采煤保水實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用

文檔文檔采煤保水實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用薛鳳海（山西省水資源管理中心，山西太原030002）［摘要］山西省煤炭開采嚴(yán)重影響了水資源的可持續(xù)利用，如何在煤炭開采的同時(shí)最大限度地保護(hù)水資源是山西省面臨的重大問題。介紹了山西省水資源的基本情況，指出水資源開發(fā)利用存在的問題，闡述了采煤對水資源的影響破壞機(jī)理，并對破壞程度進(jìn)行定量分析，從完善水法規(guī)、健全煤礦水環(huán)境影響評價(jià)制度、加大水資源保護(hù)修復(fù)補(bǔ)償投入力度等方面提出山西省采煤保水的對策與建議。［關(guān)鍵詞］采煤保水；水資源；可持續(xù)利用；山西省山西之長在于煤，山西之短在于水，這是我省的基本省情；水煤共生，煤炭開采影響破壞水資源是我省不可回避的客觀現(xiàn)實(shí)；采煤保水，在煤炭開采的同時(shí)最大限度地保護(hù)水資源，是我省必須傾全力解決的重大問題；只有把這個(gè)問題解決好，才能實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，為轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展提供水資源保障。1山西的水資源情況1.1自然地理山西省地處華北西部，黃土高原東翼，太行山以東，黃河中游，全省總面積156271km2。境內(nèi)有山地、丘陵、高原、盆地、臺(tái)地等多種地貌類型。山區(qū)、丘陵區(qū)占總面積的2/3以上，大部分海拔在1000～2000m之間。山西省的河流分屬黃河、海河兩大流域。其中黃河流域總面積97138km2，占全省總面積的62%；海河流域總面積59133km2，占全省總面積的38%。全省流域面積大于1萬km2的較大河流有5條，分別是黃河流域的汾河、沁河，海河流域的桑干河、漳河、滹沱河。山西河流屬于自產(chǎn)外流型水系，絕大部分河流發(fā)源于境內(nèi)，向省外發(fā)散流出。大體上向西、向南流的屬黃河水系，向東流的屬海河水系。山西是海河流域永定河、大清河、子牙河、漳河、衛(wèi)河等河流的發(fā)源地，汾河是黃河第二大支流。山西的河流大多發(fā)源于東西兩翼山區(qū)，具有山地型河流的特點(diǎn)，河長比較短，坡度比較陡。據(jù)統(tǒng)計(jì)，河長大于150km的河流只有8條，絕大部分河流長度只有幾十公里，流域縱深比較小；河道比降一般在3‰以上，普遍具有源短流急，侵蝕切割嚴(yán)重的特點(diǎn)。1.2氣候山西屬中緯度大陸性季風(fēng)氣候。中南部屬暖溫帶，內(nèi)長城以北屬溫帶。春季短促、少雨干旱多風(fēng)沙；夏季高溫多暴雨，南北起訖時(shí)間相差較大；秋季溫和晴朗；冬季降水稀少、寒冷干燥。光熱資源較豐富，水分資源不足。全省多年平均降水量（1956—2000年系列）為508.8mm，大部分地區(qū)介于650～350mm之間，降水量分布由東南向西北遞減，但與地形高程有密切關(guān)系。夏季風(fēng)帶來的暖濕氣流是降水的主要水汽來源，6—9月降水占全年降水總量的70%以上。降水量年際變化大，最大與最小年降水比值可達(dá)3～4，且存在連續(xù)枯水年情況。由于降水量不足、時(shí)空分布不均，干旱成為山西最主要的災(zāi)害性天氣，出現(xiàn)頻次高，受災(zāi)范圍大，持續(xù)時(shí)間長。有“十年九旱”之說。1.3水資源量1956—2000年系列全省多年平均水資源總量123.8億m3，其中河川徑流量86.77億m3，地下水不重復(fù)量37.03億m3。全省人均占有水資源量381m3，為全國平均值的17%，每公頃占有水資源量2700m3，為全國平均值的11%。根據(jù)1993年聯(lián)合國“國際人口行動(dòng)”提出的“水緊缺指標(biāo)”，人均水資源量低于500m1.4水資源開發(fā)利用存在的問題1.4.1水資源形勢嚴(yán)峻，水供需矛盾尖銳山西省人均占有水資源量381m3，僅為全國平均值的17%。自20世紀(jì)70年代后期以來，我省處于一個(gè)較長的枯水時(shí)期，使得本來就很緊張的水資源形勢變得更加嚴(yán)峻。而自1980年以后，為了保證國家對能源的需要，山西的能源工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，煤炭、火電、煤化工、冶金、建材工業(yè)的產(chǎn)量有了幾倍甚至十幾倍的增長。同時(shí)，城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活用水、生態(tài)用水都迅速增加。當(dāng)前，供水短缺已經(jīng)成為制約山西經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的“瓶頸”和“短板”1.4.2水資源調(diào)控配置能力低，水源建設(shè)嚴(yán)重滯后我省大部分為山區(qū)和丘陵區(qū)，地高水低，坡陡流急，水源工程建設(shè)難度大。由于大部分徑流量集中在汛期3個(gè)月，一場洪水往往只持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，如果沒有控制性調(diào)蓄工程很難利用。多數(shù)河流發(fā)源于東西兩山分水嶺，一般要到省界附近才匯集起來形成水量豐富的大河，具有建設(shè)大中型水庫條件的壩址多分布在兩翼，向盆地區(qū)供水需要高揚(yáng)程反向提水，工程所需投資大，運(yùn)行成本高。由于水源工程建設(shè)滯后，我省現(xiàn)狀的人均供水量僅170m3，為全國平均值448m1.4.3地下水超采嚴(yán)重由于地表水源工程供水能力不足，為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對供水的需求，自1972年以后，我省地下水開采量逐年增加，年開采量從11億m3增加到近40億m3，成為主要供水水源。2000年全省超采量達(dá)到7.31億m3，出現(xiàn)了21處比較大的超采區(qū)。近幾年我省結(jié)合地表水源工程建設(shè)采取了一系列關(guān)井壓采措施，但由于替代的地表水源尚未到達(dá)，現(xiàn)狀地下水年超采量仍達(dá)5億m32煤炭開采對水資源的影響破壞2.1山西煤炭開采情況山西是煤炭大省，煤田分布廣泛，全省含煤面積6.2萬km2，占國土面積的40.2%，現(xiàn)有煤炭資源儲(chǔ)量超過6500億t。自北向南分布有大同、寧武、河?xùn)|、西山、霍西及沁水六大煤田。全省119個(gè)縣級行政區(qū)中，94個(gè)有煤，占80%。新中國成立以來，山西累計(jì)開采煤炭127億t。其中1978—2009年的31年，累計(jì)生產(chǎn)煤炭95.11億t，占全國同期煤炭生產(chǎn)總量的1/4以上，累計(jì)外調(diào)煤炭68.39億t，占全國省際凈調(diào)出量的70%以上。2010年全省原煤產(chǎn)量為7.4億t，全省煤礦經(jīng)過整合重組，減少為1053個(gè)，單礦平均產(chǎn)能120萬t，進(jìn)入大礦時(shí)代。2.2采煤對水資源的影響破壞機(jī)理山西之長在于煤，山西之短在于水。水煤共生，煤層、含水層、隔水層交互沉積是山西煤炭資源的賦存特點(diǎn)。山西的可采煤層主要為石炭系的山西組、太原組煤層，僅在大同煤田分布有侏羅系煤層。開采深度大部分在500m以淺，大部分煤層之上有孔隙、裂隙含水層，這些含水層一般都是當(dāng)?shù)剞r(nóng)村生活、農(nóng)業(yè)灌溉、城鎮(zhèn)供水的主要開采層。煤系地層本身也含有裂隙水，煤系地層以下為奧陶系巖溶含水層。山西省的奧陶系巖溶地下水和巖溶泉水是城市和工農(nóng)業(yè)非常重要的水源。例如娘子關(guān)泉對于陽泉市、蘭村泉對于太原市、神頭泉對于朔州市、辛安泉對于長治市而言都是城市的生命線。開采煤炭，“樓上”的孔隙裂隙含水層的水要漏下來，“樓下”的巖溶含水層由于水頭高要涌進(jìn)來，“中間”的煤系地層裂隙水要排出來，為了礦井不被水淹就必須一邊掘進(jìn)一邊排水。煤炭采出之后還將造成采空區(qū)的地表塌陷、裂縫貫通。這些都直接導(dǎo)致含水層破壞、水量漏失、水質(zhì)污染、環(huán)境惡化。到2010年底為止，山西采煤形成的采空區(qū)面積超過2萬km2，占全省國土總面積的12.8%。而且這些采空區(qū)大部分分布在山前地區(qū)，是地下水主徑流帶，對地下水影響破壞嚴(yán)重。采煤對地下水的影響主要表現(xiàn)為：煤炭開采在地下形成縱橫交錯(cuò)的垂向豎井、斜井以及水平巷道、斜巷道。煤層開采后頂板發(fā)生垮落，形成垮落帶和導(dǎo)水裂隙帶。受其影響含水層與開采煤層之間的隔水層被破壞，導(dǎo)致各類含水層地下水快速滲漏和外排，疏干了煤系地層和上覆巖系中的孔隙裂隙地下水，影響了下伏的奧陶系巖溶水。形成了以礦井為中心的大面積降落漏斗，使得區(qū)域地下水資源量減少，地下水位下降、水井報(bào)廢、泉水?dāng)嗔鳌＠?，霍州團(tuán)柏煤礦位于郭莊泉域的主徑流帶，煤礦開采過程中每天排巖溶地下水3萬~5萬m3，把郭莊泉的優(yōu)質(zhì)巖溶地下水變成了團(tuán)柏河的礦坑污水，導(dǎo)致郭莊泉流量銳減。又如西山煤電集團(tuán)位于太原西山的幾個(gè)煤礦多年來大量排水，年排水量1200萬m3，并在白家莊礦710m水平巷道建立了巖溶水供水水源地，日供水量5000m3。由于泉域地下水的嚴(yán)重超采，導(dǎo)致著名的晉祠泉于1994年完全斷流，且地下水位以每年采煤對地表水的影響主要表現(xiàn)為：大面積、高強(qiáng)度的煤炭開采造成采礦區(qū)及周邊地區(qū)的地表沉陷和地裂縫，導(dǎo)致河水滲漏，河道變形、斷流、干涸。特別是大礦由于回采率高，井田面積大，采用綜合機(jī)械化采煤，回采率高，基本上是一次采全高，造成的地表沉陷往往比小煤窯開采更為嚴(yán)重，對地表水的影響也更大。例如，根據(jù)在建的某大型煤礦設(shè)計(jì)報(bào)告，該礦設(shè)計(jì)年產(chǎn)量600萬t，井田范圍全部在上黨盆地，開采后的地表最大沉陷量4.5m，塌陷區(qū)涉及93個(gè)村莊，10.6萬人，1.33萬hm2耕地、0.67萬hm2水澆地；其中62個(gè)村莊4.5萬人需要搬遷。井田影響區(qū)河道最大下沉約3m，河道變形，將影響河道行洪條件，對河道防洪安全構(gòu)成威脅。與600萬t的煤炭產(chǎn)量相比這個(gè)代價(jià)不可謂不大。呂梁山區(qū)臨縣某煤礦開采后的地表最大沉陷量超過10m。采煤對水質(zhì)的影響主要表現(xiàn)為：井下礦坑水滲漏污染了深層地下水，外排的礦坑污水不僅嚴(yán)重污染了地表水，還通過滲漏污染礦區(qū)周圍的地下水，使水資源喪失使用價(jià)值。此外由于礦區(qū)附近粉塵污染嚴(yán)重，河道被煤粉覆蓋，河水往往變成黑色。煤礦采空區(qū)在很長時(shí)間內(nèi)將持續(xù)匯集地下水，將其污染成為酸性很強(qiáng)的老窯積水。平均開采1t煤對應(yīng)的采空區(qū)體積約為0.7m3此外在山西還有安太堡、安家?guī)X等特大型露天煤礦，采用露天開采方式雖然基本沒有礦坑排水，但是對于水資源的破壞更嚴(yán)重、更徹底。由于露天礦的開采方式為開挖剝離，完全破壞了地表水產(chǎn)匯流條件和地下水的入滲補(bǔ)給條件，也徹底破壞了淺層地下水的賦存條件，對礦區(qū)水資源造成極大的破壞。2.3采煤對水資源的影響破壞的定量分析根據(jù)我省的情況，采煤過程中的礦井取用水主要包括四部分：一是在井下或采掘作業(yè)面利用的礦井排水，包括降塵、注漿用水和被產(chǎn)品帶走的水等；二是排出到地面的礦井水；三是排入采空區(qū)，成為無法利用的老窯積水；四是通過斷層、陷落柱、鉆孔、坑道漏失污染其它含水層的水量。2001年，山西省發(fā)改委組織了《煤炭開采對水資源的破壞影響及評價(jià)》專題研究，通過對全省5403個(gè)煤礦的實(shí)地調(diào)查和研究分析，得出了噸煤平均破壞、漏失2.48m3水資源的結(jié)論，第一次全面定量反映了山西采煤對水資源的影響和破壞情況。根據(jù)估算，近幾年山西每年因采煤影響破壞污染的水資源量超過15億m3根據(jù)《山西省水資源公報(bào)》，2009年山西全省平均降水量492mm，相當(dāng)于平水年份，但全年河川徑流量只有47.7億m3，水資源總量85.8億m3，比1980—2000年系列的平均值分別減少了34.5%和21%，這說明山西煤炭開采對水資源的循環(huán)條件已經(jīng)造成非常重大的影響，一部分破壞屬于永久性的，難以恢復(fù)的，這將對山西水資源的可持續(xù)利用造成不可彌補(bǔ)的影響。3關(guān)于我省采煤保水的對策與建議可以說，只要采煤，對水資源特別是對地下水造成影響破壞是不可避免的，但是通過采取嚴(yán)格的保護(hù)措施和補(bǔ)償修復(fù)措施可以控制、減少影響破壞的程度。自1980年開始建設(shè)國家能源重化工基地以來，我省陸續(xù)采取了一系列對策措施，力圖控制、減輕煤炭開采對水資源的影響破壞，也取得了一定效果。但是必須看到，由于煤炭開采的強(qiáng)度越來越大，帶來的破壞也將越來越大。2010年全省煤礦一天的產(chǎn)量就大體相當(dāng)于1949年全年的產(chǎn)量（267萬t），“十二五”末將達(dá)到10億t。研究、制定、實(shí)施加強(qiáng)采煤保水對策措施，保護(hù)極其有限的水資源刻不容緩。

3.1完善水法規(guī)，依法保護(hù)水資源針對采煤對水資源的影響破壞，我省采取了一系列措施，制定了《山西省水資源管理?xiàng)l例》《山西省泉域水資源保護(hù)條例》等地方法規(guī)，劃定了泉域重點(diǎn)保護(hù)區(qū)和水源地保護(hù)區(qū)。《山西省泉域水資源保護(hù)條例》規(guī)定在19個(gè)巖溶泉域的重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、省和市確定的重要水源地保護(hù)區(qū)以及汾河、沁河、桑干河等主要河流源頭保護(hù)區(qū)禁止新建、改建、擴(kuò)建煤礦。在一般保護(hù)區(qū)新建、改建、擴(kuò)建煤礦項(xiàng)目，須委托具有相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行煤炭生產(chǎn)對水資源的影響評價(jià)，編制該建設(shè)項(xiàng)目煤炭開采對水資源影響評價(jià)報(bào)告，報(bào)水行政主管部門審查批準(zhǔn)。但是《山西省泉域水資源保護(hù)條例》只是在泉域范圍內(nèi)適用，我省19個(gè)重點(diǎn)巖溶大泉的泉域總面積為65613km2，占全省面積的42%，對于泉域以外采煤對地下水、主要河流、水體、水源地的保護(hù)目前仍存在法律法規(guī)空白。建議在《山西省水資源管理?xiàng)l例》中增加相應(yīng)的規(guī)定條文。同時(shí)明確要求煤礦在投產(chǎn)以前必須制訂采煤保水措施、礦井水處理回用方案以及對水源工程特別是農(nóng)村飲水工程破壞的補(bǔ)償方案。3.2建立健全煤礦水環(huán)境影響評價(jià)制度目前我省部分新建、擴(kuò)建、改建的煤礦項(xiàng)目按照發(fā)改、環(huán)保、水利部門的要求開展了煤炭開采對水資源影響評價(jià)報(bào)告的編制、送審，但大部分新建、擴(kuò)建、改建的煤礦項(xiàng)目沒有按照要求編制煤炭開采對水資源影響評價(jià)報(bào)告并報(bào)水利部門審查，一些項(xiàng)目已經(jīng)違規(guī)開工。已經(jīng)批準(zhǔn)了水環(huán)評專項(xiàng)報(bào)告的煤礦是否落實(shí)了各項(xiàng)采煤保水措施也沒有一個(gè)有效的監(jiān)督考核制度。建議盡快出臺(tái)相應(yīng)規(guī)定、制度。水資源的承載能力是有限的，超過水資源的承載能力進(jìn)行掠奪式開發(fā)就會(huì)破壞水資源的可持續(xù)利用，導(dǎo)致資源枯竭。目前我省實(shí)行的煤礦水環(huán)境影響評價(jià)制度是針對單個(gè)項(xiàng)目的，沒有考慮區(qū)域煤炭的開發(fā)是否超過水資源的承載能力。例如朔南煤田開發(fā)在即，煤田內(nèi)先后有幾個(gè)600萬~1000萬t級的大型煤礦進(jìn)行勘探設(shè)計(jì)，但朔南煤田開發(fā)對于桑干河源區(qū)及神頭泉會(huì)造成多大影響卻沒有一個(gè)單位負(fù)責(zé)進(jìn)行論證。我認(rèn)為，應(yīng)該按照國家規(guī)劃環(huán)評的有關(guān)規(guī)定，對大型煤田的開采建立區(qū)域水環(huán)境影響評價(jià)制度。以煤田為單元開展水環(huán)境影響評價(jià)，論證在桑干河源區(qū)及神頭泉不受到嚴(yán)重影響的前提下，可以安排多大規(guī)模的煤炭開采，布局幾個(gè)煤礦，然后再進(jìn)行單個(gè)項(xiàng)目的水環(huán)評。在制定全省煤炭發(fā)展規(guī)劃時(shí)，也必須考慮我省水資源的承受能力，進(jìn)行專項(xiàng)評價(jià)。3.3加大水資源保護(hù)修復(fù)補(bǔ)償?shù)耐度肓Χ?007年起，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)我省開始征收煤炭可持續(xù)發(fā)展基金，并將生態(tài)修復(fù)作為基金的使用重點(diǎn)，近幾年來每年大約投入10多億元用于水生態(tài)修復(fù)。汾河生態(tài)修復(fù)的資金大部分來源于此。但是由于煤炭開采對水資源破壞的強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到每年15億m3左右，每年新增加的采空區(qū)面積上千平方公里，投入的補(bǔ)償資金相比是太不夠了。目前，我省新建的水利工程平均增加1m33.4建設(shè)“山西大水網(wǎng)”調(diào)水解困我省煤炭開采區(qū)由于地表水、地下水遭到破壞，產(chǎn)水量減少，供水能力降低，導(dǎo)致水資源承載能力嚴(yán)重不足，多數(shù)區(qū)域平時(shí)用水已經(jīng)很緊張，更缺乏抵御特大干旱的能力。為了保證國家的能源安全，保障山西國民經(jīng)濟(jì)又好又快的發(fā)展，必須盡快提高區(qū)域及跨區(qū)域的水資源配置能力，特別是黃河水的利用能力，補(bǔ)償被破壞的供水能力，滿足轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展的水需求，增加抗御特大干旱的能力。黃河干流自偏關(guān)老牛灣流入山西，至垣曲馬蹄窩出山西，流經(jīng)我省長度965km，流經(jīng)忻州、呂梁、臨汾、運(yùn)城四市的19個(gè)縣（市）。黃河干流龍門、三門峽水文站多年平均天然徑流量分別為379億m3，483億m3，水量豐沛，保證率高，為我省實(shí)施提黃工程提供了得天獨(dú)厚的條件。根據(jù)國務(wù)院“八七”分水方案，山西省黃河水的可耗用指標(biāo)為43.1億m3，但2010年全省黃河干流水的利用量只有8億m3導(dǎo)致我省供水嚴(yán)重短缺、制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善的主要原因是水源工程建設(shè)滯后。我省興水戰(zhàn)略的總體思路是在豐水年和正常年份，主要使用地表水，科學(xué)有效地涵養(yǎng)地下水，使地下水儲(chǔ)量逐步得以恢復(fù)。在干旱年份，地表水供給不足的情況下，動(dòng)用地下水儲(chǔ)備資源予以補(bǔ)充和應(yīng)急。為了實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略，需要盡快建設(shè)一批地表水骨干調(diào)蓄工程。從2007年起經(jīng)過四年實(shí)施，興水戰(zhàn)略取得了決定性勝利。35項(xiàng)應(yīng)急水源工程