清徐县水资源评价及综合规划研究

赵小刚

(清徐县河湖管理中心，山西 太原 030400)

1 项目概况

自“七五”以来，清徐县先后开展多轮水资源、地下水资源评价或开发利用规划等工作，随着时间推移，清徐县流域下垫面条件、气象水文水资源特征、水资源供需关系等方面均发生较大变化，为实现新条件下水资源可持续发展，清徐县启动新一轮水资源评价及综合规划工作。本次评价范围为清徐县行政辖区4镇5乡，总面积609km2，根据水文地质特征划分水资源分区为Ⅰ山区、Ⅱ1洪冲积倾斜平原洪积扇区、Ⅱ2洪冲积倾斜平原交接区、Ⅲ1冲积平原河西平原区、Ⅲ2冲积平原河东平原区、Ⅲ3冲积平原象峪河平原区，水文分区如图1所示。[1]

图1 清徐县水文分区图

2 水资源总量评价

2.1 降雨及地面径流

本次水资源分析综合考虑系列长度满足水文频率计算要求和系列三性结果，以清徐县气象站为降雨资源分析参证站。清徐县年降雨量呈现以下特点：①年降雨量呈减少态势，自20世纪50年代起至今，年平均降雨量由接近500mm降低至约385mm，降低约23%；②年降雨量年际变化呈稳定态势减小，自20世纪70年代起至今，年降雨量极值比由3.0逐步降低至2.0左右。[2]

平川区降雨根据清徐站1951年以来长系列年降雨量资料进行计算配线，山区降雨按太原地区多年平均降雨量-高程关系图查算，年内分布参考平川区分布比例分配，清徐县降雨资源总量按灌区分布见表1。降雨产生地面径流采用等值线图法按P=20%，P=50%，P=75%和P=95%四个频率进行。[3]

表1 清徐县降雨资源总量按乡镇、灌区分布表

2.2 地表径流

地表径流包括汾河、乌马河、象峪河三条河流的过境水。

清徐县内有汾河二坝站水文站，据实测年径流量分析计算汾河的过境水资源量。因潇河入汾河口在汾河二坝上游，汾河过境水包括潇河过境水，同时包括库水、污水和洪水等。

象峪河在孟封镇东罗与乌马河交汇，境内河长象峪河22km、乌马河8.8km，上游境外河段分别有郭堡水库、庞庄水库，其过境水量应为上游水库下泄流量与区间来水之和，分别对两水库下泄流量进行频率分析，区间来水根据雨量分析和流域特征计算产流量。[4]

清徐县小泉小水及其利用工程共94处，主要分布在西北部山区和近山地区，包括截潜流空心坝、蓄水池、水巷、煤矿排水利用工程等类型，其径流量年际变化较大，参照当地降雨频率特征估算。

2.3 地下水

区域地下水动态呈入渗-径流-开采型，地下水年内动态变化。按不同埋深含水状况进行地下水资源量计算。山区地下水采用排泄法，包括河川基流、山前侧向排泄量和山丘地区小泉小水利用量；平原区地下水采用补给量法，根据各分区地表岩性选用不同入渗系数计算降水入渗补给，计算公式如下。[5]

W=Qg+Q山前+Q泉

(1)

Pr=α×Pt×F

(2)

Wr=β×W灌

(3)

Q侧=K×I×L×M

(4)

式中，W—地下水资源量，万m3；Qg—河川基流量，根据山丘区地表径流量分析计算，万m3；Q山前—山区侧向排泄量，万m3；Q泉—山区地下水及泉水利用量，万m3；Pr—年有效降水量入渗降水补给量，万m3；α—年降水入渗系数；Pt—有效降水量，mm；F—计算区面积，km2；Wr—灌溉入渗补给量，万m3；β—灌溉入渗补给系数；W灌—灌溉水量，万m3；Q侧—侧向补给量，万m3；K—渗透系数；I—水力坡度；L—断面长度，m；M—含水层厚度，m。

综合以上计算成果，清徐县水资源总量见表2。

表2 清徐县水资源总量计算成果表

3 水资源质量评价

3.1 地下水化学特征

清徐县地下水主要补给来源为降水。按含水岩系划分，碳酸盐岩类裂隙岩溶水含水岩组广泛分布在石炭系地层以下，埋藏最浅处约150m，自东至西逐渐加深至约300m，水质较好；碎屑岩类裂隙水含水岩组底泉水自沉积层中逸出，小泉、小水出露较多，泉水流量0.1～1.0m3/h·m，水质良好，水化学类型为SO4HCO3—CaMg型水，矿化度一般小于0.3g/L；松散岩类孔隙水含水岩组广泛分布于盆地区，主要接受山区地下水侧向补给、降水及地表水体下渗补给，水力坡度1%—2%，一般井单位涌水量3～10m3/h·m，水化学类型为SO4HCO3—CaMg型水，矿化度一般小于3g/L。[6]

3.2 水资源质量现状分析

汾河沿岸浅层地下水水质较差，广大洪积平原区浅层水硫酸盐含量均高于背景值，根据观测点数据，约80%能够满足灌溉标准要求。根据沿岸布置的10处观测点水质分析结果，主要超标项目有氟(10处含量均大于1.0mg/L，均超出饮用水标准)；汞(10处均检出，南青堆汞含量0.00828mg/L，远超出饮用水标准)；酚(4处超出饮用水标准)。沿汾河区引用汾河水量2450万m3/a，因引用部分污水灌溉，监测资料已无法全面反映污水灌溉危害。

4 水资源开发利用现状

过境水引水灌溉工程指修建在汾河、潇河上的引水灌溉工程，包括汾河二坝汾东灌区、汾西灌区、敦化灌区和潇河民生灌区，各灌区过境水资源利用量根据历史引水系列分析确定，计算中库水、污水分开计算。

沿汾河和退水渠道共设有固定、临时抽水站多处，装机49台，装机容量1639kW，抽水能力13.56m3/s。沿汾河抽水站库水、污水抽水量分别计算，参照引水工程频率分析值估算不同保证率下抽水量；潇河污水、城市污水及其它污水的抽水站抽取水量在不同水文年度按常量计算。[7]

小泉小水工程年际变化较大，与降雨有较好的相关性，参照当地降雨的频率特征进行估算；煤矿排水受降雨影响较小，按实际调查值估算。利用汾河、潇河水灌溉时，有部分水量进入下级渠道或排水沟道，为灌溉回归水，按5%的系数考虑。

白石河翻板闸引洪工程引水量根据不同频率下年分布过程选择日降雨量15mm以上降雨进行逐次洪水过程推求，根据工程取水能力得到场次降雨引水量，累积得到年引水量。根据工程运行实践，洪水过程尾部小流量在洪水过程后持续一段时间，据此，实际引水量在逐次降雨推求结果基础上扩大50%。[8]

清徐县地下水主要靠机井开发，全县共有水井1626眼，总提水能力45203m3/h，日提水能力99.45万m3。

可知，清徐县多年平均水资源利用控制量8394.9万m3，其中地表水利用量4065万m3，占水资源利用总量48.4%；地下水利用量4414.1万m3，占水资源利用总量51.6%，按水源类型统计的水资源利用现状见表3。

表3 清徐县水资源利用现状表

5 水资源综合规划

5.1 加强水资源配置与调度

清徐县工业、蔬菜种植区基本依赖地下水资源，大部分农业种植区单一依赖汾河地面水。通过实施天然降雨-地表水-地下水协同利用，发展污水、微咸水等非常规水源利用，提高供水保证率。

加大雨水资源的开发力度。山区大力发展集雨工程，解决人畜饮和生产用水；开展空心坝等拦蓄工程建设，拦截山区地表径流，加强其对地下水的补给；边山区利用山区雨洪灌溉，降低地下水开采，山口河道中修建洪水滞留工程，利用雨水径流补给地下水；平川区利用大面积田间灌溉工程拦截雨水，减少地表径流，增大雨水拦截率，提高雨水利用率。[9]

加大引洪力度，提高水资源承载能力。清泉西湖和清泉东湖于1988年和2003年完全断流，白石河已修建翻板闸拦河引水工程，但补水量有限，规划建设清泉西湖、东湖汾河引洪工程，发挥清泉东西湖引蓄调控汾河洪水功能；加大汾河引洪灌溉水量：恢复敦化大闸引洪能力，加大潇河引洪灌溉水量；规划建设边山河流引洪灌溉工程，提高地表径流开发利用程度，补充地下水。

充分利用非常规水资源。充分利用当地水资源、尽量降低城市污水对环境的压力，规划提升城市污水处理厂处理能力，污水处理后用于灌溉；在大力节水、挖掘当地和客水资源潜力情况下，清徐县用水需求仍难满足，未来考虑用足黄河水，用好境内地表水鼓励再生水利用。

逐步实现井渠双灌。灌区浅层地下水开采和补给均较容易，可实现水资源时空调节和优化配置。实施井渠双灌，充分利用地下水库的调节作用，实现丰枯年、丰枯季当地降雨和入境客水尤其是洪水的多年调节，实现引洪补源水量的异地利用，达到以丰补歉提高供水保证率的目的。汛前尽量利用地下水灌溉，腾空地下水库容，利于充分利用汛期降雨，必要时通过点、线、面相结合的方式补源。

5.2 加强水环境保护

划定城市供水水源地保护区，确保城市供水安全。平泉水位逐步降低、流量减小，城市水源地白石河地下水位快速下降，平均下降速率1.0～1.5m/a，漏斗区面积约15km2。为确保清徐县城居民用水安全，急需划定城市水源地保护区，范围为东起新太汾公路、西至边山断裂带上游2km、南起郭家河、北至大峪河，保护区内禁止新增水资源工程建设、紧致现有或新增企业污水排放。

实施水污染控制和中水回用。加强污水治理，降低环境污染，开发非传统水资源，规划禁止建设新重污染企业；实现现有工业企业清洁生产和达标排放，强化企业内部污水回用强化污水灌溉管理。清徐县长期大量引用汾河污水灌溉，污染情况及危害难以量算，规划建立覆盖汾河沿岸及灌溉区土壤、土壤水、地下水、农作物等要素的污染物监测网，控制污水引用量；引用洪水灌溉稀释和淡化污染强度。

5.3 强化水资源管理

实行水资源统一管理。对治汾河区水资源实行规划，调度，发放取水许可，征收水资源费等工作实行统一管理；构建引供用排全面合一的水务管理体系；健全水资源管理机构，对制定全县水资源开发利用、优化调度和保护方案等提供技术支撑。

实行用水控制和定额管理。控制总用水量，以供定需、以供定产；微观定额管理从需水角度出发，制定产品或工作用水量要求，如根据降雨量、灌水方式、作物需水特点确定作物用水定额，实现水权量化到户。推动水价改革。实施成本水价和超计划、超定额用水累进加价制度，构建合理的水价形成机制。

实现水资源供需信息化管理。构建清徐县地下水观测网与自动监测系统；实现用水计量和收费、用水双控和地理信息动态信息化管理；实现乡镇以上用水管理系统联网、污水灌溉实时监测等。

6 结语

新形势下清徐县经济社会发展与水资源供需矛盾日趋尖锐，通过开展清徐县水资源评价和综合规划研究，解决供水水源地过量超采、河道基流大幅衰减、地下水超采、岩溶大泉断流等问题，加强水环境保护治理。通过加强水资源配置与调度、强化水资源保护、加强水资源管理，为清徐县水资源合理开发、优化配置、高效利用、有效保护提供科学依据。落实最严格水资源管理制度，通过优化水资源配置，水生态综合治理等措施，保证水资源可持续利用，提高区域特色水文化品牌，实现城市品质和品位战略升级，为新形势下县域发展规划提供坚实的水安全保障。