.78倍；年内分布不均，其中5—10月降雨量占全年的83%左右，多年平均年蒸发量1 810 mm。岛上最大溪流为西角沟，集水面积6.0 km2，建有小（1）型水库涠洲水库，水库有效库容187万m3；还有北港等7条溪沟，连续特枯水年曾出现断流现象。

由于岛上没有水文测站，经分析选用距岛较近的西塘水文站（位于北海市南流江一级支流马江上）作为水文参证站，该站集水面积192 km2，多年平均年降雨量为1 660 mm。采用水文比拟法，经降雨径流修正后，推求得涠洲岛多年平均径流深为659 mm，多年平均地表水资源量1 647万m3，人均占有水资源量不足1 000 m3，远低于全国人均2 200 m3、广西人均4 359m3的水平，属严重缺水地区。

目前水库及主要溪沟水质达不到Ⅲ类水标准，主要超标因子为有机污染物。

二、地下水资源调查评价

涠洲岛是四面环海的独立水文地质单元，其地下淡水是一个“漂浮”在海水之上的透镜体，长轴为5 000 m，短轴为250 m。降雨是涠洲岛地下水资源唯一自然补给源，雨水下渗进入上部空隙发育的火山岩形成潜水，经中间有阻水能力的黏土质半透水层，进入下部碎屑岩层形成承压水。地下水主要水源地水质优良。

涠洲岛上设有地下水水位专用监测井12眼，监测有2002—2013年共12年历年逐月水位埋深资料。根据实测资料分析，地下水水位整体呈缓慢下降趋势，水位平均下降约1.57 m，其中平顶山水厂周边地下水下降较明显，2002—2013年水位下降2.09～3.02 m，已经在平顶山区域形成地下水漏斗，说明在目前地下水开采条件下，涠洲岛内的地下水水位已呈现超采现象。

本次采用非饱和地下水渗流有限元分析模型，结合水文地质、气象资料，建立了涠洲岛地下水分析的数学模型，并对涠洲岛近15年地下水动态变化过程进行了数值模拟研究。利用现场勘测的不同土层的土样和室内非饱和参数的分析，对涠洲岛降雨入渗过程和地下水动态变化特征、水资源量进行了精细数值模拟研究。通过模型计算，得到不同用水方案下的地下水水位及流场的时空相应状况。地下水动态预测期为2013—2022年，计10年。现状开采方案为4 080 m3/d，经模型计算得涠洲岛降雨入渗补给量为11 300 m3/d（年补给量412万m3），其中弱透水层补给承压含水层水量为5 031 m3/d（年补给量184万m3），漏斗区潜水含水层下渗补给量为1 543 m3/d（年补给量56万m3）。根据水均衡原理，现状开采条件下，在保持承压含水层储存量不变情况下，地下承压含水层最大可开采资源量为5 031 m3/d（年最大可开采量184万m3）。弱透水含水层的蒸发量、排泄量和现状储存量为6 269 m3/d（229万m3/a），该部分为地表水与地下水资源重复计算量。

本次模型计算结果与2000年广西地质环境监测总站编制的《北海市涠洲岛地下水资源详查及开发利用规划报告》成果相比，涠洲岛地下水年补给资源量和可开采量成倍下降，与涠洲岛出现的地下水超采实际相符，揭示了该岛水循环规律，可为今后地下水资源保护与合理开发利用提供更科学的支撑。

三、水资源开发利用现状及存在问题

2013年，涠洲岛总供水量为111.89万m3，其中供生活68.54万m3，供工业40.15万m3，供农业3.2万m3，全部取自地下水。现状涠洲岛水资源开发利用程度6.4%，现状人均年用水量86.2 m3，远低于全区平均水平653 m3。经测算全岛2013年现状基准年缺水量44.6万m3，工程性缺水与资源性缺水并存。

涠洲岛现状水资源开发利用存在的主要问题：水资源时空分布不均，水利工程调蓄能力不足，造成枯水期和旅游高峰期工程性缺水；地表水资源保护不力，唯一的水库涠洲水库由于水质较差，至今没有发挥供水效益；水资源配置不合理，过量开采地下水，形成地下水漏斗，局部出现海水入侵现象。

四、水资源合理配置方案研究

根据《北海涠洲岛旅游区发展规划》（2010—2020年）和《涠洲岛旅游区（镇）总体规划（2011—2025年）》，预测涠洲岛近期2020年，最高日用水人口2.81万人，其中最高日旅游度假人口1.0万人；远期2030年，最高日用水人口为3.0万人，其中最高日旅游度假人口1.0万人。

根据有关规程规范以及地方用水定额标准，采用单位人口综合用水量指标、单位用地综合用水量指标和分类预测法3种方法分析预测需水量，并考虑用水人数高峰出现在夏季7—8月份的旅游旺季，与水源丰水季节匹配度较高，因此规划时提出分旺季、淡季进行水资源供需分析，使水资源承载力分析结论更真实可信。经综合分析，推荐2030年集中供水规模1.50万m3/d，详见表1。规划水平年水资源配置方案见表2。

规划近期开展涠洲水库综合治理，以达到供水水源水质要求。经水量平衡计算，考虑溪沟径流回收和水库扩容33万m3等措施后，涠洲水库日均可供水量为0.62万m3/d，但为了保护地下水，优先使用地表水，充分利用丰水期弃水，涠洲水库水厂最高日供水规模按1.50万m3/d建设。地下水源经合理布井，基本维持现状供水规模。

2030年涠洲岛水资源开发利用率为20.9%，表明在控制登岛旅游人数、不发展工业企业的前提下，充分考虑涠洲水库、岛内溪沟基流回收，合理开采地下水，有效利用中水，合理配置水资源，加强水资源管理保护，倡导节约用水，涠洲岛水资源能够满足规划水平年全岛用水需求。

表1 涠洲岛需水预测成果表

表2 涠洲岛水资源配置方案表

全岛水资源配置结论：2020年、2030年涠洲岛配置的总供水量比现状年分别增加265.0万m3和331.7万m3；其中地表水分别增加246.2万m3和283.2万m3，地下水减少13.09万m3。地表水供水量由现状年的0%提高到2020年的65.3%、2030年的63.8%，将逐步形成以地表水为主，地下水和中水作为补充的供水格局，从根本上扭转现状以地下水为唯一水源的局面。

五、水安全保障措施

针对现状存在的主要问题，规划提出水资源保护和开发利用措施包括水源工程、供水工程、水资源保护与水生态修复工程、信息化建设工程共四类项目。

水源工程总体布局考虑生活、工业用水统一由水厂集中供水，主要水源为涠洲水库和地下水。供水工程考虑优水优用，地下水主要用于生活；对涠洲水库进行综合治理，并考虑回收部分溪沟出海径流，补充涠洲水库径流量。灌溉供水采取就近原则，充分利用已有山塘水源或在不影响岛内供水水源水质的情况下，适当利用中水灌溉；岛内生态绿地供水考虑中水利用或者回收溪沟径流。水资源保护与水生态修复工程包括截污工程、生态修复措施、物理隔离防护措施等。信息化建设工程包括地下水水位水质自动监测、地表水水质自动监测、取用水计量监控等。

六、结 语

由于涠洲岛特殊的地理地质条件，涠洲岛淡水资源极其有限，海岛发展将受水资源承载能力的限制，应加强需水管理和水资源保护，强化节水，优先使用地表水，限量开采地下水作为补充。鼓励中水回用和雨水收集利用，不适宜发展用水量大的工业和农业；涠洲岛全岛人口建议控制在3万人以内（日最大上岛人数控制在1万人以内）。将涠洲岛建设成为节水示范性岛屿，实现人、水和生态环境和谐。