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市區(qū)水資源與水環(huán)境問題研究

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市區(qū)水資源與水環(huán)境問題研究

水資源既是基礎(chǔ)性的自然資源,又是戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源,是生態(tài)環(huán)境中的控制要素,在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。近年來,烏魯木齊市水資源總量衰減、水污染加劇、用水大肆浪費(fèi)等現(xiàn)象,已經(jīng)嚴(yán)重的制約了烏魯木齊市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。而在西部大開發(fā)的背景下,烏魯木齊市又不能停下發(fā)展的步伐,其城市建設(shè)規(guī)模還在逐步擴(kuò)大、工業(yè)化進(jìn)程也在不斷加快,這勢(shì)必又會(huì)給水資源本來就十分緊缺的烏魯木齊市帶來更為尖銳的用水矛盾。因此,重新認(rèn)識(shí)了解烏魯木齊市水資源與水環(huán)境存在的問題,是合理分配、利用水資源,走可持續(xù)發(fā)展道路的重中之重。

1烏魯木齊市水資源與水環(huán)境概況

1.1烏魯木齊市水資源概況

水資源是地處內(nèi)陸干旱區(qū)的烏魯木齊市最寶貴的資源。烏魯木齊市多年平均降水量256mm,蒸發(fā)量2800mm,地表水資源總量約為10.290×108m3,地下水資源量為4.883×108m3,地表水、地下水重復(fù)計(jì)算量約為4.491×108m3。烏魯木齊生產(chǎn)生活用水,以冰川融水、地表徑流和地下徑流等三種來源為主,其補(bǔ)給來源以降水為主,降水的變化直接影響水資源總量的變化。烏魯木齊市河流均系內(nèi)陸河,共有河流46條,分別屬于烏魯木齊河、頭屯河、白楊河、阿拉溝、柴窩堡湖5個(gè)水系。區(qū)內(nèi)河流特點(diǎn)明顯,河道短而分散,源于山區(qū),以冰雪融水補(bǔ)給為主,水量季節(jié)變化大,散失于綠洲或平原水庫中;區(qū)內(nèi)冰川資源十分可觀,主要分布在烏魯木齊河、頭屯河上游的天格爾山以及東部的博格達(dá)山,永久性積雪面積164km2,冰川儲(chǔ)量73.9×108m3,年均消融量1.23×108m;地下水資源比較豐富,按水文地質(zhì)單元可劃分為達(dá)坂城—柴窩堡洼地、烏魯木齊河谷和北部?jī)A斜平原3個(gè)區(qū),形成地下水儲(chǔ)存的良好環(huán)境。

1.2烏魯木齊市水環(huán)境概況

根據(jù)水域的不同使用功能,烏魯木齊市劃分出了不同的水環(huán)境功能區(qū):特殊保護(hù)區(qū)、飲用水源保護(hù)區(qū)、準(zhǔn)水源保護(hù)區(qū)、工業(yè)用水區(qū)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)和漁業(yè)養(yǎng)殖水域,其地面水環(huán)境質(zhì)量考核指標(biāo)執(zhí)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。烏魯木齊水環(huán)境總體情況良好,只是作為飲用水水源的水磨河源頭區(qū),漁業(yè)養(yǎng)殖用水的柴窩堡湖,以及水磨河下游農(nóng)業(yè)用水區(qū)域部分指標(biāo)達(dá)不到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),造成局部功能區(qū)水質(zhì)尚不能完全達(dá)標(biāo)。

2烏魯木齊市水資源存在的問題

2.1水資源量短缺

烏魯木齊市水資源存在“先天匱乏,后天超采”現(xiàn)象。烏魯木齊市的水源主要有冰川融水、地表徑流和地下徑流等不同形態(tài)。2013年全市水資源總量為10.682×108m3,其中地表水資源量約為10.290×108m3、地下水資源量約為4.883×108m3,地下水重復(fù)計(jì)算量約為4.491×108m3。按烏魯木齊市335×104常住人口計(jì)算(據(jù)第六次人口普查和2012年公安人口年報(bào)資料測(cè)算),烏魯木齊市人均水資源量約為319m3,不足全國(guó)人均水資源量的七分之一,遠(yuǎn)低于全國(guó)人均水平,更低于國(guó)際公認(rèn)的人均1000m3的水平,屬于極度缺水地區(qū),是典型的資源性缺水城市。隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口數(shù)量增加、氣候等因素的影響,水資源缺乏的情況還在日益加重。1958年以來,烏魯木齊河源頭一號(hào)冰川消融速度加快,面積大幅縮減,雪線每年以4~8m的速度退縮。烏魯木齊河來水整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì),2012年和2001年相比,來水量由2.398×108m3,減少至1.880×108m3,10年間來水量減少21.6%。

2.2河流縮短、湖泊干涸、水質(zhì)鹽化

多年以來,為保障各行各業(yè)需水要求,在加大對(duì)地表水開發(fā)利用的同時(shí),大量超采利用地下水,已引發(fā)了河道斷流、湖面萎縮、地下水位下降、水質(zhì)劣變等問題,導(dǎo)致水生態(tài)環(huán)境惡化,局部地區(qū)生態(tài)平衡已開始遭到破壞。昔日流經(jīng)烏魯木齊市區(qū)的河道已干涸,河床已建成河灘公路;東道海子現(xiàn)已干涸;柴窩堡湖水位下降,含鹽量也逐年遞增,礦化度、硬度呈上升趨勢(shì),照此下去,柴窩堡湖將會(huì)變成小鹽湖。

2.3水資源開發(fā)利用程度高,利用率趨于極值

據(jù)統(tǒng)計(jì),2013年烏魯木齊可利用水資源總量為10.682×108m3,當(dāng)年實(shí)際用水總量已達(dá)12.08×108m3,其中,工業(yè)用水2.55×108m3,城市用水2.19×108m3,農(nóng)業(yè)用水7.34×108m3。據(jù)測(cè)算,該市水資源開發(fā)利用率(區(qū)域用水量占水資源可利用總量的比率)為113%。國(guó)際上一般認(rèn)為,對(duì)一條河流的開發(fā)利用不能超過其水資源量的40%,該市的水資源開發(fā)利用率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)際公認(rèn)的40%的合理限度。

2.4水資源利用率低

水資源利用率低的問題廣泛存在于烏魯木齊市的各行各業(yè)。烏魯木齊市的農(nóng)業(yè)灌溉量占全年用水的60%有余,而農(nóng)業(yè)用水的利用系數(shù)就全國(guó)而言也只有0.4左右,發(fā)達(dá)國(guó)家的利用系數(shù)一般在0.7左右。烏魯木齊市工業(yè)用水水平較低,該市用水量較大的行業(yè)主要有:火電、鋼鐵、化工、建材、紡織、食品等。根據(jù)調(diào)查,規(guī)模較大的工業(yè)企業(yè),工業(yè)設(shè)備較先進(jìn),對(duì)節(jié)水工作比較重視,但是一些中小企業(yè)和老企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較小,生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)工藝落后,用水管理不完善,造成水資源浪費(fèi)。2013年全市工業(yè)用水為2.55×108m3,工業(yè)用水重復(fù)率約為40%,而發(fā)達(dá)國(guó)家為75%~80%,萬元工業(yè)產(chǎn)值用水約為31.7m3,是發(fā)達(dá)國(guó)家的5倍左右。居民生活用水總量增加,節(jié)水意識(shí)缺乏。隨著城市的發(fā)展、人口的增長(zhǎng),該市生活用水量也逐年增加,國(guó)際上平均一個(gè)家庭一年綜合用水在150~180m3之間。依據(jù)烏魯木齊市2012年用水情況分析,該市每個(gè)家庭每年平均用水170m3,此項(xiàng)指標(biāo)與該市資源性缺水城市情況極不相符,造成水資源浪費(fèi)。

2.5地下水超采嚴(yán)重

烏魯木齊市地下水超采嚴(yán)重。根據(jù)2012年對(duì)烏魯木齊市1800km2地下水位監(jiān)測(cè)區(qū)實(shí)測(cè),地下水總體呈負(fù)均衡狀態(tài),柴窩堡盆地廣大地區(qū)及北部礫質(zhì)平原米泉大部分地區(qū)約1302.48km2范圍內(nèi),地下水位較2011年平均下降1.18m和1.68m。2012年年末地下水位與1980年年末相比,監(jiān)測(cè)區(qū)地下水水位以下降為主,柴窩堡盆地柴北水源地、柴西水源地周圍40km2范圍內(nèi)、北部礫質(zhì)平原米泉地區(qū)累計(jì)降幅分別為9.10m、6.63m、8.72m。至2010年,柴窩堡水源地已經(jīng)形成87.68km2的漏斗區(qū),柴窩堡湖面面積減少了近10km2。烏拉泊水源地五道溝泉水輸入烏拉泊水庫的總水量2012年減少到3600×104m3。2012年該市城市用水中,近45%來源于地下水,引用地下水量較2002年增加了4339×104m3,增幅達(dá)45%。目前烏魯木齊市超采地下水資源量為1.2×108m3左右。由于對(duì)地下水的超量開采,形成了區(qū)域性的水位降落漏斗,改變了地下水的水動(dòng)力條件,加大了水力坡度,從而誘導(dǎo)區(qū)域嚴(yán)重污染的地下水補(bǔ)給至開采區(qū),使開采區(qū)地下水硬度、NO-3-N、SO42-、Cl-升高,地下水水質(zhì)惡化。

2.6水資源調(diào)節(jié)能力不足,缺乏山區(qū)水量調(diào)蓄工程

烏拉泊水庫和紅雁池水庫是烏魯木齊的主要水庫工程,這兩個(gè)水庫均位于烏魯木齊河中上游出山口以下,其防洪、調(diào)蓄能力有限,汛期須控制在防洪限制水位以下運(yùn)行,造成汛期不能蓄水,汛后又無水可蓄局面,使原本就緊缺的水資源供需矛盾變得更加尖銳。

2.7用水結(jié)構(gòu)不合理,農(nóng)業(yè)用水效率和效益不高

大農(nóng)業(yè)用水在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中所占比例過高,但是產(chǎn)出回報(bào)效益低,且大部分灌溉水利用系數(shù)不高,水資源利用效率較低。烏魯木齊市部分地區(qū)農(nóng)田建設(shè)不配套,渠系老化破損利用率低,使得農(nóng)業(yè)田間灌溉技術(shù)推廣難度大。烏魯木齊市農(nóng)業(yè)主要集中在青年渠灌區(qū)與和平渠灌區(qū),灌溉方式以大水漫灌為主,水資源利用系數(shù)僅為45%。該市2013年農(nóng)業(yè)用水為7.34×108m3,達(dá)全市用水60%以上,現(xiàn)在大部分農(nóng)田灌溉仍然采用大水漫灌的方式,這種方式導(dǎo)致水資源大量浪費(fèi),據(jù)統(tǒng)計(jì)2013年農(nóng)田灌溉耗水量為4.46×108m3,耗水率為77.9%。烏魯木齊流域水資源缺乏統(tǒng)一管理機(jī)構(gòu),呈現(xiàn)“多龍管水”的局面。地表水、地下水、自來水、廢污水等都有各自的管理部門與機(jī)構(gòu),既有水利部門負(fù)責(zé),又有城市建設(shè)部門管理,還有環(huán)保監(jiān)測(cè)等部門。各部門各自為政、管理混亂,不僅無法適應(yīng)現(xiàn)代化科學(xué)管理的要求,而且還加劇了水資源供需平衡之間的矛盾以及區(qū)域、流域上下游之間的矛盾。

3烏魯木齊市水環(huán)境存在的問題

3.1水體污染嚴(yán)重

水體污染是烏魯木齊市水環(huán)境中最嚴(yán)重的問題,這也是可利用水資源量的減少和水生態(tài)環(huán)境惡化的原因。烏魯木齊市水環(huán)境的主要污染源是生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染,其次是工業(yè)廢水。污染物主要是糞大腸菌群、總氮、化學(xué)需氧量、石油類、總磷和硫酸鹽等。污染特點(diǎn)是:農(nóng)業(yè)施用化肥、農(nóng)藥的殘留量超標(biāo);污水直接灌排,城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村雨水、污水合流,污染循環(huán)累積加劇,從而削弱河網(wǎng)、水體自凈和納污能力;污水處理能力有限,污水直接排放,對(duì)周圍環(huán)境造成污染。2013年烏魯木齊市污水排放總量1.896×108t,約40%未經(jīng)任何處理直接排入地下或湖庫。烏魯木齊河、水磨河、烏拉泊水庫、紅雁池水庫及柴窩堡湖等主要的河湖水質(zhì)均受不同程度的污染。監(jiān)測(cè)的30座湖庫中,Ⅳ類水質(zhì)以上的湖庫占到了56.7%;地下水監(jiān)測(cè)區(qū)水質(zhì)多數(shù)屬Ⅳ類以上水質(zhì)。

3.2污水處理能力低,再生水未得到充分有效的利用

污水處理是為了使污水達(dá)到排水某一水體或再次使用的水質(zhì)要求而對(duì)污水進(jìn)行凈化的過程。污水處理能力,很大程度上影響著一個(gè)城市的水資源利用效率,而烏魯木齊市由于污水處理工藝技術(shù)較落后和經(jīng)濟(jì)等方面的原因,一些污水處理廠處理后的污水還不能保證持續(xù)達(dá)標(biāo)排放,還有一些企業(yè)只顧眼前利益對(duì)污水處理和排放工作不夠重視,使得該市目前污水處理工作效果并不理想。此外,再生水利用效率低,也是當(dāng)前急需解決的問題,資料顯示2012年烏魯木齊市再生水資源為1.7×108m3,而全市再生水利用量為7000×104m3,僅占再生水資源的41.2%。

3.3烏魯木齊河發(fā)源地一號(hào)冰川存在的問題

天山一號(hào)冰川距離烏魯木齊市區(qū)西南約120km,海拔3800~4000m,屬于天格爾山北烏魯木齊河的河源區(qū),是烏魯木齊河的源頭。其周圍分布著大小76條現(xiàn)代冰川。近年來,受地球氣候變暖影響,一號(hào)冰川一直處于退縮狀態(tài),據(jù)觀測(cè)資料顯示,在1962-2014年的53年間,其面積從1.95km2減少至1.62km2,減少了16.9%。冰川末端退縮加劇,自1960年觀測(cè)數(shù)據(jù)以來,平均每年退縮4.5m;1993年,天山一號(hào)冰川分裂為兩條各自獨(dú)立的冰川,這之前其末端共退縮近137m,平均每年退縮近4.5m;分裂后的10年內(nèi),西支又退縮近60m,東支退縮約35m,西支退縮速度達(dá)到歷史最高紀(jì)錄,損失總量約為1838×104m3。從1959~2010年,冰川厚度減薄,共計(jì)減薄約15m。冰川融水在地勢(shì)平緩地段形成濕地,且有升高趨勢(shì)。20世紀(jì)80年代以來的快速升溫,使一號(hào)冰川退縮加劇。升溫引起冰川消融對(duì)水資源的影響具有不可持續(xù)性。在冰川加速消融的前期,河川徑流量增加,而在冰川儲(chǔ)量下降到一定規(guī)模后,河川徑流反而減少。除了全球氣候變暖,人為因素也冰川融化加劇的主要因素。近30年來,一號(hào)冰川附近的區(qū)域人為活動(dòng)日趨頻繁。工礦企業(yè)和運(yùn)輸車輛排放的溫室氣體和污染物氣溶膠與該區(qū)頻繁發(fā)生的沙塵結(jié)合在一起,在冰川表面大量沉降,降低了冰面的反照率,提高了冰川對(duì)輻射能量的吸收率,從而加劇了冰川的消融。

4烏魯木齊市水資源與水環(huán)境問題的對(duì)策

(1)完善流域管理與行政區(qū)域管理相結(jié)合的水資源管理體制,明確規(guī)定流域管理機(jī)構(gòu)和區(qū)域水行政主管部門之間在流域用水總量控制、水資源調(diào)度、地下水管理與保護(hù)等方面的責(zé)權(quán)劃分。

(2)全面貫徹落實(shí)《烏魯木齊水資源管理?xiàng)l例》,建立健全水資源管理法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系,做到依法管水、治水,同時(shí)加強(qiáng)執(zhí)法力度,做到執(zhí)法必嚴(yán),違法必究。

(3)重視中水資源的利用,鼓勵(lì)優(yōu)先使用中水資源。中水利用是再生利用水的主要形式,是緩解城市水資源緊缺的有效途徑,是開源節(jié)流的重要措施。中水利用在城市水資源規(guī)劃中占有非常重要的地位,并且具有非??捎^的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在對(duì)健康無影響的情況下,中水利用可以為我們提供新的水源,于此同時(shí),中水利用減少了新鮮自來水用量,節(jié)約了凈水資源,并且減少污水排放量,對(duì)水環(huán)境保護(hù)十分有利。

(4)全面推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。加大宣傳力度,提高全民節(jié)水意識(shí)。在生活上,通過節(jié)水宣傳教育,改變以往的生活用水習(xí)慣,實(shí)現(xiàn)生活節(jié)水;在工業(yè)上,通過改善生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)工藝,提高用水管理水平以及工業(yè)用水的重復(fù)利用率,實(shí)現(xiàn)城市工業(yè)節(jié)水;在農(nóng)業(yè)上,大力推行先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù),以減少在灌溉過程中水的流失以及田間滲漏,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水。同時(shí)建立以經(jīng)濟(jì)手段為主的節(jié)水機(jī)制,不斷提高水資源的利用效率。

(5)建立和完善水價(jià)及水費(fèi)制度。研究表明,水價(jià)提高10%,將使家庭用水降低3%~7%。通過推進(jìn)水價(jià)改革,建立烏魯木齊市水資源狀況聯(lián)系更加緊密的水價(jià)體制,按經(jīng)濟(jì)規(guī)律核定供水價(jià)格,實(shí)行新水新價(jià),超用水加價(jià),水費(fèi)保值等辦法,逐步提高城市各類用水價(jià)格,發(fā)揮水價(jià)對(duì)水資源優(yōu)化配置和可持續(xù)利用的經(jīng)濟(jì)杠桿作用,來促進(jìn)水資源的節(jié)約利用,高效利用,用經(jīng)濟(jì)手段促進(jìn)節(jié)水。

(6)建立水權(quán)制度。積極開展水權(quán)及其分配、轉(zhuǎn)讓、出售等水權(quán)問題及配套制度的研究,按照水源地優(yōu)先、用水效率和用水效益優(yōu)先、投資能力優(yōu)先、用水現(xiàn)狀優(yōu)先的原則,合理分配各類用水的水權(quán)、流域內(nèi)與區(qū)域內(nèi)的水權(quán)。

(7)壓縮農(nóng)業(yè)用水,建設(shè)節(jié)水農(nóng)業(yè)。首先,在水資源總量稀缺的情況下,合理發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè),在提高和穩(wěn)定產(chǎn)量的前提下,必須控制開墾農(nóng)田面積,逐步適度地壓縮灌溉農(nóng)田面積。其次改善農(nóng)業(yè)灌溉方式,采取節(jié)水灌溉模式如滴灌、噴灌等,提高灌溉水利用系數(shù);最后,加快灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程的建設(shè),提高渠道的防滲率。同時(shí)調(diào)整農(nóng)業(yè)用水水價(jià),促進(jìn)建設(shè)節(jié)水灌溉模式的形成。

(8)合理開發(fā)利用區(qū)域內(nèi)地下水資源,調(diào)整地下水開采布局,可持續(xù)利用地下水。采取限采、禁采措施,盡快使地下水采補(bǔ)平衡。對(duì)地下水超采嚴(yán)重的地區(qū)要禁采或者逐步對(duì)區(qū)域內(nèi)地下水嚴(yán)重超采的地區(qū)以及柴窩堡水源地實(shí)行限采和停采等措施,并調(diào)整工業(yè)自備井、農(nóng)業(yè)自備井的開采。完善地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng),及時(shí)準(zhǔn)確掌握地下水水質(zhì)、水位動(dòng)態(tài)變化,以及地下水開發(fā)引起的環(huán)境地質(zhì)問題。

(9)實(shí)施排污審查制度,加強(qiáng)入河排污口的監(jiān)督管理。建立保護(hù)水資源和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償機(jī)制,按照“誰污染、誰付費(fèi)”,“誰破壞、誰補(bǔ)償”的原則,對(duì)造成嚴(yán)重污染的企業(yè)不僅要負(fù)責(zé)治理,承擔(dān)治理費(fèi)用,還應(yīng)交納保護(hù)水資源和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的補(bǔ)償費(fèi)。

(10)嚴(yán)格按照新疆自治區(qū)環(huán)境保護(hù)廳劃分的天山一號(hào)冰川保護(hù)區(qū)的范圍對(duì)一號(hào)冰川進(jìn)行保護(hù),并完善相關(guān)管理制度,避免人為因素對(duì)其造成進(jìn)一步破壞。

作者:欒風(fēng)嬌 周金龍 賈瑞亮 李巧 單位:新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所