摘要：根據(jù)“九二”分水方案，正常水文年額濟納旗狼心山水文站來水量為5.34億m3，但地下水資源補給量與排泄量不能平衡，出現(xiàn)較大虧缺，難以抑制額濟納綠洲生態(tài)環(huán)境的繼續(xù)惡化。本文根據(jù)有關(guān)科研單位及專家學(xué)者的大量研究成果，就額濟納盆地綠洲地下水資源虧缺問題及其對策以及如何改善地下水環(huán)境的問題進(jìn)行探討，為地下水資源的科學(xué)管理、合理配置、高效利用提供決策依據(jù)。
關(guān)鍵詞：地下水 虧缺 對策
 

　　額濟納盆地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟納旗境內(nèi)，黑河是盆地內(nèi)唯一河流，發(fā)源于祁連山，全長821km，下游（正義峽以下）長約260km，從狼心山分為東、西河兩個支流系統(tǒng)，分別注入東、西居延海。80年代以來，河西地區(qū)過度開發(fā)利用水資源嚴(yán)重影響了下游的生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致額濟納盆地2500多km²的濕地、水域消失，地下水位急劇下降。地表植被干枯退化，生物量下降；水土流失和土壤沙化、退化、鹽漬化等一系列問題，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境更加惡化。黑河水量銳減，額濟納盆地春季土壤含水量低，揚塵風(fēng)速也大為下降，是近年沙起額濟納的重要因素之一。

　　盆地總面積3.4萬km²，以荒漠和戈壁為主，綠洲僅占10%左右，而這片綠洲資源性缺水與工程性缺水并存、生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱。在這種情況下，如何利用水資源，抑制綠洲生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，成為社會各界關(guān)注的焦點。

　　一、自然地理概況

　　1.1地理位置

　　額濟納盆地地處內(nèi)蒙古自治區(qū)最西端，地理坐標(biāo)為：東經(jīng)99°25′~102°00′，北緯40°10′~42°30′，是黑河流域最下游，南與甘肅鼎新盆地相鄰，西以馬鬃山剝蝕山地東麓為限，東接巴丹吉林沙漠，北抵中蒙邊界。

　　1.2地質(zhì)地貌

　　額濟納盆地南、西、北三面為低山環(huán)抱，東為巴丹吉林沙漠。盆地內(nèi)地勢低平，海拔高度為900~1127m，最低點為盆地北部的西居延海，最高點為南部的狼心山�？傮w上自南向北、自東向西緩慢傾斜，地面坡降為1‰~1.5‰，盆地內(nèi)第四紀(jì)地層發(fā)育較為齊全，組成盆地的主體地層，具有重要的水文地質(zhì)意義。

　　1.3氣候與植被

　　盆地深居內(nèi)陸腹地，降水稀少、蒸發(fā)強烈，多年平均降水量為37mm，多年平均蒸發(fā)量為3653mm，是典型的大陸性干旱氣候區(qū)。綠洲面積3328km²，主要有胡、沙棗、紅柳、梭梭等喬灌樹種和苦豆子、蘆葦、芨芨草等草類，現(xiàn)存胡楊、沙棗林52萬畝，紅柳林124萬畝，對綠洲的存在和畜牧業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

　　二、地下水的賦存條件與分布規(guī)律

　　2.1含水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)鉆孔資料，以白墩東梁至木吉湖斷塊隆起帶為界，可將額濟納盆地分為南北兩部分，各有一個沉積中心，南部塔布呼都格沉積中心的深部為粘土夾中細(xì)砂、砂礫石，北部賽漢桃來沉積中心為沖積湖積的粘土、砂質(zhì)粘土及粘土夾粉細(xì)砂。沉積物的粒度自南而北由粗變細(xì)，即由粗砂、砂礫卵石逐漸變?yōu)橹写稚�、中�?xì)砂、亞粘土至湖盆中心的粘土。沉積厚度由山前到湖盆中心逐漸加厚，總厚度由幾米到三百多米不等。在盆地沉積形成過程中，由于冰期、間冰期的交替作用，黑河水量大小變化以及下游河道的變遷的影響，沉積層在垂直方向上巖性結(jié)構(gòu)及顆粒粗細(xì)交替多變。

　　地貌和地層巖性決定了地下水的賦存和分布。根據(jù)地下水的賦存條件、水理性質(zhì)及水力特征，盆地地下水主要分為四大類型：碎屑巖類裂隙孔隙潛水含水層、基巖裂隙含水層、第四系潛水含水層、第四系承壓水層及相對隔水的第四系弱含水層。碎屑巖類潛水含水層和基巖裂隙潛水含水層，呈條帶狀分布于盆地周圍，總面積1512km²，由于其所處位置及補給條件制約，一般不具供水意義，目前利用的地下水主要是后兩種類型。

　　2.2地下水分布規(guī)律

　　地質(zhì)結(jié)構(gòu)決定了地下水的分布，南部主要是單層結(jié)構(gòu)的潛水，在老西廟、閻家井、木吉湖一帶以北，由于隔水層的存在，地下水形成了雙層或多層的結(jié)構(gòu)。根據(jù)第四系含水層間的迭置關(guān)系，在平原上可將其劃分為單一含水層區(qū)、雙層結(jié)構(gòu)含水層區(qū)和多層結(jié)構(gòu)含水層區(qū)，見圖1。

　　圖1　額濟納盆地含水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　1-單層型（潛水）；2-雙層型（潛水與一層承壓水）；

　　3-多層型（潛水與多層承壓水）；4-基巖裂隙水

　�。�1）單一結(jié)構(gòu)的第四系潛水含水層。主要分布在盆地的西南部地區(qū)，其次是盆地的西部邊沿戈壁區(qū)和北部中蒙邊界——東西居延海一帶，總面積約14580km²。位于河流的上段的含水層主要由河流形成的沖洪積礫石、砂礫石所組成，厚度150~200m，局部可達(dá)到250m，顆粒較粗，加之包氣帶透水性好，有利于接受河流的滲漏補給，因此含水層的透水性和富水性較好。盆地西部邊沿和北部的第四系潛水含水層厚度較小，富水程度較差。

　　（2）雙層結(jié)構(gòu)的第四系含水層。分布于盆地的中部地區(qū)，夾于單一結(jié)構(gòu)含水層與多層結(jié)構(gòu)含水層之間，呈條帶狀分布，總面積9420km²。雙層結(jié)構(gòu)的含水層區(qū)位于單一結(jié)構(gòu)含水層與多層結(jié)構(gòu)含水層的過渡地帶，含水層介質(zhì)由粗變細(xì)，含水層的滲透性由大變小，地下水流速變緩，因此該區(qū)極有利于地下水的富集。

　　（3）多層結(jié)構(gòu)的第四系含水層。分布于盆地東南部的古日乃地區(qū)和盆地北部的賽汗桃來——達(dá)來呼布一帶，基本與第四紀(jì)下更新統(tǒng)的沉積中心相一致，總面積8950km²。第一承壓含水層頂面的埋藏深度為40～50m，第二承壓含水層的頂面埋藏深度為80～120m，含 水層的總厚度一般為150～180m，局部地區(qū)可達(dá)300m。多層結(jié)構(gòu)的含水層位于盆地的中心，所處的位置相對較低，是盆地內(nèi)各含水層地下水的匯集區(qū)，潛水層埋藏深度小，一般1～5m，土壤水分條件良好，有利于不同類型植被的生長和繁衍。

　　對含水層區(qū)的科學(xué)劃分，對地下水資源的合理開發(fā)科學(xué)利用具有十分重要的意義。多層結(jié)構(gòu)的含水層區(qū)基本與盆地內(nèi)的綠洲分布范圍相一致，古日乃地區(qū)是梭梭林、紅柳林及蘆葦?shù)戎脖簧�長區(qū)，賽汗桃來——達(dá)來呼布一帶是胡楊、沙棗、紅柳等植被的生長區(qū)。因此，該區(qū)是研究地下水的重點區(qū)域。

　　三、地下水資源的補給、排泄與水量平衡

　　3.1地下水的補給

　　地下水的補給來源主要為黑河季節(jié)性河水的滲漏補給，其次為大氣降雨、西部山地形成的洪流入滲補給以及地下徑流補給。

　�。�1）黑河水滲漏補給。黑河河床淺而寬，包氣帶巖性為砂和砂礫石，入滲條件好。實測當(dāng)正義峽下泄11.32億m³時，河水滲入補給量為6.4766億m³，按照黑河“九二”分水方案，當(dāng)正義峽下泄9.5億m³時，狼心山來水5.34億m³，河水滲入量約為4.42億m³（包括包氣帶損失水量）。

　�。�2）大氣降水補給，按如下公式計算：

　　Q降=M·C·F

　　式中：

　　Q降 ——大氣降水滲入補給量

　　M——滲入系數(shù)，取0.01

　　C ——降雨量

　　F——計算面積

　　盆地大氣降水量，根據(jù)達(dá)來呼布?xì)庀笳举Y料，多年平均降水量37mm，按降雨面積33987.5km²，入滲系數(shù)按0.01計，則大氣降水補給量為0.126億m³。

　�。�3）側(cè)向徑流補給。主要是來自東南部巴丹吉林沙漠潛水的徑流補給，其次是盆地上游鼎新盆地向額濟納盆地的潛流補給。根據(jù)不同地段的鉆孔資料計算結(jié)果，地下水的側(cè)向徑流補給及來自北部其他地段的側(cè)向補給，總量為1.40億m³。

　　以上各項合計，地下水總補給量為5.946億m³。

　　3.2地下水的排泄

　　潛水大部分以垂向排泄消耗于地面蒸發(fā)及植物蒸騰；承壓水越流補給上部潛水，最終也消耗于地面蒸發(fā)及植物蒸騰。淺層承壓水在局部地段由于隔水頂板的缺失和人為因素的破壞，如混合開采的機井，使?jié)撍�與承壓水彼此溝通，發(fā)生水力聯(lián)系。因此淺層承壓水的補給、徑流、排泄條件與潛水有相似的規(guī)律，只是淺層承壓水基本上不受盆地內(nèi)氣象、水文因素的直接影響。

　�。�1）植被蒸騰排泄。綠洲區(qū)地下水排泄在植被生長期間以植被的蒸騰消耗為主，在植被非生長期以蒸發(fā)消耗為主。蒸騰量按如下公式計算：

　　Z=a·d·F

　　式中：

　　Z——植被蒸騰量（m³/年）

　　a——蒸騰系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗，胡楊為12 m³/年·棵，紅柳、梭梭為0.3 m³/年·棵

　　d——植被生長密度（棵/km²）

　　F——植被生長面積，依據(jù)植被分布圖計算

　　注：胡楊、沙棗林平均密度為100,000（棵/km²），紅柳、梭梭林為50,000（棵/km²）。

　�。�2）地面蒸發(fā)排泄。在無植被生長的裸地區(qū)，根據(jù)潛水位不同埋深的面積和蒸發(fā)強度，計算出潛水蒸發(fā)排泄量。潛水地面蒸發(fā)量計算公式：

　　Z=M·F

　　式中：

　　Z——潛水地面蒸發(fā)量（m³/年）

　　M——潛水蒸發(fā)強度，當(dāng)?shù)叵滤�埋深分別為1.0m、2.5m、4.0m時，蒸發(fā)量分別取320mm、58mm、15mm

　　F——含水層蒸發(fā)面積，根據(jù)水文地質(zhì)圖計算

　　根據(jù)不同種類植被生長密度和單株耗水量以及生長面積，計算出植被生長期蒸騰排泄量為2.43億m³/年，植被非生長期蒸發(fā)排泄總量為0.473億m³。裸地蒸發(fā)排泄量計算結(jié)果為5.722億m³/年，人工開采排泄量約為0.41億m³/年，合計地下水排泄總量為9.035億m³/年。

　　3.3維持綠洲需水量估算及地下水總量平衡計算

　�。�1）按潛水蒸發(fā)蒸騰排泄量計算。黑河水的滲漏補給是地下水系統(tǒng)的主要補給來源，潛水的蒸發(fā)蒸騰是地下水系統(tǒng)的主要排泄途徑。地下水年補給總量為5.946億m³，排泄總量為9.035億m³，地下水虧缺達(dá)3.089億m³/年。

　�。�2）根據(jù)蘭州沙漠所80年代綠洲地下水位調(diào)查分析估算。地下水位變動面積為638.82萬畝，其中林草滋潤區(qū)為333.48萬畝，外圍帶面積305.34萬畝。根據(jù)地下水位變動及變動區(qū)面積計算蓄水量的年變動量，計算結(jié)果為9.463億m³，地下水虧缺3.517億m³，詳見表1。

　　表1黑河下游額濟納綠洲維持80年代地下水位變動蓄水量

　　3.4地下水資源量減少對綠洲環(huán)境的影響

　　在古日乃湖盆地、額濟納河兩岸和東西居延海地區(qū)，生長著成片成帶的天然荒漠河岸林，喬灌木樹種有胡楊、沙棗、紅柳、梭梭等，草本有白刺、蘇枸杞、苦豆子、甘草等，以及喜水禾草、蘆葦、芨芨草等，這些植物靠降水和地下水維持著生長和繁殖。近年來由于上游用水增加，黑河下泄水量銳減，地下水補給量也隨之減少，綠洲不斷萎縮，現(xiàn)存綠洲面積3328km²，比50年代縮小了1倍。

　　黑河正義峽水文站50年代平均年下泄水量為11.32億m³，80年代平均年下泄量為10.63億m³，至90年代平均年下泄水量為7.7億m³。90年代狼心山斷面年均接收水量僅有3.703億m³，地下水位急劇下降，東西河尾閭湖反映最為明顯。

　　西居延海是黑河下游現(xiàn)代最大的尾閭湖，1958年資料顯示水域面積267km²，最大水深為2.16m，1961年秋全部干涸。根據(jù)中科院蘭州沙漠研究所觀測資料，西河末端地下水位22年中下降5m，平均每年下降20cm以上。

　　東居延海位于西居延海以東30km，是東河支流的末端，1958年水域面積達(dá)35.5km²，1982年測得最大水深1.8m，1992年干涸。東河末端地下水位也在下降，年均下降10cm，因時而有洪水泄入，加之不同含水層的越流補給調(diào)整，植被退化現(xiàn)象較西居延海周圍速度稍慢。

　　河流末端地區(qū)地下水位下降，直接影響到整個盆地的地下水位，并導(dǎo)致綠洲內(nèi)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重退化。一般禾本科草類根深僅40~80cm，地下水位下降，它首先退化枯亡；喬灌木根系一般深1.5~2.5m，當(dāng)?shù)叵滤�位降至此深度以下，也會退化枯亡。根�?jù)額濟納旗水務(wù)局15眼土井14年間的觀測資料分析，東西河上段地下水埋深2.58m，中部地區(qū)地下水埋深2.9~3.0m左右，下游部分地區(qū)枯水季節(jié)達(dá)5.04m。中下游地下水位均低于生態(tài)限制水位，植被退化也十分明顯：郁閉度或蓋度降低、枯梢、葉片變薄變小、生物量下降。

　　4、解決地下水資源虧缺問題的對策

　　4.1提高節(jié)水意識

　　流域水資源是有限的，它與人類的生存、生產(chǎn)、生活密切相關(guān)，因此要廣泛提倡節(jié)約用水，并且在政策和技術(shù)上采取積極的措施。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，減少耗水量大的糧食作物種植面積，適當(dāng)發(fā)展經(jīng)濟作物，大力推廣退耕還林還草和節(jié)水灌溉；慎重選擇發(fā)展工業(yè)項目，選擇用水效率和效益都比較高的企業(yè)，并注重水資源的循環(huán)利用。

　　4.2建立健全黑河流域水資源分配制度

　　應(yīng)依據(jù)《黑河干流水量調(diào)度管理辦法》《黑河干流省（區(qū)）際用水水事協(xié)調(diào)規(guī)約》以及《黑河流域取水許可制度實施細(xì)則》等有關(guān)法規(guī)進(jìn)一步協(xié)調(diào)規(guī)范黑河流域水資源分配調(diào)度。2003年，黑河流域成功實現(xiàn)了“九二”分水方案確定的分水目標(biāo)，很大程度上依賴于行政干預(yù)，而缺乏法律支持。為確保水資源的科學(xué)合理調(diào)度，應(yīng)按照國家立法程序盡快出臺《黑河流域管理條例》，將黑河水資源的合理分配與有效利用提升到法律的高度。

　　4.3加大投資力度，盡快上馬內(nèi)蒙古輸水干渠工程

　　根據(jù)水利部天津水利水電勘測設(shè)計研究院編制的《黑河正義峽水利樞紐可行性研究報告》指出，通過天然河道將8.45億m³的水量由大峂門輸至巴彥寶格德水閘（即狼心山水閘）時，水量損失（包括滲漏和蒸發(fā)）為3.11億m³，短渠至哨馬營末端以上河道段損失量為2.47億m³。內(nèi)蒙古輸水干渠工程投資7.47億元，單位節(jié)水量投資3.11元，是目前解決額濟納綠洲地下水虧缺的重要途徑。

　　4.4加大科技投入，科學(xué)合理用好現(xiàn)有水資源

　　水是時效性很強的自然資源，“九二”分水方案近期分水目標(biāo)雖已實現(xiàn)，但黑河來水時間仍受自然的控制，作物需水季節(jié)河道斷流，非需水季節(jié)河道里來水，下游地區(qū)水資源供需時間矛盾突出。因此需要加大科技投入，尋求解決上下游用水矛盾、下游用水時效等問題的方法。如何科學(xué)合理用好水資源，使其發(fā)揮更大效益，是解決綠洲地下水虧缺的長期任務(wù)。

　　5、有關(guān)地下水利用問題的探討

　　5.1關(guān)于居延海湖水排泄問題的探討

　　根據(jù)現(xiàn)有資料，我們認(rèn)為當(dāng)前的索果淖爾（東居延海）湖水是由地表水和地下水兩方面補給的，它的排泄主要是蒸發(fā)消耗。蒸發(fā)量按最大水面43.0km²計算為1.6176億m³/年。湖水靠間歇性的額濟納河水流入、降水以及孔隙潛水補給，根據(jù)鉆孔資料計算結(jié)果，越流補給0.8428億m³/年。計算公式如下：

　　Q越 = 365·F·K·Δh / M

　　式中：

　　Q越——越流補給量（m³/年）

　　F——越流補給區(qū)面積，即東居延海水域面積

　　K——隔水巖層（亞粘土層）滲透系數(shù)，經(jīng)驗值為0.01mm/d

　　Δh——同期下游孔隙承壓水與東居延海水位之差

　　M——隔水層厚度，依據(jù)鉆孔資料

　　按2003年水域面積23.9km²計算，每年天然蒸發(fā)耗水0.5億m³，若考慮地下徑流補給，每年凈補水量0.5億m³，可以維持該湖泊常年不干。穩(wěn)定湖泊水體存在，有利于湖邊水草生長，并招引鳥類，對維持綠洲有一定意義。建議盡快實現(xiàn)“九二”分水方案長期目標(biāo)，增加正義峽下泄水量和入湖水量。

　　5.2關(guān)于額濟納盆地地下水資源量的探討

　�。�1）第四系孔隙水靜儲量。計算公式為：

　　QC =F·H·a

　　式中：

　　QC ——靜儲量

　　F——含水層面積

　　H——最低水位以下含水層厚度，據(jù)鉆孔資料分層計算

　　a——含水層巖層給水系數(shù)，取經(jīng)驗值0.2

　　計算結(jié)果為3038.8億m³。

　　（2）調(diào)節(jié)儲量。調(diào)節(jié)儲量和靜儲量在地下水開采過程中起到調(diào)節(jié)和穩(wěn)定開采量的作用。計算公式：

　　Q調(diào)=F·Δh·a

　　式中：

　　Q調(diào)——調(diào)節(jié)儲量（m³/年）

　　F——第四系潛水含水層面積，依據(jù)水文地質(zhì)圖計算

　　Δh——地下水位變幅。根據(jù)觀測，平均變幅為0.40m，遠(yuǎn)離河床的戈壁為0.08m

　　a——含水巖層給水系數(shù)，取0.2

　　計算結(jié)果為7.687億m³。

　　5.3可開采水量與可動用水量

　　根據(jù)《黑河流域水資源合理開發(fā)利用》中“黑河干流水系地下水資源統(tǒng)計表”列：黑河下游沖積扇，可采資源量為6.791億m³，可動用儲量為1.767億m³。其中，可采儲量人工灌溉綠洲臨界深度按2.50m計算，天然綠洲臨界深度以1.0m計算；可動用儲量人工綠洲按3.0m計算，天然綠洲按1.5m計算，而且其開采的極限應(yīng)以黑河水年補給量位界。可開采水資源量中，東河區(qū)為2.886億m³，西河區(qū)為2.202億m³。因此，近幾年額濟納旗一批較大工業(yè)項目的上馬要充分考慮當(dāng)?shù)厮�資源條件。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2]武選民，西北黑河下游額濟納盆地地下水系統(tǒng)研究，水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2002年第1期.

　　[3]高前兆，黑河流域水資源合理開發(fā)利用，甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，1990.

　　作者簡介喬茂云，男，1961年生，1983年畢業(yè)于內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院水利系，高級工程師，一直從事水利工作.聯(lián)系地址：額濟納旗水務(wù)局，735400.電話：0483-6521636.