水利工程論文-淺析西北地區(qū)地表水與地下水之間的相互轉化關系.doc

水利工程論文-淺析西北地區(qū)地表水與地下水之間的相互轉化關系摘要：基于我國西北地區(qū)的氣候特征和水資源開發(fā)利用中存在的問題，通過分析我國西北地區(qū)水循環(huán)規(guī)律和地表水與地下水之間的相互轉化關系等，最后提出了一些重要結論和建議，供有關決策部門參考。關鍵詞：水資源總量水循環(huán)1基本概況我國西北地區(qū)，氣候干燥，水資源短缺，生態(tài)環(huán)境脆弱，但光熱資源和土地、礦產(chǎn)資源等比較豐富，屬于資源開發(fā)主導型地區(qū)。目前國土開發(fā)程度比較低，是我國后備資源最豐富、開發(fā)潛力最大的地區(qū)，充分發(fā)揮西北地區(qū)資源優(yōu)勢，加快資源開發(fā)步伐，促進社會經(jīng)濟健康、可持續(xù)發(fā)展，對21世紀我國整個國民經(jīng)濟發(fā)展具有舉足輕重的作用。然而，西北地區(qū)的水資源問題是該地區(qū)當前及未來國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的最大制約因素，已引起了國家和社會各界的特別關注。在干旱少雨的西北地區(qū)，水資源不僅是維持其社會經(jīng)濟發(fā)展的重要供水水源，而且是穩(wěn)定生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的重要因素。人類對水資源的不合理開發(fā)和利用，不僅會造成資源的大量浪費，而且會引起一系列生態(tài)環(huán)境問題。例如，對地下水的過量超采，會引起地下水位的大幅度持續(xù)下降，造成表層土壤水分含量的降低，引起植物凋萎，植被退化以至自然死亡，從而進一步加劇土地荒漠化和沙漠化的發(fā)展；而對地表水過量引用（大水漫灌等），則會導致地下水位不斷上升，引起土壤次生鹽漬（堿）化、甚至沼澤化的發(fā)生或發(fā)展。這兩種情況在西北地區(qū)是普遍存在的。在我國西北各流域的中上游地區(qū)目前大多仍采用大水漫灌等傳統(tǒng)的灌溉方式，過量引水灌溉，造成用水浪費、地下水位偏高、土壤次生鹽漬（堿）化、甚至沼澤化等現(xiàn)象；而在下游地區(qū)則存在斷流、河湖萎縮甚至消失，以及大量超采地下水的現(xiàn)象，導致地下水位持續(xù)下降、土地沙化和荒漠化等嚴峻的生態(tài)環(huán)境問題，如石羊河流域、塔里木河流域、黑河流域等。西北地區(qū)分內陸河區(qū)和外流域區(qū)，其中內陸河區(qū)面積為250.5萬km2（扣除奇普恰普、額爾齊斯河外流區(qū)），占西北地區(qū)總面積的34。這里以內陸河區(qū)為重點，內陸河區(qū)中山區(qū)面積為98.0萬km2，占其面積的39.1；平原區(qū)（盆地）面積為152.5萬km2，占其面積的60.9。內陸河全區(qū)多年平均降水量為3569.5億m3，其中山區(qū)降水量為2972.3億m3，占全區(qū)總降水量的83.3，平原（盆地）降水量597.22億m3，占全區(qū)總降水量的16.7。2水循環(huán)規(guī)律與相巨轉化關系西北內陸河流域從高山河流源頭到下游地區(qū)可劃分為：高山冰雪凍土帶、山區(qū)植被帶、山前綠洲帶和下游荒漠帶。降水主要集中在高山冰雪凍土帶和山區(qū)植被帶；山前綠洲帶和下游荒漠帶降水稀少，基本上不產(chǎn)生徑流。因此，在出山口以上的高山冰雪凍土帶和山區(qū)植被帶形成的出山口徑流基本代表了流域的水資源量。山區(qū)徑流出山口后，在天然情況下，部分洪水通過漫溢滲漏補給地下水，其余的通過河道滲漏補給河道兩側的地下水，最終消失于荒漠或終端湖泊中。在大規(guī)模開發(fā)利用的情況下，人類活動增加了中下游河道兩側徑流的側支循環(huán)，通過引地表徑流和開采地下水進行農(nóng)田灌溉，多次垂向水量交換，最終使河流水量趨于衰減，甚至干枯。隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，水資源的開發(fā)利用規(guī)模擴大和方式變化，已導致了水資源數(shù)量、質量及其時空分布和內部分配關系等發(fā)生了變化，并引起了一系列的生態(tài)環(huán)境問題。由山區(qū)到流域下游，不同區(qū)段地下水與地表水的相互轉化關系以及地下水的徑流模式亦不相同。山區(qū)地下水絕大部分以基流形式排泄，形成地表徑流進入盆地，只有占水資源總量3的山區(qū)地下水通過側向徑流補給盆地的地下水。西北地區(qū)一般河流的基徑比在2045之間，如瑪納斯河出山口為45.6，黑河出山口為34.6。出山口后由沖洪積扇的中上部河水（地表水）補給地下水，在西北內陸盆地年徑流量小于0.5億m3的河水將全部滲漏，較大的河流也有3040的滲漏，如瑪納斯河年平均滲漏量為1.38億m3，滲漏補給系數(shù)為0.4；黑河年平均滲漏量為5.27億m3，滲漏補給系數(shù)為0.26。目前大部分河流在山前出山口處建有引水渠，用于盆地的農(nóng)業(yè)灌溉，在水利程度較高的地區(qū)，渠道引水量所占比例很大，如瑪納斯河渠首引水量占河流量的3/4左右。渠道引水使天然河道流量減少，相應減少了河流入滲補給量。地下水在水力梯度作用下由沖洪積扇向沖積平原運移，在沖積扇前緣地帶，由于含水層顆粒變細，導水性變弱，形成地下水溢出帶。地下水沿溝壑以泉水形式溢出地表，匯集流入或形成河流而轉化為地表水。在西北地區(qū)泉水溢出量是下游地表水的主要補給源之一，也是維系沖洪積扇前緣綠洲帶和沖積平原下游綠色走廊的重要水源。泉域范圍內地表水的補給量減少和地下水開采量的增加，是導致泉水流量減少的根本原因。在沖洪積扇前緣以下的沖積平原，潛水含水層顆粒變細，地下水埋藏較淺，其水平徑流速度緩慢，地下水是以垂向水量交替為主。該區(qū)為大面積農(nóng)墾區(qū)，引用大量地表水灌溉，由渠系、平原水庫的滲漏和田間灌溉入滲，使該區(qū)地下水補給量較自然狀態(tài)下大得多。沖積平原地形平坦，自然河網(wǎng)不發(fā)育，地下水徑流排泄困難，使地下水位上升，甚至接近地表，潛水蒸發(fā)量增加，使地下水礦化度升高和產(chǎn)生土壤次生鹽漬化、甚至沼澤化。在天然條件下，沖積平原下游直到尾閭湖，除洪水季節(jié)外，河流量很小，甚至沒有。在洪水季節(jié)河流泄洪通過河道補給地下水，余水流入尾閭湖。正是水量不大的河水及其所轉化所形成的地下水，維系著該帶沿河兩岸的植物生存，保護著該地帶十分脆弱的生態(tài)環(huán)境。在天然條件下，內陸山區(qū)水資源通過河川徑流進入盆地后，經(jīng)多次轉化而形成地下水資源，并使盆地間地下水資源分布達到自然平衡，并維系盆地內的生態(tài)環(huán)境平衡。水資源開發(fā)利用，打破了原來的水循環(huán)規(guī)律和相互轉化平衡關系。如山前沖洪積平原或河西走廊的南盆地，由于靠近水資源的補給源，大量開發(fā)利用水資源，甚至無計劃、高消耗浪費水資源，致使進入下游平原或北盆地的水資源量大幅度的減少，無法滿足下游平原或北盆地對水資源的需求，直接威脅下游平原或盆地的經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境。典型的例子是石洋河是以犧牲民勤來發(fā)展武威；由于上游武威的大量消耗水資源，流入下游民勤的河水流量逐年減少，以致河流尾閭湖泊干枯，地下水位急劇下降，水質惡化，綠洲萎縮，棄耕面積達20多萬畝。還有黑河流域下游的額濟納旗綠洲，由于中上游經(jīng)濟規(guī)模的擴大和水資源利用技術水平較低，也出現(xiàn)同樣的情況，入境水量由8億10億m3/年下降到現(xiàn)在的3億m3/年，河流經(jīng)常持續(xù)斷流，居延海干枯，導致地下水資源的補給量也相應減少，地下水位持續(xù)下降，植被大片死亡，草場退化，沙化土地面積新增3500km2。大規(guī)模開發(fā)利用水資源，特別是渠道引水灌溉改變了地下水補、徑、排關系和時空間分布，使沖洪積扇中上部地帶地下水的補給量明顯減少，造成泉水溢出量衰減，沖洪積扇地下水可開采資源量的銳減，而中游沖積平原地下水補給明顯增加，造成潛水位持續(xù)上升，蒸發(fā)量加大，發(fā)生土壤次生鹽漬化。流域下游由于來水量減少，地下水補給量減小，導致植物消亡，土壤沙化等。3水資源量核算與分析根據(jù)“九五”國家科技攻關的有關研究成果，西北地區(qū)水資源總量為2304.4億m3，其中地表水資源量為2164.8億m3，地下水資源量為1034.6億m3，地表水與地下水的重復量為895.0億m3。分省和流域的具體評價結果，列于表1中。從表1中可以看出，西北地區(qū)地表水與地下水資源之間的重復量是比較大的，分別占地表水和地下水資源量的41、87。其中寧夏地表水與地下水資源的重復量分別占地表水和地下水資源量的287、93；而內蒙古西部地表水與地下水資源的重復量分別占地表水和地下水資源量的48、17。從流域角度分析可看出，西南諸河片地表水與地下水資源的重復量占地下水資源量的百分比最大，為100；長江片次之，為99；內陸片最小，為83。綜上分析表明