市区水资源与水环境问题研究
水资源既是基础性的自然资源，又是战略性经济资源，是生态环境中的控制要素，在经济和社会发展中具有重要的战略地位。近年来，乌鲁木齐市水资源总量衰减、水污染加剧、用水大肆浪费等现象，已经严重的制约了乌鲁木齐市社会经济的可持续发展。而在西部大开发的背景下，乌鲁木齐市又不能停下发展的步伐，其城市建设规模还在逐步扩大、工业化进程也在不断加快，这势必又会给水资源本来就十分紧缺的乌鲁木齐市带来更为尖锐的用水矛盾。因此，重新认识了解乌鲁木齐市水资源与水环境存在的问题，是合理分配、利用水资源，走可持续发展道路的重中之重。
1乌鲁木齐市水资源与水环境概况
1．1乌鲁木齐市水资源概况
水资源是地处内陆干旱区的乌鲁木齐市最宝贵的资源。乌鲁木齐市多年平均降水量256mm，蒸发量2800mm，地表水资源总量约为10．290×108m3，地下水资源量为4．883×108m3，地表水、地下水重复计算量约为4．491×108m3。乌鲁木齐生产生活用水，以冰川融水、地表径流和地下径流等三种来源为主，其补给来源以降水为主，降水的变化直接影响水资源总量的变化。乌鲁木齐市河流均系内陆河，共有河流46条，分别属于乌鲁木齐河、头屯河、白杨河、阿拉沟、柴窝堡湖5个水系。区内河流特点明显，河道短而分散，源于山区，以冰雪融水补给为主，水量季节变化大，散失于绿洲或平原水库中;区内冰川资源十分可观，主要分布在乌鲁木齐河、头屯河上游的天格尔山以及东部的博格达山，永久性积雪面积164km2，冰川储量73．9×108m3，年均消融量1．23×108m;地下水资源比较丰富，按水文地质单元可划分为达坂城―柴窝堡洼地、乌鲁木齐河谷和北部倾斜平原3个区，形成地下水储存的良好环境。
1．2乌鲁木齐市水环境概况
根据水域的不同使用功能，乌鲁木齐市划分出了不同的水环境功能区:特殊保护区、饮用水源保护区、准水源保护区、工业用水区、农业用水区和渔业养殖水域，其地面水环境质量考核指标执行相应的标准。乌鲁木齐水环境总体情况良好，只是作为饮用水水源的水磨河源头区，渔业养殖用水的柴窝堡湖，以及水磨河下游农业用水区域部分指标达不到相应的标准，造成局部功能区水质尚不能完全达标。
2乌鲁木齐市水资源存在的问题
2．1水资源量短缺
乌鲁木齐市水资源存在“先天匮乏，后天超采”现象。乌鲁木齐市的水源主要有冰川融水、地表径流和地下径流等不同形态。2013年全市水资源总量为10．682×108m3，其中地表水资源量约为10．290×108m3、地下水资源量约为4．883×108m3，地下水重复计算量约为4．491×108m3。按乌鲁木齐市335×104常住人口计算(据第六次人口普查和2012年公安人口年报资料测算)，乌鲁木齐市人均水资源量约为319m3，不足全国人均水资源量的七分之一，远低于全国人均水平，更低于国际公认的人均1000m3的水平，属于极度缺水地区，是典型的资源性缺水城市。随着城市社会经济发展、人口数量增加、气候等因素的影响，水资源缺乏的情况还在日益加重。1958年以来，乌鲁木齐河源头一号冰川消融速度加快，面积大幅缩减，雪线每年以4～8m的速度退缩。乌鲁木齐河来水整体呈现减少趋势，2012年和2001年相比，来水量由2．398×108m3，减少至1．880×108m3，10年间来水量减少21．6%。
2．2河流缩短、湖泊干涸、水质盐化
多年以来，为保障各行各业需水要求，在加大对地表水开发利用的同时，大量超采利用地下水，已引发了河道断流、湖面萎缩、地下水位下降、水质劣变等问题，导致水生态环境恶化，局部地区生态平衡已开始遭到破坏。昔日流经乌鲁木齐市区的河道已干涸，河床已建成河滩公路;东道海子现已干涸;柴窝堡湖水位下降，含盐量也逐年递增，矿化度、硬度呈上升趋势，照此下去，柴窝堡湖将会变成小盐湖。
2．3水资源开发利用程度高，利用率趋于极值
据统计，2013年乌鲁木齐可利用水资源总量为10．682×108m3，当年实际用水总量已达12．08×108m3，其中，工业用水2．55×108m3，城市用水2．19×108m3，农业用水7．34×108m3。据测算，该市水资源开发利用率(区域用水量占水资源可利用总量的比率)为113%。国际上一般认为，对一条河流的开发利用不能超过其水资源量的40%，该市的水资源开发利用率已远远超过国际公认的40%的合理限度。
2．4水资源利用率低
水资源利用率低的问题广泛存在于乌鲁木齐市的各行各业。乌鲁木齐市的农业灌溉量占全年用水的60%有余，而农业用水的利用系数就全国而言也只有0．4左右，发达国家的利用系数一般在0．7左右。乌鲁木齐市工业用水水平较低，该市用水量较大的行业主要有:火电、钢铁、化工、建材、纺织、食品等。根据调查，规模较大的工业企业，工业设备较先进，对节水工作比较重视，但是一些中小企业和老企业生产规模较小，生产设备和技术工艺落后，用水管理不完善，造成水资源浪费。2013年全市工业用水为2．55×108m3，工业用水重复率约为40%，而发达国家为75%～80%，万元工业产值用水约为31．7m3，是发达国家的5倍左右。居民生活用水总量增加，节水意识缺乏。随着城市的发展、人口的增长，该市生活用水量也逐年增加，国际上平均一个家庭一年综合用水在150～180m3之间。依据乌鲁木齐市2012年用水情况分析，该市每个家庭每年平均用水170m3，此项指标与该市资源性缺水城市情况极不相符，造成水资源浪费。
2．5地下水超采严重
乌鲁木齐市地下水超采严重。根据2012年对乌鲁木齐市1800km2地下水位监测区实测，地下水总体呈负均衡状态，柴窝堡盆地广大地区及北部砾质平原米泉大部分地区约1302．48km2范围内，地下水位较2011年平均下降1．18m和1．68m。2012年年末地下水位与1980年年末相比，监测区地下水水位以下降为主，柴窝堡盆地柴北水源地、柴西水源地周围40km2范围内、北部砾质平原米泉地区累计降幅分别为9．10m、6．63m、8．72m。至2010年，柴窝堡水源地已经形成87．68km2的漏斗区，柴窝堡湖面面积减少了近10km2。乌拉泊水源地五道沟泉水输入乌拉泊水库的总水量2012年减少到3600×104m3。2012年该市城市用水中，近45%来源于地下水，引用地下水量较2002年增加了4339×104m3，增幅达45%。目前乌鲁木齐市超采地下水资源量为1．2×108m3左右。由于对地下水的超量开采，形成了区域性的水位降落漏斗，改变了地下水的水动力条件，加大了水力坡度，从而诱导区域严重污染的地下水补给至开采区，使开采区地下水硬度、NO－3－N、SO42－、Cl－升高，地下水水质恶化。
2．6水资源调节能力不足，缺乏山区水量调蓄工程
乌拉泊水库和红雁池水库是乌鲁木齐的主要水库工程，这两个水库均位于乌鲁木齐河中上游出山口以下，其防洪、调蓄能力有限，汛期须控制在防洪限制水位以下运行，造成汛期不能蓄水，汛后又无水可蓄局面，使原本就紧缺的水资源供需矛盾变得更加尖锐。
2．7用水结构不合理，农业用水效率和效益不高
大农业用水在国民经济各行业中所占比例过高，但是产出回报效益低，且大部分灌溉水利用系数不高，水资源利用效率较低。乌鲁木齐市部分地区农田建设不配套，渠系老化破损利用率低，使得农业田间灌溉技术推广难度大。乌鲁木齐市农业主要集中在青年渠灌区与和平渠灌区，灌溉方式以大水漫灌为主，水资源利用系数仅为45%。该市2013年农业用水为7．34×108m3，达全市用水60%以上，现在大部分农田灌溉仍然采用大水漫灌的方式，这种方式导致水资源大量浪费，据统计2013年农田灌溉耗水量为4．46×108m3，耗水率为77．9%。乌鲁木齐流域水资源缺乏统一管理机构，呈现“多龙管水”的局面。地表水、地下水、自来水、废污水等都有各自的管理部门与机构，既有水利部门负责，又有城市建设部门管理，还有环保监测等部门。各部门各自为政、管理混乱，不仅无法适应现代化科学管理的要求，而且还加剧了水资源供需平衡之间的矛盾以及区域、流域上下游之间的矛盾。
3乌鲁木齐市水环境存在的问题
3．1水体污染严重
水体污染是乌鲁木齐市水环境中最严重的问题，这也是可利用水资源量的减少和水生态环境恶化的原因。乌鲁木齐市水环境的主要污染源是生活污水和农业面源污染，其次是工业废水。污染物主要是粪大肠菌群、总氮、化学需氧量、石油类、总磷和硫酸盐等。污染特点是:农业施用化肥、农药的残留量超标;污水直接灌排，城镇、乡村雨水、污水合流，污染循环累积加剧，从而削弱河网、水体自净和纳污能力;污水处理能力有限，污水直接排放，对周围环境造成污染。2013年乌鲁木齐市污水排放总量1．896×108t，约40%未经任何处理直接排入地下或湖库。乌鲁木齐河、水磨河、乌拉泊水库、红雁池水库及柴窝堡湖等主要的河湖水质均受不同程度的污染。监测的30座湖库中，Ⅳ类水质以上的湖库占到了56．7%;地下水监测区水质多数属Ⅳ类以上水质。
3．2污水处理能力低，再生水未得到充分有效的利用
污水处理是为了使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求而对污水进行净化的过程。污水处理能力，很大程度上影响着一个城市的水资源利用效率，而乌鲁木齐市由于污水处理工艺技术较落后和经济等方面的原因，一些污水处理厂处理后的污水还不能保证持续达标排放，还有一些企业只顾眼前利益对污水处理和排放工作不够重视，使得该市目前污水处理工作效果并不理想。此外，再生水利用效率低，也是当前急需解决的问题，资料显示2012年乌鲁木齐市再生水资源为1．7×108m3，而全市再生水利用量为7000×104m3，仅占再生水资源的41．2%。
3．3乌鲁木齐河发源地一号冰川存在的问题
天山一号冰川距离乌鲁木齐市区西南约120km，海拔3800～4000m，属于天格尔山北乌鲁木齐河的河源区，是乌鲁木齐河的源头。其周围分布着大小76条现代冰川。近年来，受地球气候变暖影响，一号冰川一直处于退缩状态，据观测资料显示，在1962－2014年的53年间，其面积从1．95km2减少至1．62km2，减少了16．9%。冰川末端退缩加剧，自1960年观测数据以来，平均每年退缩4．5m;1993年，天山一号冰川分裂为两条各自独立的冰川，这之前其末端共退缩近137m，平均每年退缩近4．5m;分裂后的10年内，西支又退缩近60m，东支退缩约35m，西支退缩速度达到历史最高纪录，损失总量约为1838×104m3。从1959～2010年，冰川厚度减薄，共计减薄约15m。冰川融水在地势平缓地段形成湿地，且有升高趋势。20世纪80年代以来的快速升温，使一号冰川退缩加剧。升温引起冰川消融对水资源的影响具有不可持续性。在冰川加速消融的前期，河川径流量增加，而在冰川储量下降到一定规模后，河川径流反而减少。除了全球气候变暖，人为因素也冰川融化加剧的主要因素。近30年来，一号冰川附近的区域人为活动日趋频繁。工矿企业和运输车辆排放的温室气体和污染物气溶胶与该区频繁发生的沙尘结合在一起，在冰川表面大量沉降，降低了冰面的反照率，提高了冰川对辐射能量的吸收率，从而加剧了冰川的消融。
4乌鲁木齐市水资源与水环境问题的对策
(1)完善流域管理与行政区域管理相结合的水资源管理体制，明确规定流域管理机构和区域水行政主管部门之间在流域用水总量控制、水资源调度、地下水管理与保护等方面的责权划分。
(2)全面贯彻落实《乌鲁木齐水资源管理条例》，建立健全水资源管理法规标准体系，做到依法管水、治水，同时加强执法力度，做到执法必严，违法必究。
(3)重视中水资源的利用，鼓励优先使用中水资源。中水利用是再生利用水的主要形式，是缓解城市水资源紧缺的有效途径，是开源节流的重要措施。中水利用在城市水资源规划中占有非常重要的地位，并且具有非常可观的经济价值。在对健康无影响的情况下，中水利用可以为我们提供新的水源，于此同时，中水利用减少了新鲜自来水用量，节约了净水资源，并且减少污水排放量，对水环境保护十分有利。
(4)全面推进节水型社会建设。加大宣传力度，提高全民节水意识。在生活上，通过节水宣传教育，改变以往的生活用水习惯，实现生活节水;在工业上，通过改善生产设备和技术工艺，提高用水管理水平以及工业用水的重复利用率，实现城市工业节水;在农业上，大力推行先进节水灌溉技术，以减少在灌溉过程中水的流失以及田间渗漏，实现农业节水。同时建立以经济手段为主的节水机制，不断提高水资源的利用效率。
(5)建立和完善水价及水费制度。研究表明，水价提高10%，将使家庭用水降低3%～7%。通过推进水价改革，建立乌鲁木齐市水资源状况联系更加紧密的水价体制，按经济规律核定供水价格，实行新水新价，超用水加价，水费保值等办法，逐步提高城市各类用水价格，发挥水价对水资源优化配置和可持续利用的经济杠杆作用，来促进水资源的节约利用，高效利用，用经济手段促进节水。
(6)建立水权制度。积极开展水权及其分配、转让、出售等水权问题及配套制度的研究，按照水源地优先、用水效率和用水效益优先、投资能力优先、用水现状优先的原则，合理分配各类用水的水权、流域内与区域内的水权。
(7)压缩农业用水，建设节水农业。首先，在水资源总量稀缺的情况下，合理发展灌溉农业，在提高和稳定产量的前提下，必须控制开垦农田面积，逐步适度地压缩灌溉农田面积。其次改善农业灌溉方式，采取节水灌溉模式如滴灌、喷灌等，提高灌溉水利用系数;最后，加快灌区续建配套与节水改造工程的建设，提高渠道的防渗率。同时调整农业用水水价，促进建设节水灌溉模式的形成。
(8)合理开发利用区域内地下水资源，调整地下水开采布局，可持续利用地下水。采取限采、禁采措施，尽快使地下水采补平衡。对地下水超采严重的地区要禁采或者逐步对区域内地下水严重超采的地区以及柴窝堡水源地实行限采和停采等措施，并调整工业自备井、农业自备井的开采。完善地下水监测站网，及时准确掌握地下水水质、水位动态变化，以及地下水开发引起的环境地质问题。
(9)实施排污审查制度，加强入河排污口的监督管理。建立保护水资源和恢复生态环境补偿机制，按照“谁污染、谁付费”，“谁破坏、谁补偿”的原则，对造成严重污染的企业不仅要负责治理，承担治理费用，还应交纳保护水资源和恢复生态环境的补偿费。
(10)严格按照新疆自治区环境保护厅划分的天山一号冰川保护区的范围对一号冰川进行保护，并完善相关管理制度，避免人为因素对其造成进一步破坏。
作者：栾风娇 周金龙 贾瑞亮 李巧 单位：新疆农业大学水利与土木工程学院 中国地质科学院水文地质环境地质研究所
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