太原市城市水生态环境现状及保护措施

尤龙凤

(太原市水利科学研究所)

1 太原市水系及水体状况

1.1 河流

太原市境内水系大部分属黄河一级支流汾河水系，少部分为海河流域滹沱河水系。汾河为太原市内的最大河流，干流自北向南纵贯全市，其间有大小30多条支流汇入。其中，太原市城区内的支流有:发育东部边山的北涧河、北沙河、南沙河，发育西部边山的玉门河、虎峪河和九院沙河，共计6条汾河一级支流。

1.2 地表水体

太原市内的地表水体主要包括汾河太原城区段治理美化一期工程蓄水湖、太原市园林水系(城西水系)、湖泊及蓄水池。

汾河太原城区段治理美化一期工程:该工程位于太原市区的汾河干流上，是集防洪排污、中水回用、园林绿化、景观灯饰、旅游休闲、健身娱乐为一体的综合性工程，建于1998年10月，2000年9月首期工程完工并对外开放。工程北起胜利桥上游155 m处，南至南内环桥下游125 m处，全长6 km，宽500 m，占地300 hm2。

城西水系:城西水系是集园林与水系为一体的系统工程。城西水系输水贯通工程于2003年3月底完成，饮马河公园、西海子公园、南海子公园改建工程于2003年8月底完成。

太原市还分布有晋阳湖、迎泽湖、清泉湖、西湖、东湖、龙潭湖、文瀛湖、映山湖、太钢调节池等水体。

1.3 泉水

太原市区域内有两大著名的岩溶泉，即晋祠泉和兰村泉。

兰村泉:兰村泉域位于太原盆地北侧，总面积2 670 km2。兰村泉位于尖草坪区上兰村，出露地点为汾河出山口处。主要有裂石寒泉(大海子泉)和小海子泉组成。该泉为非全排型岩溶大泉，岩溶水由北东西向上兰村一带汇流，到达太原盆地边缘时，大部分受到边山断层一侧的第四系透水层的阻隔而溢出成泉，小部分则向太原盆地潜排。兰村泉是太原市第一岩溶大泉，也是太原市城市生活供水及工业用水的第一主力水源。

晋祠泉:晋祠泉域位于太原市西部，泉域总面积2 224 km2。晋祠泉出露于太原市西南20 km处的悬瓮山下，由难老泉、鱼沼、善利三泉组成，出露标高为802－805 m。该泉亦为非全排型岩溶大泉，岩溶水总体流向由西北向东南，到达太原盆地边缘时，一部分受到边山断层东侧第四系弱透水层的阻隔而溢出成泉，另一部分则向太原盆地潜排。晋祠泉是太原地区仅次于兰村泉的第二岩溶大泉，是太原西山岩溶水系统的一个集中排泄点。

2 太原市水生态环境现状

2.1 地表水水生态环境现状

2.1.1 地表水的生态环境用水量不断加大

太原市地表水生态环境用水量呈现增加趋势，1998年生态环境用水量为843.4万m3，至2000年9月汾河太原城区段一期治理工程完成，增加了城区水域面积130万m2，增加了生态环境用水量400万m3/a，明显地改善了太原市的水生态环境;2003年8月又完成了对城西水系的输水贯通工程，增加了水面面积8万m2，年生态补水量达60万m3。至2003年，太原市河湖环境生态用水量已达1 444.8万m3/a，生态用水量在不断加大。总体来说，城市生态环境现状用水量还远远达不到城市发展对城市生态环境的需水要求。

2.1.2 地表水的生态环境质量严重下降

由于地表水水生态环境用水量严重不足，河湖自净能力差，加之未经处理的污水排放没有得到有效遏制，致使地表水水体污染严重。

汾河太原段:2003年汾河太原段有效资料显示，汾河太原城区段除汾河公园6 km治理范围轻污染外，其他河段基本处于严重污染状态(表1)。

表1 汾河干流太原段2003年水质监测结果

城西水系:城西水系治理后，2008年至2009年迎泽湖水质监测结果较2005年有明显改善，接近Ⅲ类标准，但是如果换水量不足(仅保持60万m3/a)水质仍将逐渐恶化(表2)。

表2 迎泽湖2008－2009年水质监测结果

晋阳湖:晋阳湖湖面较大(500万m2)经西干渠供水，每年供水量达2 600万m3，除补充湖泊渗漏蒸发外，每年有600万m3供春灌用水，且大量水体供太原第一热电厂作生产用水，故晋阳湖水体有较多的交换，水质状况较好，且保持稳定(表3)。

表3 晋阳湖和汾河水库2002－2003年水质监测结果

2.2 地下水水生态环境现状

2.2.1 地下水生态环境水资源量现状

太原市多年平均(1956－2000年)地下水资源量为54 362万m3，其中岩溶水25 497万m3，盆地区孔隙水17 729万m3，山区裂隙孔隙水11 136万m3。在现状开采条件下，全市地下水可开采量为36 752万m3，其中山区岩溶水14 664万m3，山区裂隙孔隙水3 154万m3，盆地区孔隙水18 934万m3。

太原市主要集中大量开采利用盆地松散岩类孔隙水和碳酸盐岩类岩溶裂隙水，2009年全市地下水取水量为45 846.3万m3。多年来地下水一直处于超采状态，导致地下水水位持续下降。

(1)岩溶水水位动态。兰村泉域岩溶水典型孔S1孔，至2000年水位下降到786.13m，累计下降28 m，泉域内岩溶水已严重超采;晋祠泉域岩溶水在1994年3月泉水断流后，水位大幅度下降，到2000年累计下降16 m，年平均下降速度为2.5 m。

(2)浅层孔隙水。20世纪70年代中期，太原市浅层孔隙水基本处于自然状态，其径流方向与地形坡度一致。进入80年代出现北营和西张两个漏斗，且发展较快。西张—向阳店地区水位降幅大，漏斗中心呼延、西张一带最大降深达45 m，年下降速率2.35 m;许坦—东太堡地区水位年降幅达10 m，大部分含水层已被疏干。

(3)深层孔隙水水位动态。1965年仅有原动物园、菜园村两个漏斗，水位下降16 m，高程767 m、775 m闭合线面积15 km2。1972年漏斗扩展到74 km2;1985年扩展到312 km2，中心水位降深至73.34 m，高程767 m年均下降速率3.65 m;到2000年漏斗进一步扩大到近400 km2，中心水位最大降深达130 m之多。

2.2.2 地下水水生态环境水质现状

由于区域内污水排放、农田污水灌溉及煤矿大规模开采，致使地下水水质受到不同程度的污染，污染超标情况见表4。

表4 太原市地下水系统主要监测项目超标情况统计表

3 水生态环境恶化造成的危害

3.1 地表水水生态环境存在的问题

3.1.1 水体污染日趋严重

汾河太原段污染最严重的河段包括两段，即汾河古交段(镇城底—河口)和汾河南内环桥至清徐出境口，水质均属劣Ⅴ类。由于汾河古交段地处汾河太原段中上游，位于太原市两大水源地(兰村水源地和西张水源地)和汾河二库的上游，其水质的好坏直接影响两大水源地和汾河二库的水质。同时，由于汾河古交段劣质地表水的入渗，对晋祠泉域的地下岩溶水也构成威胁。

汾河太原城区段边山六大支河，现阶段除汛期水质较好外，其余季节主要接纳未经处理的城市污水、煤矿排水及沿河工矿企业的污废水，纯粹成了6条排污渠，其水质状况极差。

3.1.2 河川基流大幅度减少，河道生态功能基本丧失

汾河太原段，因汾河公园治理美化蓄水工程的运行，使该段河道的生态功能得到恢复和改善，其他河段河川基流大幅度减少，加之地表水严重污染，河道生态功能已基本丧失。

六城区内东西边山主要支流均属季节性河流，除汛期有一定的水量且水质较好外，其他季节取而代之的是污废水，河道生态功能丧失殆尽，严重影响河道两岸居民的生活环境及太原市城市整体形象。

3.2 地下水水生态环境存在的问题

区域地下水严重超采，引起的水生态环境地质问题主要表现为:岩溶泉水断流;区域地下水位下降并形成大面积降落漏斗，含水层疏干或产水量减少;由于地下水水位下降导致地下水水质污染加重及地面沉降等。

3.2.1 岩溶泉水断流

兰村泉是太原市第一岩溶大泉，20世纪50年代平均流量4.05 m3/s。随着自来水公司兰村水源地的投产，开采量逐步增加，地下水位开始缓慢下降，泉水逐渐减少。加之属于同一岩溶水系统的枣沟水源地在1986年投产，导致冽石寒泉干枯。此后开采量逐年增加，90年代又增加了三给地垒五水厂和十水厂的开采，几大岩溶水源地的同时开采，导致玄泉寺至兰村的泉群断流。

太原市的另一岩溶大泉晋祠泉，随着区域内水井的不断增加，开采量逐步加大，使得晋祠泉水流量急剧下降，由1971年的1.3 m3/s下降到1980年的0.8 m3/s，鱼沼、善利二泉断流。尤其是进入20世纪80年代以来，西山煤矿的大规模开采，矿坑排水量骤增，加快了晋祠泉的衰减速度，到1994年4月30日，千古名胜难老泉终于不堪重负而断流。

3.2.2 区域地下水位下降，含水层疏干，产水量减少

城区地下水位降落漏斗最早发现于1965年，漏斗中心位于原动物园一带，其中心水位降深16.5 m，面积11.2 km2。20世纪70年代以来大规模开采地下水，导致水位降落漏斗迅速扩大，东西已到边山，向南扩展到小店地区，工业自备井集中开采地段如北营、南堰、吴家堡等地区与城区的漏斗已连成一片，面积达345 km2。漏斗中心水位降深已近100 m，个别地区与地段已超过120 m，地下水水位平均每年以2－3 m的速度下降，自来水二厂、三厂、六厂、七厂、八厂相继停产或报废。

3.2.3 地下水污染加重

地下水污染主要发生在太原盆地冲洪积平原区，该区也为“三废”集中排放区，年排污废水2.2亿m3，工业废渣500万t，导致地表水、地下水及土壤、粮菜等均受到不同程度的污染。

3.2.4 地面沉降

地下水超采导致大面积地面沉降，1985－2000年15 a间累计地面沉降量大于400 mm的区域面积为75 km2，沉降中心与地下水位下降漏斗基本一致，其中吴家堡—高新区沉降中心沉降量大于1 000 mm的面积为12.55 km2，最大沉降量为1 268 mm。

4 保护措施

4.1 建立健全水资源开发利用与保护的法律法规和监督管理体制

一是加强水资源统一管理;二是结合节水型社会建设，开展对所有用水户用水水平的考核，分析各行业、各行政分区的节水潜力，针对不同行业提出具体的节水措施;三是建立健全水资源开发利用与保护的监督管理体制;四是建立水资源有偿使用和取水用水以及排放污水的水生态补偿制度;五是加强执法队伍建设，提高人员素质和执法水平。

4.2 建立管理目标与技术指标体系，实施科学管理

一是划定水功能区，建立入河排污口登记、审批和监管制度，加强管理，建立健全纳污总量控制制度;二是对地下水进行区划，严格实施地下水保护制度，强化太原市饮用水水源地管理制度，保障居民饮水安全;三是建立生态环境用水保障制度，建立水资源质量以及与水相关的生态监测和监督制度;四是加大城区雨洪分流管网的改造和河道、排退水渠截污管网建设，建设增源补水工程;五是加强水资源监测工作，采用现代新技术、新方法，不断进行水资源与水生态环境保护的科学研究。

4.3 进行水环境安全评价研究

水环境安全是指水体保持足够的水量，安全的水质条件，从维持其正常的生态系统和生态功能、保障水中生物的有效生存、周边环境处于良好状态，使水环境系统功能可持续正常发挥，同时能较大限度地满足居民生产和生活的需要，使其处于不受威胁的状态。通过对太原市水生态环境的系统分析，认为太原市水生态环境安全存在较大隐患，必须引起各级政府的高度重视。支撑太原市经济社会的可持续发展，需采取以下措施:一是把兰村水源地(包括兰村泉岩溶水和三给以北盆地孔隙水)作为太原市特大城市的战略储备水源地来修复建设和管理，作为遭遇特大干旱、突发事件的水源储备;二是加大水资源保护，特别是汾河水库水源地的保护力度;三是加大污水深度处理力度与有效利用;四是用现代水权理论为指导，用总量控制、定额管理两套指标体系进行节水型社会建设;五是尽快启动太原市分质供水研究。

4.4 进行水系统健康循环研究

太原市由于种种原因，污水处理、回用步伐仍然严重滞后，与水资源严重紧缺的客观现实不相适应。太原市采取花巨额投资建设引黄入晋工程和千家万户掠夺性地开采地下水，而对城市再生水利用、节约用水很少投入也很少研究，最终形成了目前的水生态现状。针对太原市的现状，建立水系统健康循环，必须从以下几方面抓起:一是实行水务一体化管理;二是节制用水;三是污水深度处理和利用;四是修复城市雨水水文循环;五是污水厂污泥回归土地;六是面源污染的控制。

4.5 进行城市雨洪利用研究

城市雨洪是一种灾害，又是重要的水资源。将城市防洪与雨洪综合利用相结合，是人水和谐指导城市水资源与水环境工作的重要内容。

城市雨洪利用是指通过工程性和非工程性措施，分散实施，就地拦蓄、储存和利用城市雨洪，避减洪涝灾害，增辟城市可利用资源，改善城市居住环境。太原市城市雨洪利用主要包括雨水储存调蓄利用和雨水渗透两方面的内容。

4.6 建立水生态环境监测体系

通过建立太原市水生态环境监测体系，及时掌握水生态环境现状及发展趋势，为政府部门制定各类法规和研究、预测通报水生态环境质量、水资源保护、城市河湖整治、污水处理、水功能区管理等提供科学、准确、完整的基础资料。

太原市水生态环境监测体系主要包括汾河干流段及主城区重点区域。在监测范围内以纵、横向，点、线、面相结合的方式布设监测网络，监测体系应分为地表水监测体系和地下水监测体系两大系统。

［1］薛凤海，武桂梅，李砚阁，等.太原市地下水合理利用与调控［M］.郑州:黄河水利出版社，2000.