山西省广灵县水神堂域水资源开发利用分析与研究

2021-02-18冯亚辉李书友

地下水 2021年6期

冯亚辉，李书友

(1.中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300202；2.南水北调中线实业发展有限公司，北京 100176)

广灵县位于山西省东北部高原边缘、恒山东麓、大同市境东南，为山西省东北门户，地理坐标介于东经113°51′～114°24′，北纬39°35′～39°56′之间。东与河北省蔚县相望，北与阳高县、河北省阳原县接壤，西和浑源县交界，南与灵丘县毗邻。县境南北宽36 km，东西长48 km，总面积1 283 km2。

水神堂泉域位于广灵县境北半部，泉域总面积518 km2，占县境辖区面积的40%。泉域主要包括出露于县城南部的枕头泉、百步坑泉、水神堂泉，出露于作疃乡西北部海坡山前的作疃泉、华山泉，出露于莎泉乡西部堂坡山前的莎泉，出露于斗泉乡西北部桃子梁半山腰的一斗泉。

近年广灵县及水神堂泉域地下水位持续下降，泉水出流量较2000年以前衰减近一半，水资源保护问题日益突出。

1 水资源开发情况

1.1 水资源量

广灵县地下水资源量分三部分进行计算，分别是一般山丘区、山间河谷盆地及岩溶山区，广灵县国土总面积1 207 km2，其中一般山区面积662 km2，岩溶山区面积148 km2，山间河谷盆地397 km2；水神堂泉域面积518 km2，其中岩溶山区面积148 km2，一般山区面积370 km2。广灵县多年平均地下水资源量为5 262万 m3/a；水神堂泉域多年平均岩溶水资源量为1 187万 m3/a；一般山丘区裂隙孔隙水量为863.4万 m3/a，泉域地下水资源量2 050.4万 m3/a。

1.2 供水设施

广灵县及泉域范围内的供水设施按工程类型划分，主要有蓄水工程、提水工程、引水工程、水井工程四大类；按水源划分，主要为地表水供水水源和地下水(孔隙水和岩溶水)供水水源。泉域岩溶水的开发利用形式主要有两种，即在泉水出流区建设提引水工程直接取水与在泉域内凿井取水。

截止2018年，广灵县共建成各类水利工程3724处，其中小(Ⅰ)型水库4座，小(Ⅰ)型水库2座，塘坝43座，窑池2处，泵站25座，机电井3648眼。

1.2.1 蓄水工程

广灵县共建成水库6座，塘坝43座，窑池2处。水库总库容1 926.4万 m3，兴利库容718万 m3，其中：小(1)型水库4座，总库容1 768万 m3，小(2)型水库3座，总库容148.4万 m3。

水神堂泉域范围内共建有水库5座，总库容1 246万 m3，塘坝37座，总库容39.8万 m3。

1.2.2 引、提水和水井工程

广灵县共建有泵站25座，其中小(1)型泵站10座，小(2)型泵站15处；机电井3 648眼(全部为浅层地下水井)，其中规模以上561眼，规模以下3 087眼，灌溉机电井490眼，已全部配套。

水神堂泉域范围内共有引提水工程17处，泉口引提水工程3处，分别为水神堂扬水站、广益灌溉管理站和下河湾扬水站；机电井265眼，其中工业水井24眼，农业灌溉井193眼，生活用水井48眼(城镇居民供水井6眼，农村供水井42眼)。

1.3 供水量

根据大同市2018年水资源公报统计，广灵县水利工程供水量为4 713万 m3，其中地表水源供水量为2 163万 m3，占总供水量的45.9%；地下水源供水量2 514万 m3，占总供水量的53.3%；中水回用量36万 m3，占总水量的0.8%。

水神堂泉域范围内，供水量为2 019万 m3，其中机井工程供水量1 710万 m3，扬水站供水量309万 m3。

2 水资源利用情况

2018年广灵县用水总量为4 713万 m3。其中农业用水4 105万 m3(其中农田灌溉4 105万 m3，占农业用水的92.4%)，占总用水量的87.1%；工业用水量235万 m3，占总用水量的5.0%；生活(包括城镇公共)用水量348万 m3，占总用水量7.4%，其中城镇生活用水量112万 m3，农村生活用水量236万 m3；生态环境用水量25万 m3，占总用水量的0.5%。

2018年水神堂泉域范围内，用水总量为2 019万 m3，其中农业用水量1 419万 m3，占用水总量的70.3%；工业用水量235万 m3，占用水总量的11.6%；生活用水量348万 m3，占用水总量的17.2%；生态环境用水量17万 m3，占取水总量的0.8%。

2018年广灵县和水神堂泉域范围内用水量见表1，用水结构见图1和图2。

表1 广灵县和水神堂泉域范围内用水量

图1 广灵县2018年用水结构示意图图2 水神堂泉域2018年各行业用水量示意图

3 用水水平分析

根据广灵县社会经济状况和现状年用水量调查统计成果，计算广灵县各用水指标。经计算，泉域现状年人均综合用水量255 m3，高于大同市(183 m3)和山西省(200 m3)，约为全国平均水平(432 m3)的60%；城镇居民生活用水定额为88 L/人·天，与大同市(88 L/人·天)持平，低于山西省(95 L/人·天)和全国平均水平(139 L/人·天)，农村居民生活用水定额为43 L/人·天，低于大同市(69 L/人·天)、山西省(61 L/人·天)，不足全国平均水平(89 L/人·天)的一半；亩均灌溉定额为154 m3，与大同市(164 m3)基本持平，不足全国平均水平(365 m3)的一半；工业增加值用水量为35 m3/万元，与山西省(44 m3/万元)和全国平均水平(41 m3/万元)相差不大。

水神堂泉域用水效率与大同市、山西省和全国平均对比见表2和图3。

表2 水神堂泉域用水效率对比表

图3 水神堂泉域用水效率对比意图

4 水资源保护面临的形势分析

4.1 泉水流量持续衰减

目前，水神堂泉域除位于集中排泄带的水神堂泉、百步坑泉尚有出流，其它泉眼均已断流。据1987年开始进行水神堂泉水监测至今的资料显示，监测初期泉水流量0.5 m3/s左右，现在已减少为0.2 m3/s左右，2001-2019年较1987-2001年共减少46.9%。2011年7月，泉水流量为0.091 m3/s，2012年7月，泉水流量仅为0.009 m3/s，水神堂泉衰减趋势显著。在灌溉取水量较大的夏季，泉水流量的减少更为明显。

4.2 用水结构不尽合理

现状年，泉域内双水源供水保障体系尚未全面建成，且水源结构较为单一，地下水占比太高。农业、部分工业用水甚至高耗水企业仍以地下水为主。2018年底，广灵县农业实际灌溉面积达到28.0万亩，比2008年的20.4万亩增加7.6万亩，主要是井灌区；农业用水3 624万 m3，占总用水量的85%。大量开采地下水导致水神堂泉、枕头河泉流量逐年下降，作疃泉、百坑泉、沙泉、华山泉、长江峪泉、直峪泉、白羊峪泉等泉水逐渐断流。

4.3 水资源浪费依然存在

泉域内农业节水设施落后，农业灌区工程配套不完善，灌溉渠系有效利用系数较低，田面标准不高，配套不完善，维修更新不及时，存在大水漫灌现象，难以适应水资源高效利用的要求。工业及城市生活部分输水主管网年久失修，用水跑、冒、滴、漏现象普遍存在，水资源重复利用率较低；老旧住宅小区在建设二次加压设施和二次供水管网时，设计、材质、施工标准较低，导致小区居民用水压力不足，跑冒滴漏现象更为严重，水资源浪费现象依然存在。

4.4 管理制度体系尚未建全

地下水监管能力不足，覆盖泉域内的地下水监测体系尚未完全建立，部分农业灌溉水井尚未实现用水监测计量。地下水管理制度体系尚不健全，专门的地下水管理条例尚未出台，管理人员缺乏，监管能力不足，关井压采工作面临一定困难。有利于地下水压采的创新性管理机制体制尚需建立。

4.5 节水型社会建设

节水型社会建设需要以涉水事务一体化管理体制为保障。节水责任主体还有待进一步明确，考核、监督和惩罚措施力度有待加强，相关部门未形成有效合力。水资源高效利用的工程技术体系还不完善，先进实用的高效节水技术开发和推广应用力度还不够，节水工程设施建设严重滞后。

4.6 水资源循环、配置亟待完善

广灵县及水神堂泉域尚未建设跨流域调水工程，流域内也未建立长效的水系循环、连通机制，水资源配置有待完善。

5 水资源保护措施

水神堂泉是广灵县的主要供水水源之一，对于水神堂泉域水资源的保护，各级人民政府与水行政主管部门始终给予高度重视，相关部门与单位做了大量的勘探研究工作，尤其是广灵县水务局，多年来在泉域水资源法制建设、泉域水资源开发利用状况、水污染及水环境质量状况以及水资源动态监测与管理保护等方面做了大量卓有成效的工作，为地下水水位下降控制、地下水水质保护，以及水生态环境恢复等方面起到了重要作用。为进一步维护泉域水量、水质、水生态的功能与资源属性，针对泉域水资源开发利用存在的问题，对泉域水资源保护提出以下措施。

5.1 大力推进农业节水

针对泉域农业灌溉大量开采地下水的情况，应加强农业节水，在现行的土地政策和水资源利用现状的基础上，考虑自然条件、经济发展和人口增长的需要，在生态环境承载量范围之内，对灌区的水资源进行合理配置和总体规划，推行高效经济的节水设备，同时对灌区陈旧设备和工艺进行改造和革新，达到节水效果的同时，保证产量和效益的双丰收。在有条件的地方适当发展低压管道输水灌溉、喷灌、微灌等先进节水技术。完善农灌供水计量设施，提高渠系利用系数。

5.2 实施关井压采

在满足经济社会发展需水要求的前提下，对现有开采井实施关井压采的措施。在关井压采过程中，应结合大同市超采区综合治理工程的要求，制定水神堂泉域地下水控制开采规划和治理目标，严格控制和压减地下水开采量。充分利用区外调水、当地地表水及中水，并综合考虑农业用水、工业用水、城市用水、环境用水及生态用水的需求，合理配置水资源，实施水源置换。

5.3 加强非常规水源的利用

为推进污水收集、处理及回用，应优先完善现有污水处理设施，提高现有污水处理厂的水质处理水平，推进已建污水处理厂废污水收集管网配套建设以及提标改造的规划建设内容尽快实施。新建污水处理厂应同步配套完善相应的收集管网，实现污水回收全覆盖。提高中水回用水平，泉域内所有生活污水经管道集中汇入污水处理厂进行处理，达到农业灌溉标准后，可回用于农业灌溉使用或生态景观用水，以减少地下水开采量，增加非常规水源的利用。

结合广灵县乡村建设规划，在重点乡镇建设污水集中处理设施，乡镇与村庄采取分散独立的污水处理模式，所产生的污水，原则上经各自管渠系统收集后，进入各自规划的污水集中处理设施，经统一处理后尽量回用。

5.4 实施补源工程

加强泉域内生态环境建设，实施坡耕地退耕还林还草，形成山、水、田、林、湖综合治理模式，以涵养水土，增加大气降水入渗量；泉域灰岩裸露补给区选择有利地质地貌条件，因地制宜地建设一批水利工程，充分拦蓄洪水和小泉、小水，减少地表水外流量，增加对地下水的补给量等；在泉域径流区内，修建必要的回灌工程，补充地下水资源；加强植被建设，既可增加降水入渗时间，又可削减洪峰流量，改变径流过程，为地表水向地下水转化创造有利的条件，增加地下水的补给量，从而保护泉域水资源。

5.5 加大泉域水环境治理力度

开展泉域污染源调查，根据调查结果开展针对性的水环境治理工作；加强城市污水集中处理，规范企业入河排污口审批，加大水行政巡查处罚力度专项治理活动，特别是重点保护区范围内排污口的控制；应加快实施乡村污水治理工程，污水能够接入县政污水管集中处理时，应接入县政污水管网；规模较大(常住人口大于100人)、居住相对集中、经济较发达的村，宜建设污水排水管网和集中污水处理设施，污水通过处理达标后排放或回用；规模较小(常住人口小于100人)、居住分散、地形条件较复杂的村及分散的农户等，应采用分散处理技术，污水达标排放或回用。

5.6 加强监控信息系统建设

根据水神堂泉域水资源开发利用现状调查分析结果，针对目前泉域水资源监测网站点布设中存在的问题，水神堂泉域需完善地下水水位监测、水质监测，入河排污口的水质、水量监测，以全面提升泉域的水资源、水环境监控、预警和管理能力。

(1)加强水神堂泉域地下水水位、水质监测监控，对泉域内的地下水水位、水质实施全面监测，填补泉域地下水监测的不足，全面、合理布设泉域地下水水位、水质监测点，可采用农村供水井、水源地水井等原有地下水井，安装水量、水质在线监测设备，按照《水环境监测规范(SL219—98)》等相关要求定期实施监测；建立泉域地下水动态信息监控系统，实时上传流量、水位、水质等监测信息，以便及时发现泉域水资源、水环境存在的问题，并为进一步开展泉域水资源、水环境的统一管理和保护提供数据依据。

(2)增加对重点企业排水量、排水水质监测，并建设水污染意外事故报警系统，便于及时发现问题、处理问题，以便将水环境受到的污染降到最小。

5.7 加强泉域水资源开发利用的管理

对泉域内的水井逐一登记、填表、发放取水许可证，限定用水指标，对开发利用不合理的用水户按水资源管理条例的有关规定及时调整，必要时停采或限采；按照《山西省泉域水资源保护条例》的规定，禁止新建、改建和扩建与供水设施和保护水源无关的建设项目；在泉域范围内的企业，必须根据取水许可管理的有关规定，编制水资源论证报告和水环境影响评价报告，依法办理取水许可相关审批手续，并接受当地水行政主管部门及泉域管理部门的监督管理；严格限制泉域内擅自挖泉、截流和凿井，凡兴建取水工程的单位和个人都必须提出申请后，报上级审查批准后方可施工，以保证泉口的基本流量。