关于山西省岩溶泉域地下水保护对策的探讨

叶 海 东

(山西省勘察设计研究院，山西 太原 030013)

关于山西省岩溶泉域地下水保护对策的探讨

叶 海 东

(山西省勘察设计研究院，山西 太原 030013)

为确保岩溶地下水资源的可持续发展及水质不受到污染，对山西省目前存在的岩溶水文地质环境问题进行了分析，包括泉水流量衰减及干涸、水质恶化、泉源区环境破坏等，并指出应对岩溶泉域地下水进行各个区域保护，并调整产业结构，发展绿色农业，节约用水。

岩溶泉域，地下水，保护，水质

0 引言

山西省是我国北方岩溶分布面积最广、半干旱区岩溶特征最典型的地区，全省岩溶区面积约11万km2，占全省国土总面积的75.2%，在这些地区分布有大量的地下水资源，并形成了众多以泉水排泄为主的岩溶泉域。据不完全统计，全省原始流量大于0.1 m3/s的泉水有86处，大于1.0 m3/s的有18处，总流量达107.8 m3/s，由于岩溶泉域地下水汇水面积大，其补给、径流、排泄过程相对独立，且排泄主要以泉的形式为主比较集中，多数具备建立大型供水水源地的有利条件，同时不少岩溶大泉还是著名的旅游风景区，赋含着特殊的历史、文化内涵。岩溶地下水在山西人民的生活、工农业生产及能源基地的建设和文化建设方面，起着举足轻重的作用。然而进入20世纪80年代后，由于气候变化等自然因素、人类活动和大规模的开发等各种因素对岩溶地下水的影响，使得岩溶泉水流量衰减、泉域范围内岩溶地下水位持续下降、部分地区水质受到污染等岩溶水文地质环境问题日趋严重，相应的也带来了地质灾害发生、生态环境质量下降、旅游资源价值降低等一系列负面效应，已成为山西省国民经济可持续发展的制约因素。因此加强对岩溶地下水的保护已是一件十分重要、迫在眉睫的大事。

1 目前存在的岩溶水文地质环境问题

就目前而言，山西省岩溶地下水环境问题突出表现在以下几个方面。

1.1 泉水流量衰减及干涸

根据全省岩溶大泉流量监测资料，自20世纪60年代中期以后，泉水流量一直处于明显的持续性衰减状态，总体年衰减率达到0.067 4 m3/s，15处泉水总流量以每年1.01 m3/s的速度递减。目前完全断流的泉水有晋祠泉、兰村泉、古堆泉，接近断流的有郭庄泉、洪山泉，其余各泉流量减少30%以上。

1.2 区域岩溶地下水位持续下降

岩溶地下水位持续下降是与泉水流量衰减相伴出现的，近20年来，全省岩溶地下水位普遍呈现出区域性持续下降均势，年下降速度一般在1 m～2 m，如晋祠泉于1994年断流，到2005年泉口的岩溶地下水位已低于地面18.3 m。由于地下水位的持续下降，势必造成岩溶含水层的疏干与储存资源量的动用、含水层调蓄功能降低、含水系统间的资源袭夺、泉水污染等问题。

1.3 水质污染及水质总体趋势恶化

山西省岩溶地下水系统多数为水煤共存系统，而且具有“煤在楼上，水在楼下”的结构特点，煤矿开采、发电等活动形成的工业废气、废渣、废水等不同程度地参与了岩溶地下水的循环过程，使得岩溶地下水水质出现恶化趋势。

1.4 泉源区环境破坏

泉源区环境破坏主要包括泉水流量衰减枯竭、人类活动破坏了泉源区环境景观、对泉水不合理的开发利用等。

1.5 泉域水环境质量变差

1)多数泉域水资源系统是由包括地表水及松散层孔隙地下水、碎屑岩裂隙地下水以及岩溶地下水多种要素构成的复合系统，因此改变系统内水资源循环过程都会不同程度地影响到岩溶地下水的补给来源。2)经过煤矿的大规模开采，造成大量的采空塌陷、地表开裂，使地表水下垫面及含水系统发生根本改变，这种改变在加剧水资源时空分布的不均衡的同时，也破坏了上层含水层系统对岩溶地下水的补给与涵养作用。3)由于长期的矿坑水排放使得下游碳酸盐岩裸露的河段底部普遍沉积一层细粒粉煤灰，大大地降低了河川的渗透性能，使得地下水的渗漏补给量减少，与此同时，与煤炭采掘有关的污染物也一起沉积下来，这些物质与河水一起渗入岩溶含水层成为一种污染源。4)泉域范围内大气降水质量下降。

2 岩溶大泉保护综合治理对策

1)进行科学规划，建立岩溶水环境保护区，加强完善水资源保护的地方立法工作。山西省实际上是水资源较为缺乏的省份，水资源的保护是该省可持续发展战略的重要组成部分，为避免岩溶水的水环境受到更进一步的破坏，建议相关管理部门应根据各岩溶大泉的水资源特征、水文地质条件及环境条件，结合泉域的社会经济发展要求，针对泉域内水环境保护方面存在的各种突出问题，对每个岩溶大泉进行科学的规划、调查、分析，建立岩溶水环境保护区，针对不同岩溶水环境保护区采取不同的治理措施及对策，尽快建立或完善相关的水资源保护工作等有关的法律法规，有效地遏制、限制、制止破坏水环境、造成地下水污染势头和行为等，保证我省有限的水资源用在最重要的地方上，保证地下水的可持续利用。

鉴于目前我省岩溶大泉的环境现状，这个工作应刻不容缓。岩溶水污染防治和环境保护是一个区域性的水环境保护和预防问题，由于岩溶水资源具有污染后的隐蔽性、不可逆转性、延缓性的特征，因此岩溶水环境的保护应贯彻“以防为主，防治结合、综合治理”的方针，并且应保证水的质、量的保护并重，不宜偏废。

2)控制各种污染源，强化地下水环境管理。

控制泉域范围内的影响岩溶水水质的各种污染源、减少和杜绝“三废”排放是防止岩溶水质污染的治本措施，是整个水资源保护工作中重要的环节。就此应根据岩溶地下水环境中大气降水、地表水、地下水三者相互转化迅速的特点，首先应保证地表水、大气降水不受到污染，进而来保证岩溶地下水的补给水源的质量。对此应做到：a.以环境保护法规为依据，杜绝、减少、限制污染物的排放；b.调整工业产业结构，加强污水处理，提高水的重复利用率，改进生产工艺，降低单位产品耗水量，加速“三废”处理的配套工程建设；c.调整和改进农业产业结构，大力发展绿色农业，进一步加强化肥、农药等的施用管理，大力推广高效、低毒、低残留的农药等；d.农业灌溉应限制使用地下水，宜改用地表水。

3)节约用水，提高水的重复利用率。

水资源短缺、用水效益不高、水资源浪费比较严重是山西省目前水资源利用的重要特点之一。对于农业多以漫灌的粗放式灌溉为主，灌溉渠系渗漏严重，用水效率极低，造成很大浪费；对于工业而言部分工矿企业的生产工艺落后，水资源利用管理滞后，单位产品耗水量居高不下，水的重复利用率很低，效率也很低；城市居民的生活用水浪费等问题也相当突出。

节水的实质是依赖科学技术进步，通过降低单位目标的耗水量，实施水资源的高效利用，提高水的重复利用率，而不是简单的、消极的少用水。从整个社会看，节水的政策、意识、技术应密切配合；农业、工业、城市居民生活节水三个方面多管齐下、多方面采取措施，以达到逐步走向节水型社会。其中主要的措施有：

a.工业节水：调整产业结构，改进生产工艺，建立节水型工业，提高水的重复利用率；强化节水技术，开发节水设备，加强废水处理及水的循环再利用；加强企业用水行政管理，逐步实现节水法制化；提高工业生产规模，发挥规模经济效应；b.农业节水：采用先进的灌溉技术，以喷灌、滴灌等方式代替现有的漫灌，充分利用水资源，提高水的利用率；增强渠系等的防渗率，采用管道等输水方式；c.城市生活节水：推广使用节水器具和设备；合理调整水价，运用经济杠杆作用推动节水工作；制定用水定额，逐步实行计划管理；实现城市污水的再生回用，提高污水资源化；更新城市供水管网，减少跑、冒、滴、漏等现象造成的水资源浪费。

4)建立“三水”水质、水量动态监测网站。

由于岩溶泉域地下水与大气降水、地表水、其他类型地下水(“三水”)转化关系非常密切，为了更好保护岩溶水的水质、水量，及时掌握岩溶水的水质、水量的动态情况，应在各岩溶大泉泉域内建立岩溶水“三水”动态长期监测网站，监测的内容主要有水质、水量、水位、水温等，根据监测的数据及时对岩溶地下水的水质、水量做出科学的预测、预报，防患于未然。

5)加强水土保持，强化岩溶水资源的人工补给途径。

山西省岩溶泉域大部分地区位于黄土高原区、低中山区，植被稀少，水土流失严重，导致水土涵养水源的功能下降，造成地表水体的水质恶化。在岩溶泉域范围内补给区是大气降水、地表水转化为岩溶地下水的主要地段，任何改变大气降水与地表水入渗条件的做法都将影响岩溶地下水的水量和水质。建议进行种树、种草、退耕还林等绿化措施，一方面可以阻滞地表水径流增大对地下水的补给，另一方面也可以增大大气降水入渗对岩溶地下水的补给。根据水文地质条件可以在一些地表渗漏段修建漏水库、蓄水闸、坝，修建地下水库等，以人工蓄水的方式增强地表径流对岩溶地下水的渗漏补给，促进岩溶水的循环交替速度，增大岩溶含水层的储存量。

6)优化配置，科学管理，综合开发利用水资源。

水资源开发利用必须以合理为前提，节约为基础，兴利为目的。应根据泉域范围内人口、经济、资源、环境情况，以社会协调发展为原则，服从水资源总体规划保护要求，综合考虑泉域内各种因素，实现水资源的优化配置，科学管理，兼顾经济、社会、环境效益，做到依法、合理、规范、科学利用。

7)保护利用矿坑水资源，严格控制煤炭开采所采用的疏水降压的方法。

由于多数泉域内含煤地层覆盖于碳酸盐岩之上，受沉积建造及区域性构造的控制，形成了泉域内水、煤资源共存的基本环境特征，其主要不利之处在于这种组合关系中由于煤炭资源的开发、能源转化及深加工造成了许多不良的次生环境问题，由于大部分矿坑排水排入河流或就地入渗，既污染水环境又浪费水资源，因此将矿坑水分管排放、分质利用，也是解决水资源短缺和减轻水资源污染的途径之一。此外由于山西省现有的采煤方式破坏了原有的煤系含水层，改变了地下水的补给、径流、排泄条件，造成了部分含水层的疏干，破坏了岩溶水原有的动态平衡，造成水资源量减少、水质受到污染。随着煤炭开采的大规模化、机械化程度的提高，开采深度不断加深、开采强度不断增大，对水资源的破坏也将必然向深层地下水发展，因此应当及时制订采煤、水矛盾的方针大计。

8)加强水资源保护的宣传教育，提高全民保护水资源的意识。

长期以来人们并未形成对水资源保护的正确客观的认识，保护水资源、节水等观念淡漠，因此需要大力加强水资源保护的宣传教育，改变观念，与时俱进，全面提高全民保护水资源、节约用水的意识。要使人们认识到水作为一种资源并不是“取之不尽，用之不竭”的，要使人们对未来水资源短缺所产生的后果的严重性有充分的了解。把保护水资源、节水提高到公民的法律义务的高度来认识。

3 结语

山西省是我国北方岩溶分布面积最广、半干旱区岩溶特征最典型的地区，岩溶地下水在山西人民的生活、工农业生产及能源基地的建设和文化建设中起着举足轻重的作用。然而进入20世纪80年代后，由于气候变化等自然因素、人类活动和大规模的开发等各种因素对岩溶地下水的影响，使得岩溶泉水流量趋势性衰减、区域岩溶地下水位持续下降、水质受到污染等岩溶水文地质环境问题日趋严重，相应的也带来了地质灾害发生、生态环境质量下降、旅游资源价值降低等一系列负面效应，已成为山西省国民经济可持续发展的制约因素。为确保岩溶地下水资源量的可持续发展及水质不受到污染，应尽快针对各个泉域进行保护区规划，针对保护区采取相应的管理措施并报有关部门立法，加大宣传力度，设立明显标志，并调整工业布局及产业结构，调整农业结构，大力发展绿色农业，节约用水，提高水的重复利用率，建立地下水、地表水的水质、水量、水位动态观测网。掌握其动态规律，为科学管理和调整开采提供依据。

[1] 韩行瑞，鲁荣安，李庆松，等.山西岩溶大泉研究[M].北京：地质出版社，1992.

[2] 山西省水利厅，中国地质科学院岩溶地质研究所，山西省水资源管理委员会.山西省岩溶泉域水资源保护[M].北京：中国水利水电出版社，2007.

[3] 山西省勘察设计研究院.临汾市市区供水水源地保护区规划报告[R].2006.

Inquiry on underground water protecting countermeasures of karst spring basin in Shanxi province

Ye Haidong

(ShanxiAcademyofSurveyDesign,Taiyuan030013,China)

In order to guarantee sustainable development of underground water source of karst spring basin and avoid water quality pollution, the paper analyzes hydrological environment problems of current karst spring basin including spring water dosage reduction and drying, water quality worsening spring region environment damage and so on, and points out some suggestions, such as protecting underground water of spring basin, adjusting industrial structure, developing green agriculture, and saving water as well.

karst spring basin, underground water, protect, water quality

1009-6825(2015)02-0054-03

2014-11-03

叶海东(1975- )，男，工程师

P642.25

A