论西北地区地下水的开发利用与保护(1)程力学

摘要：本文通过分析西北地区的水资源时空分布特点和水循环特点、地下水开发利用现状以及开发利用中出现的生态环境问题，总结了西北地区多年来水资源开发利用的成功经验和失败教训，提出今后地下水资源合理开发利用的几点建议：即提高社会对西北地区地下水的认识，适度增大地下水开采；充分发挥地下水的一态环境调节作用，水资源开发与生态环境保护并举；遵循地表水与地下水的多次相互转化规律，提高水资源总体利用率；水资源开发利用与水资源涵养相结合；加强西北地区地下水的调查与研究。

关键词：地下水情 利用 保护 建议 西北地区

　　西北地区目前经济发展相对落后于全国水平，人均国民经济产值2043元，为全国平均的3/4，粮食平均产量5415kg/hm²，占全国34%的土地面积所生产的粮食只占全国7.4%^［1］。西北地区可供开发的耕地资源丰富，后备耕地面积3.25亿hm²，占全国后备耕地面积的64%，其中宜耕地819万hm^2[1]，发展农业在提高单产和扩大耕地面积两方面都很有潜力。

　　西北地区矿产资源丰富，种类多，储量大，已发现矿种130多种，其中已探明储量居全国第一的有30种，储量占全国1/2的有12种。煤炭资源20000亿t，占全国的34%.仅新疆维吾尔自治区石油储量就达200～400亿t，天然气储量达30000亿m³，水力资源达8517.7万kW^[2]。

　　西北地区气候干旱，降水稀少，蒸发量大，产水量少，水资源平均只有5.3万m³/km²，不足全国平均数的1/5。降水和地表水时空分布极度不均，降水量分布总体上自南东的1200mm向西北逐渐减少为200mm左右，同时受高程和地形制约，具有明显的垂直分带性，降水主要分布于山区，山区降水量可达300～700mm，甚至更高。一部分降水在高山堆积成冰川积雪，西北冰川面积达2.8万km²，储水量28.5亿m³，积雪储水约361亿m^3[3]。这些固体水库是平原区水资源的重要补给来源，同时对水资源的时空调节起到一定作用。而平原区降水量大都只有100～200mm，盆地中心降水一般小于50mm，而蒸发量达1000～3500mm，干旱指数可大于50以上，成为极度干旱区，因此形成山区的“湿岛”与平原的“干盆”相间分布的格局。降水分布明显制约着水资源的区域分布，地下水资源各地贫富状况相差极大，这与降水、地形及地面水文网密切相关。东部外流区地下水资源模数平均为5.9万m³／km²·a，西部内陆区地下水资源平均模数为3.03万m³／km²·a^[4]。现就今后西北地区地下水的研究、调查、利用和保护问题谈几点认识，供商榷。

1 提高社会对西北地区地下水的认识，适度增大地下水开采

　　地下水以其分布广、蒸发消耗少、储存量大、调节能力强、不易被污染、供水保证程度高等优点倍受世人重视。世界干旱区国家均以地下水作为主要供水水源，像非洲、哈萨克斯坦、中东、美国亚利桑那州、澳大利亚等地区和国家地下水开发利用程度一般在60%以上。以色列修建地下水库，实施地表水和地下水联合调度的有效管理成为干旱区水资源科学利用的典范。

　　西北地区水资源的利用，还处于高耗低效阶段，目前还主要以利用地表水为主，地表水的利用率已达到60%以上，而地下水的利用程度却很低，这与西北地区经济实力不足、开发技术相对落后有关。西北地区地下水平均利用程度仅有26.45%，其中内陆区为20.29%，外流区为42.49%^[4]，远远低于其他干旱区国家地下水的开采程度，总体来说地下水开采潜力尚较大。西北地区不少极度干旱地区，地表无径流，降水小于50mm，有的甚至小于10mm,这些地区地下水是人们赖以生存的唯一水源。新兴的位于沙漠地带的石油工业，供水也只能靠地下水。西北地区经济正在崛起，城市迅速发展，对水的需求不但数量上不断增加，而且保证程度的要求也越来越高，客观上要求地下水在未来的供水中扮演重要的角色。特别需要指出的是，关于西北地区中新生代盆地内的白垩系、第三系、第四系深层承压含水层中的地下水的可利用价值，目前在国内还未引起足够的重视，甚至还存在争议。埋藏较深的承压水，补给条件差，地下水在含水层中的滞留时间达1～2万年左右，因此开采深　层承压水主要消耗的是储存量。国际经验证明深层承压水不但可以利用，而且可以持续利用，世界上许多干旱区国家开发利用的主要是深层承压水，有的已经有几十年，甚至近百年的历史。美国亚利桑那州，60年中在该区各含水层中共* 沙*2250亿m³的地下水，其中90%为深层承压水；澳大利亚大自流盆地中20世纪内已* 沙*350亿m³以上的深层承压水^[5]。我国西北地区地下水总储存量约17.5亿m³，有计划地利用这部分储存量对于满足城市、工业对水的需求增长，以及解决一些极度干旱区的饮水问题有重大的现实意义。

　　1996年原地质矿产部实施的“西北特别找水计划”在西北许多干旱缺水地区打出了深层承压淡水，如新疆维吾尔自治区罗布泊东缘阿奇克谷地钾盐矿区；塔里木盆地沙漠中的塔中KT₁井；陕西省乾县旱塬；甘肃省平凉山区的甘沟、鸭儿沟、景泰、腾格里沙漠边缘；宁夏回族自治区的盐池、固原、中宁等地先后打出了36眼深井。在深层承压水开发利用方面，应该吸取国际上的成功经验，采取即积极又谨慎的态度，在开采实践中研究和总结开采布局和采控制量，并结合经济发展需求，采取适当的开采决策方案，随着西北地区经济实力的增强和开采技术水平的提高，末来深层地下水的开发必然会有较大的发展。

2 充分发挥地下水的生态环境调节作用，水资源开发与生态环境保护并举

　　潜水和土壤水是地球表面联系岩石圈、生物圈、大气圈的纽带，潜水埋藏深度、潜水矿化度、包气带岩性、包气带含水量、包气带含盐量是直接关系植被生长的生态环境指标。潜水的合理利用可以改善生态环境，不合理利用也可以破坏生态环境。目前西北地区存在的植被退化、土地沙化、土壤盐渍化均与地下水的利用密切相关。

　　西北地区的银川平原、关中盆地、河西走廊、柴达木盆地、准噶尔盆地和塔里木盆地都有盐渍化土地分布，盐渍化面积占全国的1／3.原因是渠灌区灌溉定额高，高者达15000～24000m³/hm²，而地下水开采利用却很少。实践经验表明，将纯渠灌区逐渐改造成井渠结合灌区，区，增加地下水的开采，将地下水位降到2～2.5m以下，就可以减少地下水蒸发，抑制盐分在土壤表层积累，这是根治土壤盐碱化的最主要措施。同时采融约用水措施，降低灌溉定额，调节部分地表水量增加对下游的供水，这既改善了灌区的生态环境，又改善了下游的生态环境。

　　植被退化、土地沙化等生态环境退化的直接原因之一是表层土壤干燥化。植被生长状况与地下水埋深有关，这是因为植物生长与其根系层的土壤含水量有关，地下水埋深和毛细最大上升高度决定了包气带垂直剖面的含水量分布。西北地区开发利用地下水必须考虑控制一定的地下水位埋深，不能象东部地区那样过于强调夺取地下水蒸发量，应该保证适当的生态用水，尤其在绿洲边缘、沙漠边缘地带更要注意这点。根据以往对西北地区野生生态系统的调查研究，要维持野生生态系统平衡，乔木、灌木分布区，潜水埋深不能大于7～8m，而草甸分布区潜水埋深不能大于2～3m.否则，必然会导致植被退化，生态环境恶化。

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