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南水北调中线工程的环境影响

发表于 18/09/2014 原创文章| 转发给朋友 | 浏览次数:7013

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【内容提要:南水北调工程通水在即,将极大地缓解北京严重缺水的局面。南水北调工程庞大、结构复杂、不确定因素众多,任何问题处理不当都有可能酿成重大环境风险。本文将重点讨论南水北调中线工程的水源区(丹江口水库及上游地区)、总干渠(连接水源区与受水区的过渡区)、受水区(北京平原)的水量、水质、水资源利用及其水生态安全方面的环境影响。】

南水北调中线工程是一项特大型长距离调水工程。南起湖北省丹江口水库,途经河南、河北,沿京广铁路西侧一路北上,穿北拒马河进入北京,到达颐和园团城湖,全长1276公里。通水后,北京设计年调水量为12.38亿立方米,占北京年用水量近三成。原定2010年通水的南水北调工程,因征地拆迁、移民补偿以及生态配套等问题,导致工程投资不足,引水进京规划被迫推迟到2014年,使本来就严重缺水的北京短时间内难以解渴。

北京地处半干旱地区,北京水资源主要来源于天然降雨形成的地表径流,部分流到水库形成水库用水,部分渗透地下形成的地下水。北京现在人均水资源量仅约100立方米,比世界上最缺水的国家以色列还要少得多。中国水利水电科学研究院王浩院士说:“把全世界缺水的报道集中起来,都不足以描述北京的水危机状况。北京地下水现在都掏空了,地下水位一年下降90厘米,有些地区地面沉降十二三厘米。”“目前北京36亿立方米的用水量中,有8亿立方米是再生水,除了北京,世界上没有其他城市大规模使用再生水。”多年来,北京水资源量衰减了42%,入境水量衰减了77%。北京已连续10年先后启用了4个应急水源地,由于超采地下水,地面沉降大于50毫米的面积,已达4129平方公里(1)。

一、水源区对受水区的环境影响

水源区对受水区的环境影响主要包括入库水量和水质两方面。丹江口水库是南水北调工程的水源区。它的入库径流稳定与否是南水北调中线工程能否正常运行的关键。但目前的问题是径流已经出现大幅减少。丹江口水库自1973年建成以来入库径流量显著减少(2)。自1990年至今,只有2003年、2005年来水量高于平均值。1997年到2001年的平均径流量比建库前减少37.4%。丹江口水库未来水量若持续减少,受水区怎么办?

南水北调水源区与受水区降水量之间的丰枯遭遇,可直接影响受水区的调水量。两个不同区域之间在同一时期内可能发生的丰枯变化,可直接对受水区供水保证造成不利影响。从南水北调水源区与受水区降水量之间的比较可以看出,水源区与受水区曾发生过丰枯同步现象。例如1998年汉江比往年多降水655毫米。而此时北京比往年多降水146.7毫米。到了1999年北京遭遇严重枯水,降水比多年平均减少318毫米。而此时的汉江比多年平均减少降水162毫米。丹江口水库水源地来水量的多寡,直接影响南水北调中线调水量。近年因上游降雨减少及上游用水量加大,丹江口库区入库水量已低于往年388亿立方米。2008年只有279亿立方米(3)。如果发生1999年的情况,库区来水仅146亿立方米,那就意味着可能根本无水可调。面对这种情况2100万人口的北京怎么办?

从水源区的水质来看,能不能稳定达标事关南水北调工程的成败。南水北调中线通水在即,但仍然存在不少隐患——水源地丹江口水库总氮超标、部分入库河流水质很差,湖北、河南两省7条入库河流,水质在一年中的相当长时间为四类水,如官山河、老灌河为二类至劣五类之间,不达标水质约占40%;神定河等甚至常为五类、劣五类水质。犟河、泗河、剑河近五年水质监测结果为劣五类水质。丹江口水库上游也非净土,不仅工业污染、生活污染、农业面源污染问题亟待解决,而且治污工程进展缓慢。中线河南、湖北、陕西三省污染防治规划项目共474个,已完成的51个——90%还未完成。社会媒体对南水北调中线工程水质忧心忡忡(4)。

丹江口水库上游并非净土。水源区内矿藏资源丰富,矿藏开采和加工历史悠久。在南水北调水源区,目前还普遍存在着镍矿、汞矿、铬矿、矾矿等小矿开采现象。尾矿是金属或非金属矿山开采后排放的“废渣”。尾矿库是堆存这些“废渣”的场所,一般筑坝拦截谷口或围地构成,一旦溃坝,可能会对下游水质带来重大灾难。这对丹江口水库水质将产生不利影响。目前水源区内有各种尾矿库300余座,其中大部分建设时间较早,建设标准低、安全基础差、环保设施缺乏、给水源区生产安全和水质保护带来极大隐患。尾矿库是极大危险源,一旦发生事故,对公众生命财产安全造成严重损害的同时,矿山废水,尤其是含有重金属的废水,也会给水质构成威胁。

2006年,陕西商洛发生“4.30”黄金尾矿溃坝事故,该市镇安县米粮镇黄金矿业有限公司尾矿库垮塌,尾矿浆含有剧毒氰化物,很多人担心水会流入下游丹江口水库造成污染。2011年,还是在商洛,鑫丰源矿业有限责任公司金矿尾矿库发生泄漏,造成约2000立方米尾矿和库内废水泄漏,多家媒体报道,附近河流十多公里被污染。类似的尾矿库事故或威胁不止限于陕西,湖北、河南也有。

农业的面源蓄禽粪便、化肥、农药污染以及农村的生活垃圾、污水随暴雨径流也会对水源地水质造成不良影响。在目前河流水质超标情况下,丹江口水库仍为二类水,这说明丹江口水库具有较强的自净能力,环境容量较大,可满足水源地要求。未对受水区的水质造成不可接受的环境影响。毫无疑问作为注入饮用水源地的河流,从长期发展来看,至少应达到地面水三类标准。

二、总干渠的环境影响

南水北调总干渠流经汉江、淮河、黄河、海河四大流域。穿越大小沟渠700多条。总干渠西部分布有5个较大的暴雨中心区。洪水对总干渠的威胁不容疏忽。由于总干渠位于京广线以西及沿线重要城镇上游,暴雨季节洪水与总干渠输水叠加作用下,可能会对骨干铁路、公路、大中城市、村庄、农田构成威胁。

南水北调中线总干渠基本是沿着新生代隆起区的边缘地带展开。引水干渠北段北京至新乡,位于华北凹陷区与太行山隆起区交界的太行山山前断裂带附近。涿县—石家庄断裂带、安阳—邢台断裂带都隐伏在华北平原西侧的冲洪积扇下。它们控制着华北新生代凹陷的形成和发展。1966年邢台的7.2级地震、1967年河间的6.3级地震,都位于这条断裂带上。这条断裂带在磁县附近同大名--涉县断裂带相交。1830年磁县曾发生7.5级地震。北京至新乡段上,新乡至邯郸和易县的构造活动尤其需要高度重视。

在南水北调沿途黄河以北的山门河、黄水河、沙河的河漫滩、阶地及古河道地段,广泛分布着粉细砂、亚砂土,地下水位埋深甚浅,砂土处于饱和状态该地段又处于Ⅶ--Ⅷ地震区,易发饱和沙土震动液化问题。因地震裂隙导致的干渠漏水、砂土液化导致的地基失效、引水构筑物的塌陷问题也有可能带来严重环境风险(4)。

三、受水区的环境影响

南水北调中线受水区的北京平原属于断陷盆地。穿越北京地区的主要断裂带多达7条。因被多条断裂带切割,断陷构造发育错综复杂,也是地震多发区之一。历史上不仅震害多,而且是世界上少数受过8级地震威胁的城市之一。活动断裂对区域地壳稳定有重大影响,一旦发生剧烈活动,将引发一系列地质灾害。那么南水北调配套工程如何有效避让这些断裂带的同时,确保引水过程安全穿越城市地下商城、地下通道、地铁、地下管线、地下停车场、地下交通集散空间、大型地下设备、煤气、热力、通信等设施极为重要。降低灾难发生概率,减少灾难损失,提高工程预防风险的能力其意义绝非一般。

过去北京地面沉降的最主要原因是过量抽取地下水,造成部分含水层出现局部疏干现象,引发地面沉降与水质恶化问题。未来随着南水北调进京地下水位的缓慢回升,新的问题将不断显现。北京市中心区地处北京凹陷,在浅层土质松软地下水位高的地方,可能导致建筑物地基失稳、承载力的变化有可能降低建筑物的寿命,甚至引起建筑物的开裂、严重变形或破坏。

目前北京市供水量的60%以上使用的是地下水。2014年南水北调水进京后,地下水仍将占全市供水量的50%左右。地下水的保护极为重要。南水进京后一部分水厂将停采或减采地下水,地下水位将逐渐回升,而北京市尚有253处非正规垃圾填埋场。在地下水的浸泡下,污染问题会逐渐显露出来。过去北京大部分填埋场利用废弃的砂石坑堆放垃圾,坑底部均无防渗设施。现在有些已建成居民小区或公园绿地。预计10年后这些非正规垃圾填埋场中将有很大一部分受到地下水不同程度的浸泡,产生大量的垃圾浸出液。地下水一旦污染几乎无法处理。这将对北京市浅层地下水水质构成严重威胁。

要保证流行病学安全,就要求生活饮用水水中不得含有病原微生物,防止以水为媒介传染病的发生和传播。南水北调大型引水工程的建设,将会打破物种原有的地理隔离,为生物类群提供一个新的迁移廊道,地区间的物种迁移和基因交流会变得更为频繁,从而可能影响受水区的生态过程或生态安全。那么潜在危害的物种有没有,是什么?是否会在受水区定居繁殖并对当地生态系统产生危害?危害程度如何?这一切今后都需要高度关注,开展深入研究。

当一个新的物种被观察到对生态安全造成重大影响时,说明这个物种已经适应了当地生境,这时对其控制就非常困难。特别是有些病原体能够跨物种感染、跨地域传播,不断造成新发突发性传染病。对于那些低致死、高致病、易传播、难追溯的病原微生物尤其要高度关注。因为一旦出现生物安全问题,将会严重影响民众健康、经济运行、国家安全和社会稳定。

南水北调受水区,由于多源供水水源不同,其水质化学指标和生物指标差异较大,在远距离输水过程中存在着多种不确定因素,将对受水区供水工艺和水质安全产生潜在影响。如何应对多水源切换,不同水源混合的输配水系统怎样确保水质稳定,这些问题都亟待解决。

只有把各方面因素都考虑进去,并拿出切实可行的防范措施,才能确保将南水北调进京的负面环境影响减至最小,真正发挥调水工程的效益。

参考文献:

1、梁健等《北京市平原区典型地质灾害危险性评估》水文地质工程地质2008第5期

2、邓联木《南水北调水源困境》2011财新《新世纪》第29期

3、闫宝伟等《南水北调中线水源区与受水区降水丰枯遭遇研究》水利学报2007年10月


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