尤龍鳳

（太原市水利科學(xué)研究所 山西太原030002）

太原市作為山西省的省會城市，是山西省政治、經(jīng)濟、文化、交通、信息的中心，隨著其人口的不斷增加和國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對水資源的需求也與日俱增。然而，太原市的水資源狀況卻令人堪憂。水資源總量5.338億m3（太原市第二次水資源評價成果），人均水資源量172m3，僅為全國人均量的1/12，全省人均量的1/2，處于聯(lián)合國確定的極度缺水狀態(tài)。為緩解太原市的水資源緊缺狀況，將太原市分布較廣的劣質(zhì)水源——微咸水，充分、合理、有效地開發(fā)利用起來，應(yīng)成為太原市水利科技工作者的研究方向，并把微咸水的開發(fā)再利用作為彌補太原市水資源緊缺的有效途徑之一。

1 微咸水利用現(xiàn)狀

1.1 微咸水分布區(qū)域

一般來講，凡是地表土壤存在鹽漬化現(xiàn)象的地區(qū)，其地下水，甚至由地表徑流匯集的坑塘、洼淀積水大都是咸水、微咸水[1]。微咸水的最主要特征是水質(zhì)含鹽量高，礦化度高。通常將礦化度為1～3g/L的含鹽水稱為微咸水。

根據(jù)太原市地下水水化學(xué)類型及分布規(guī)律結(jié)合微咸水特征分析，太原市微咸水主要分布在太原市的盆地區(qū)，其中小店區(qū)和清徐縣河?xùn)|地區(qū)分布較多，具體分布范圍包括清徐縣的清源鎮(zhèn)、孟封鎮(zhèn)、徐溝鎮(zhèn)、王答鄉(xiāng)、集義鄉(xiāng)、柳杜鄉(xiāng)、西谷鄉(xiāng)、東于鎮(zhèn)等，小店區(qū)的小店鎮(zhèn)、北格鎮(zhèn)、西溫莊鄉(xiāng)、劉家堡等。這些地區(qū)的地下水水化學(xué)類型多為HCO3·CL-Na型水，礦化度多在1g/L或大于1g/L。

由于太原市微咸水資源的勘查開發(fā)尚處于初勘階段，因此對微咸水僅調(diào)查了其在太原市的分布區(qū)域。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，太原市尤其是太原市盆地區(qū)絕大多數(shù)地區(qū)都在不同程度的直接或間接利用微咸水，或飲用或灌溉等。

1.2 飲用微咸水現(xiàn)狀

太原市大部分水井都是淺層水，因特殊的地理環(huán)境所致，大部分村莊飲用水的總硬度普遍超標，即使是城市供水，也由于水處理設(shè)施、成本、工藝等諸多原因，水硬度也不能夠全部達標，全市中清徐縣、小店區(qū)、晉源區(qū)、萬柏林區(qū)、尖草坪區(qū)、陽曲縣、古交市等存在大部分飲用微咸水情況。如晉源區(qū)晉源鎮(zhèn)晉陽堡飲用水總硬度1500 mg/L，古城營飲用水總硬度1270 mg/L，高家堡飲用水總硬度1670 mg/L。

總體來講，太原市沿汾河兩岸及支流區(qū)域地勢較低的地方飲用微咸水較多，且這些地勢較低的地方有絕大部分土地存在不同程度的鹽堿化現(xiàn)象。如小店區(qū)劉家堡鄉(xiāng)西草寨及劉家堡鄉(xiāng)洛陽村一帶，以及清徐縣徐溝鎮(zhèn)高花一帶，集義鄉(xiāng)中遼西、東遼西一帶、晉源區(qū)晉祠鎮(zhèn)新莊營、張村一帶等，陽曲縣黃寨鎮(zhèn)、泥屯鎮(zhèn)，古交市岔兒鄉(xiāng)、邢家社鄉(xiāng)等。

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，太原市2011年飲用微咸水人口為10.526萬人，其中盆地區(qū)飲用微咸水人口為9.497萬人，占全市飲用微咸水人口的90.23%，主要分布在清徐縣、小店區(qū)、晉源區(qū)、杏花嶺區(qū)。太原市盆地區(qū)農(nóng)村飲用微咸水情況詳見表1。

表1 太原市盆地區(qū)農(nóng)村飲用微咸水情況表

1.3 微咸水農(nóng)業(yè)灌溉現(xiàn)狀

太原市有效灌溉面積4.86萬hm2，2011年實灌面積4.8萬hm2，其中盆地區(qū)4.43萬hm2，而清徐縣、小店區(qū)為3.47萬hm2，占全市實灌面積的72.22%。因此，太原市農(nóng)業(yè)灌溉面積多集中在清徐縣、小店區(qū)，尤其是水澆地面積更加集中。灌溉水量和水質(zhì)的保障直接關(guān)系著當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全及農(nóng)民的收入。

經(jīng)調(diào)查，目前，機井灌溉是清徐縣和小店區(qū)水澆地的主要供水水源。2011年太原市地下水平均年開采量31911.63萬m3，其中太原市盆地區(qū)開采量為28954.02萬m3。開采井以200 m以下的水井占絕大多數(shù)，據(jù)統(tǒng)計，約占65%，其供水量達20742.6萬m3，盆地區(qū)供水量高達18820.1萬m3。根據(jù)調(diào)查保守估算，微咸水的灌溉水量約占盆地區(qū)200 m以下水井供水量的55%左右，其供水量約為10351萬m3。

現(xiàn)有灌溉井大多含鹽較高，不適于進行蔬菜灌溉，大多只能進行大田澆灌，因此，在很大程度上影響了農(nóng)業(yè)的種植結(jié)構(gòu)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)清徐縣西谷鄉(xiāng)西谷村，現(xiàn)有水井6眼，1眼為吃水井，其余5眼為灌溉用井，由于水質(zhì)為微咸水，灌溉效率差，灌溉蔬菜后，出現(xiàn)蔬菜不長或生長受影響等，農(nóng)民放棄種植蔬菜和其他經(jīng)濟作物，每年只種植小麥和玉米。周邊受影響的鄉(xiāng)鎮(zhèn)村莊也大多因現(xiàn)有水井的水質(zhì)影響，種植結(jié)構(gòu)一直沒有調(diào)整。

2 微咸水直接利用危害分析

2.1 微咸水直接飲用的危害

微咸水由于其鹽分含量偏高，若長期飲用，會直接導(dǎo)致血液黏稠，加重心臟、腎臟負擔(dān)，造成高血壓、腎臟炎、心腦血管等高發(fā)病，同時也可造成人體胃腸功能的紊亂，免疫力低下等。

2.2 微咸水直接灌溉的危害

1）導(dǎo)致土壤鹽漬化、鹽堿化：直接利用咸水進行灌溉雖然方便，但存在著潛在的危害。微咸水中含有一定的鹽分，將其直接用于農(nóng)業(yè)灌溉，使得地表土壤中鹽分增多，加之地表的蒸發(fā)使鹽分含量上升，日積月累，土壤中的含鹽量越來越多，導(dǎo)致土壤板結(jié)，即土壤的鹽漬化、鹽堿化[2]，即破壞了土體結(jié)構(gòu)，使得土地肥力下降，也不利于作物吸收養(yǎng)分。

2）影響作物吸收養(yǎng)分，阻礙作物生長：咸水直接用于農(nóng)業(yè)灌溉可使作物在生長期的鹽分輸入超出作物本身所能容納的鹽分，即超出其耐鹽性，從而形成鹽害。鹽害對作物的生長發(fā)育是極不利的，具體表現(xiàn)在以下兩方面：①影響作物對水分的吸收。當土壤中可溶性鹽過量時，土壤溶液濃度會增高，使得土壤中水分減少，作物吸水困難，當土壤溶液濃度超過作物體內(nèi)濃度時，會把作物體內(nèi)水分置換出來，造成作物干旱甚至死亡；②影響作物對養(yǎng)分的吸收。土壤中的過量鹽分會影響土壤中各種微生物的活動，從而使土壤養(yǎng)分不能有效轉(zhuǎn)化供給作物吸收利用，因此使作物生長期營養(yǎng)不良，導(dǎo)致發(fā)育不正?；蚴巧L失去平衡等而降低作物的產(chǎn)量[2]。

3 微咸水開發(fā)利用措施

3.1 淡化處理、解決農(nóng)村飲水困難

微咸水直接飲用對人體危害較大，必須進行淡化處理。微咸水淡化的原理就是使鹽水脫鹽淡化或者經(jīng)處理后達到飲用水標準，微咸水淡化的方法有許多種，其中主要的方法有蒸餾法、電滲析法和反滲透法，目前微咸水淡化大多采用反滲透法和電滲析法。利用電滲析和反滲透技術(shù)，通過淡化工藝進行脫鹽、降氟、凈化等，可把含鹽量3～5g/L的微咸水，處理成小于1.0 g/L的淡水，符合國家規(guī)定的飲用水標準[3]。

微咸水淡化后用于解決農(nóng)村飲水困難，河北省滄州市就是個很成功的例子。滄州市為解決其東部地區(qū)的農(nóng)村飲水困難，采取的方法是打2～3眼微咸水淺井，配套安裝一套微咸水淡化處理設(shè)備，包括管道鋪設(shè)、建水池、蓋設(shè)備房等，總投資大概在12萬元左右，即可解決將近1000人的飲水困難，微咸水淡化水成本僅2.12～2.67元/m3，水質(zhì)基本達到純凈水標準，一項工程僅需20天左右的時間即可完成，每人1年的飲水費用約120元左右。該項技術(shù)已在海興、黃驊、吳橋、東光、鹽山、南皮、孟村、滄縣、青縣等縣市大力推廣應(yīng)用，并已作為水利部推廣的項目。到目前為止，滄州市已發(fā)展了151處苦咸水淡化站，解決了約15萬人的飲水困難問題[3]。

3.2 用于農(nóng)業(yè)灌溉

3.2.1 咸淡水的輪灌或混灌

與淡水灌溉不同的是，利用微咸水灌溉時不僅要滿足作物對水分的需求，關(guān)鍵的是如何控制鹽分的危害。咸水灌溉技術(shù)涉及到多門學(xué)科，如水、土、作物等等。咸水灌溉對鹽分危害的控制主要是使土壤中的鹽分累積不超過作物耐鹽度，同時土壤中增加的鹽分經(jīng)過降雨或是灌溉的淋洗能夠排出土壤外，從而達到土壤中鹽分的周年或是多年平衡，不會發(fā)生鹽分的累積而造成鹽害[4]。實行咸淡水的輪灌或混灌是控制鹽分危害的行之有效的方法。可根據(jù)本地區(qū)的水資源條件，實行咸淡水資源的聯(lián)合調(diào)度運用，同時綜合考慮作物本身的耐鹽特性，進行咸淡水的輪灌或混灌[5]。

根據(jù)太原市微咸水分布范圍、地理及水文地質(zhì)特征，微咸水按性質(zhì)分為兩個區(qū)：一是沿汾河、瀟河岸邊帶，此帶地下水位較高，淺層地下水含鹽量也相對較高。在此區(qū)域以及其它地勢較低地下水位較高地區(qū)，灌溉工程措施主要以完善排灌渠建設(shè)，減少田面積澇，以增加徑流量的方式使地下水水位下降，降低淺層地下水的含鹽量。同時引入汾河地表水與現(xiàn)有的微咸水灌溉井進行混合灌溉，以降低灌溉水的礦化度，減少灌溉水中的鹽分，從而減輕對作物及土壤的危害。二是遠離汾河、瀟河岸邊的沖積區(qū)，此區(qū)可采用深層潛水與淺層水混澆的辦法，稀釋水中和土壤中的礦化度，有條件的可引入客水和雨水、洪水與微咸水混澆或間隔澆灌。

為實現(xiàn)太原市的蔬菜、糧食等作物的穩(wěn)定高產(chǎn)，農(nóng)田灌溉應(yīng)按灌二水淡水，灌一水咸水的咸淡輪灌方式進行灌溉，即在作物的低耐鹽階段灌淡水，高耐鹽階段灌咸水。根據(jù)已往的灌溉經(jīng)驗，太原市農(nóng)田宜采用咸淡輪灌的方式灌溉。微咸水灌溉有兩種模式：一種模式是微咸水與汾河水庫水及當?shù)氐Y源相結(jié)合，進行咸淡輪灌的井渠雙灌灌區(qū)，另一種模式是微咸水與當?shù)氐Y源相結(jié)合進行咸淡輪灌的井灌區(qū)。

3.2.2 利用微咸水灌溉應(yīng)重點研究的問題

（1）重點研究土壤中的鹽分如何進行調(diào)控，防止土壤次生鹽漬化現(xiàn)象。在利用微咸水灌溉時，應(yīng)注重如何高效、安全地利用微咸水。為防止因灌溉微咸水而引起土壤次生鹽漬化現(xiàn)象，必須制定適合太原市本區(qū)域的灌溉制度和灌溉方法，提出切實可行的控制土壤鹽分的方法。

（2）重點研究土壤中鹽分的運移和平衡規(guī)律。利用微咸水灌溉時，為滿足作物的需水要求，灌溉水的定額不能太小，倘若灌水的定額過大，又會造成土壤鹽分不斷累積，從而引起土壤的次生鹽漬化。因此，有必要對不同咸水灌溉條件下鹽分離子的轉(zhuǎn)移與平衡規(guī)律進行系統(tǒng)研究從而為確定適宜的咸水灌溉技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

（3）重點研究土壤鹽分對作物生理的影響。研究利用不同的微咸水灌溉后土壤中的鹽分離子對作物的出苗、作物的光合速率、蒸騰速率、根系活力、葉綠素含量及產(chǎn)量等會產(chǎn)生的影響，將更有助于微咸水灌溉技術(shù)體系的進一步形成[6]。

3.3 其他用途

微咸水經(jīng)適當?shù)牡幚怼艋筮€可用于養(yǎng)殖業(yè)、城市生態(tài)環(huán)境用水、工業(yè)用水、消防用水等。

4 結(jié)論與建議

太原市微咸水的充分合理利用，可有效緩解太原市的水資源供需矛盾，同時也在一定程度上減少了對深層地下水的開采，可有效抑制太原市地下降落漏斗的進一步發(fā)展，緩解由此引起的地面沉降及地下水環(huán)境惡化產(chǎn)生的一系列地質(zhì)環(huán)境問題；促進節(jié)水型和環(huán)境友好型社會的發(fā)展，有效改善太原市的水環(huán)境狀況。

太原市微咸水資源的勘查開發(fā)尚處于初勘階段，建議下一階段對微咸水的資源量、利用潛力、開發(fā)利用措施等作進一步的深入研究；經(jīng)初步調(diào)查分析，微咸水區(qū)在太原市影響區(qū)較大，尤其以清徐縣、小店區(qū)為主，建議選擇清徐縣和小店區(qū)作為灌溉試驗點進行微咸水灌溉試驗的研究；凡是將微咸水作為飲用水源的地區(qū)必須安裝微咸水淡化裝置，確保居民飲水安全；在微咸水開發(fā)利用中，要積極拓寬微咸水的用水市場，從農(nóng)業(yè)灌溉用水推廣到城鄉(xiāng)生產(chǎn)生活用水等，可推行飲用水管線和生產(chǎn)生活用水管線的雙線供水，加大微咸水的開發(fā)利用力度；應(yīng)盡快籌建微咸水淡化示范站，為太原市的微咸水合理有效利用提供技術(shù)支持。

［1］龍秋波，袁 剛等.邯鄲市東部平原區(qū)微咸水現(xiàn)狀及開發(fā)利用研究［J］.水資源與水工程學(xué)報，2010，21（4）：126～129.

［2］張正東.中國農(nóng)業(yè)高效節(jié)水技術(shù)體系及其展望［J］.節(jié)水灌溉，2000，21（1）：41～44.

［3］張鳳林.滄州市開辟微咸水利用新途徑［J］.河北水利水電科技，2003（6）：23～25.

［4］胡榮花，馮聽雨等.充分利用咸水、微咸水改善滄州水環(huán)境［J］.地下水，2009，31（5）：54～55.

［5］楊樹青，史海濱等.干旱區(qū)微咸水灌溉對地下水環(huán)境影響的研究［J］.水利學(xué)報，2007，38（5）：565～574.

［6］郭永杰，崔云玲等.國內(nèi)外微咸水利用現(xiàn)狀及利用途徑［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2003（8）：3～5