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地下水資源前景與環(huán)境治理范文

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0引言

塔拉灘地區(qū)位于共和盆地西南部,距海南州共和縣城約3.0km由于灘地的地表水匱乏,地下水未開發(fā)利用,塔拉灘地區(qū)居民人畜飲水及農灌水均來源于低于灘地帶200余米黃河抽取,而地下蘊藏有豐富的地下水資源沒有利用,生態(tài)環(huán)境卻因缺水而不斷惡化、土地嚴重沙化、草原不斷退化,合理開發(fā)利用地下水資源已迫在眉睫,塔拉灘地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理和改造已刻不容緩。

1地下水形成的自然條件

1.1地理位置

塔拉灘位于群山環(huán)抱的共和盆地中部黃河左岸,平面上呈東寬西窄的“葫蘆”狀北北西向展布,南北長約25km,東西寬約66km,面積約1.38萬km2。地勢上以3°~10°的坡降自北西向東南傾斜,至最低處的龍羊峽水庫水面海拔高度僅為2574m。涉及共和縣7個鄉(xiāng)9個行政村、有人口21885人,有草地面積208843hm2,耕地面積662hm2,牲畜存欄25.3萬頭(只)。因受嚴重缺水條件限制,經濟發(fā)展相對滯后,鐵蓋鄉(xiāng)全鄉(xiāng)人均純收入僅為1000元左右,受氣候環(huán)境條件的影響,塔拉灘地區(qū)風沙大,生態(tài)環(huán)境惡化,環(huán)境治理用水也異常緊缺。

1.2氣象及水文條件

塔拉灘地區(qū)具有日照強烈、冬寒夏涼、日溫差較大、降水集中、干旱少雨、風沙大、無絕對無霜期、氣溫低、冷熱劇變等特點。盆地多年平均氣溫1℃~5.2℃,多年平均降水量為310.5mm,多年平均蒸發(fā)量1751.4mm,一般風速9m/s~10m/s,最大風速12.3m/s~18.3m/s。共和盆地干旱少雨,自然條件較差,導致地表水系不甚發(fā)育,區(qū)內主要有三大水系:1)沙珠玉河發(fā)源于盆地西部的阿拉丘一帶,匯水總面積5703km2,全長95km,由泉水匯集而成,自西向東注入達連海湖,沙珠玉河多年平均徑流量16232×104m3。2)恰卜恰河是黃河一級支流,河流長約70km,流域面積817km2。山口處測得瞬時流量0.483m3/s,出山后2km~3km即滲入地下,轉化為地下水,至上再次溢出,轉為地表水,年徑流量達2828.78×104m3/年,最終流入黃河。3)黃河發(fā)源于巴顏喀拉山北麓山區(qū),龍羊峽壩址斷面的多年平均流量為640m3/s,總徑流量202×108m3/年。

1.3地質及水文地質條件

1.3.1地形地貌及地層條件灘地由一塔拉、二塔拉、三塔拉組成,塔拉臺表部地形平坦開闊,三個塔拉由北而南從低級到高級呈階梯狀排列,東西向自山區(qū)至平原區(qū)由高到低,灘地帶高出黃河400余米,灘地東緣的黃河谷地形呈多級階地,其中Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ級階地已被龍羊峽水庫淹沒。共和盆地在第四紀早~中更新世內陸沉積環(huán)境中,堆積了厚達300m~1000m的松散堆積物,下部為一套早更新統(tǒng)亞粘土、亞砂土、中粗砂、粉細砂地層,表部覆蓋了上更新統(tǒng)亞砂土、亞粘土、砂礫石、中粗砂、中細砂層,為盆地第四系孔隙水的賦存運移創(chuàng)造了良好空間。

1.3.2地下水的形成與分布具獨立補徑排水文地質系統(tǒng)特征的共和盆地地下水,嚴格受控于地質構造、地層巖性及地貌環(huán)境背景條件。灘地西部及北部的基巖山區(qū)是灘地地下水的補給區(qū),廣大灘地帶富含豐富的埋藏深、分布較廣的松散巖類孔隙半承壓、承壓水。共和西盆地是一個半封閉的盆地,南北山區(qū)是地下水的形成區(qū),以大氣降水補給為主。而山前平原和盆地中央是地下水的徑流排泄區(qū),地下水以徑流為主,黃河谷地則是盆地地下水的主要排泄區(qū)。

1.3.3地下水的補徑排條件

(1)灘地地下水來源于灘地周邊基巖山區(qū),周邊基巖山區(qū)是灘地地下水的補給區(qū)。盆地北部的青海南山和南部的河卡南山,由于山區(qū)基巖裸露,構造、風化裂隙發(fā)育,地形陡峭,大氣降水迅速匯集溝谷或滲入基巖裂隙中,減少了水分的蒸發(fā),有利于地表水和地下水的形成。另外山區(qū)氣溫低,降雪時間長達5個月,大量積雪于4月份融化,集中補給地下水,有利于地下水的形成。基巖裂隙水又以泉的形式排泄于溝谷中匯成地表徑流,在出山口后大量滲入地下,形成第四系松散巖類孔隙潛水。大氣降水形成山區(qū)地表水和地下水,它們是盆地地下水的主要補給來源,因此山區(qū)是地下水的補給區(qū),山區(qū)溝谷是盆地地下水的補給通道。

(2)山前傾斜平原和盆地中央是地下水的徑流區(qū)。無論是潛水、承壓水或半承壓水都是接受山區(qū)溝谷地下徑流的補給和山區(qū)地表徑流出山口后迅速入滲補給。其中盆地西部地區(qū),山前傾斜平原地下水徑流補給盆地中央帶為半承壓水,新哲農場以西,由于斷裂及背斜的阻水作用,地下水位抬高,并形成大片沼澤、濕地,一部分地下水消耗于蒸發(fā),另一部分地下水以泉的形式泄出地表形成泉集河,排泄于沙珠玉河中;南北山前傾斜平原地下水在山前斷裂帶附近形成地下跌水,補給盆地中央帶地下水;沙珠玉河也從上游至下游由排泄地下水逐漸變?yōu)檠a給地下水;盆地東部地區(qū),地下水主要接受西部鄰區(qū)半承壓水向東徑流補給、沙珠玉河的側向補給和山區(qū)地表水的滲入補給,并于恰卜恰河轉彎處及黃河左岸溢出地表,分別排泄。

(3)黃河谷地是地下水排泄區(qū)。由于黃河深切,使共和盆地成為外泄盆地,共和西盆地上更新統(tǒng)含水層受黃河強烈切割影響,含水層直接裸露,地下水在黃河Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ級階地前緣形成階梯狀泄出帶。

2地下水資源評價及開發(fā)利用前景

2.1地下水資源評價據(jù)前人資料,利用泉水泄出量統(tǒng)計法,武雷村黃河左岸—沙有村一帶測得恰卜恰河谷右岸泉水泄出量Q1=6.68×104m3/d,拉干峽—武雷村黃河左岸測得泉水泄出量Q2=21.58×104m3/d,二者之和即為整個塔拉灘地區(qū)地下水天然徑流量的主值,Q泄=Q1+Q2=28.26×104m3/d,由于龍羊峽水庫的蓄水,部分泉水溢出點成為淹沒區(qū),2008年4月~6月測得塔拉灘地區(qū)東緣黃河左岸泉水總流量為15.571×104m3/d。恰卜恰河谷右岸泉水泄出量為5650.34m3/d,占整個塔拉灘地區(qū)泉水泄出量的3.63%,一塔拉地區(qū)東緣黃河左岸測得泉水流量2.702×104m3/d,占整個塔拉灘泉水總流量的17.35%,即一塔拉地區(qū)地下水天然徑流量的主值為2.702×104m3/d,二塔拉地區(qū)東緣黃河左岸測得泉水流量7.852×104m3/d,占整個塔拉灘泉水總流量的50.53%,三塔拉地區(qū)東緣黃河左岸測得泉水流量5.017×104m3/d,占整個塔拉灘泉水總流量的32.22%。塔拉灘地區(qū)地下水水化學類型為HCO3•Cl•SO4—Na•Ca型或Cl•SO4—Na•Ca型或Cl•HCO3—Na•Ca型水,呈無色、無味、無嗅,透明,礦化度小于1.0g/L,水質達到人畜飲用及工農業(yè)用水水質標準。

2.2地下水的開發(fā)利用前景

塔拉灘地區(qū)由于地下水位埋深較大,交通不便,主要為農牧民居住,基本上沒有開采地下水,地下水處于天然狀態(tài)。鐵蓋鄉(xiāng)位于黃河左岸塔拉臺上,塔拉臺高出黃河約300m~400m,目前鐵蓋鄉(xiāng)居民飲用水靠從恰卜恰河谷采用泵站提水解決,農灌用水依靠從黃河采用三級泵站提灌解決。鐵蓋鄉(xiāng)全鄉(xiāng)人均純收入僅為1000元左右,沒有能力負擔高昂的水費,因此大部分費用均由政府承擔,每年政府需要耗費大量的財力解決鐵蓋鄉(xiāng)的人畜飲用水及灌溉用水問題。而當?shù)氐牡叵滤宦裆?00m,水位高出黃河200m,開采塔拉灘地下水資源意味著可少做200m提水的無用功,還不包括泵站在運行過程中的成本及維護費用。因此合理開采地下水資源可極大的降低取水成本、減少黃河泵站運行成本及維護費用、減輕政府的經濟負擔,所以塔拉灘地區(qū)地下水的開發(fā)利用已勢在必行。塔拉灘地區(qū)東緣黃河左岸地下水總排泄量達15.571×104m3/d,這個排泄量可近似認為是地下水天然徑流量,恰卜恰河河谷右岸地下水泄出量為5650.34m3/d,一塔拉地下水排泄量為2.7×104m3/d,二塔拉地下水排泄量為7.85×104m3/d,三塔拉地下水排泄量為5.017×104m3/d。這些地下水泄出量可近似作為允許開采量的極限值,則一塔拉地區(qū)允許開采量為2.702×104m3/d,二塔拉地區(qū)允許開采量為7.852×104m3/d,三塔拉地區(qū)允許開采量為5.017×104m3/d。目前,僅在一塔拉馬漢臺一帶有少量機井開采地下水,開采量不足2000m3/d,其余地段地下水處于天然狀態(tài),故塔拉灘地區(qū)地下水開采潛力巨大。地下水的開采方式為機井,抽水設備為深井潛水電泵。開采井宜垂直地下水流向布置。一塔拉地下水埋深100m~150m左右,含水層巖性主要為下更新統(tǒng)河湖相粗砂、中細砂,布井間距1.0km~1.5km,井徑325mm~377mm,井深300m~400m,單井涌水量600m3/d~2000m3/d;二塔拉地下水埋深180m~250m左右,含水層巖性主要為下更新統(tǒng)河湖相中砂、細砂,布井間距0.8km~1.2km,井徑325mm~377mm,井深500m~700m,單井涌水量在1000m3/d~3000m3/d;三塔拉地下水埋深300m~380m左右,含水層巖性為早更新世河湖相中細砂,水位埋深大,開發(fā)利用成本較大,建議開采河卡灘地下水向三塔拉地區(qū)輸水,或加大二塔拉地區(qū)的開采量向三塔拉輸水。

2.3地下水開發(fā)利用對生態(tài)環(huán)境的影響程度

塔拉灘泉水泄出量15.571×104m3/d,黃河在龍羊峽壩址多年平均流量5529.6×104m3/d,泉水泄出量僅占河水流量的0.307%,開采塔拉灘地下水對龍羊峽水庫基本上沒有影響。開采塔拉灘地下水,對黃河岸邊的泉水有明顯的影響,對由泉水形成的小湖泊影響較大,可能存在泉水斷流及小湖泊干枯現(xiàn)象。由于泉水及湖泊均位于龍羊峽庫區(qū)的沙漠化地區(qū),少量泉水斷流及小湖泊干枯對生態(tài)環(huán)境影響不大。塔拉灘地下水的開采會造成泉水流量的減小,在泉口附近生長的植被減少或消失,形成土地沙化,但泉口植被原本就很稀少,因而土地沙化基本可忽略不計。塔拉灘地區(qū)地下水位埋深100m~300m,現(xiàn)有旱生植被對地下水沒有依賴性,因而開采地下水對塔拉灘地區(qū)植被影響甚微,僅對泉口泄出帶的植被有較大影響,從地面測繪的調查結果來看,黃河岸邊泉水泄出帶多為沙化嚴重地區(qū),泉水泄出量的減少不會產生更嚴重生態(tài)環(huán)境的問題。現(xiàn)狀條件下塔拉灘沙漠化處于擴展狀態(tài),草場退化加劇,水土流失嚴重。塔拉灘上現(xiàn)有的植被與地下水位埋深沒有絲毫關系,地下水合理開采不會對現(xiàn)有植被造成危害,同時由于地下水的開采利用灌溉可有效的加強塔拉灘植被的生長,防止土地沙化的擴展,減少水土流失。通過對1985年~2006年的共和盆地牧草生長氣象因素分析,除了氣溫因素對牧草的生長起著決定性作用外,降雨量對牧草的生長也起著重要的作用,也就是說水對植被的生長有著至關重要的作用,合理的利用地下水資源可極大的改善塔拉灘地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。塔拉灘地區(qū)土地沙化缺水,而地下卻蘊藏著豐富的地下水,水位高出黃河水100m~200m,就地開采地下水可節(jié)省大量的電力資源,同時開采地下水并加以開發(fā)利用可避免大量的水資源白白流失。綜上所述,開采塔拉灘地下水資源不僅不會造成生態(tài)環(huán)境的惡化,而且可以節(jié)約大量生產成本,解決人畜飲水困難,可在改善生態(tài)環(huán)境的同時加快塔拉灘的合理開發(fā)利用。

3塔拉灘地區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及治理措施

3.1生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

塔拉灘總面積為2136km2,海拔2600m~3200m之間。因受缺水條件限制,土地利用率較低,經濟發(fā)展相對滯后,鐵蓋鄉(xiāng)全鄉(xiāng)人均純收入僅為1000元左右,受氣候環(huán)境條件的影響,區(qū)內風沙大,生態(tài)環(huán)境惡化,環(huán)境治理用水特別緊缺。塔拉灘地區(qū)土壤類型為栗鈣土、輕壤或沙壤。土層厚度在40cm~60cm的約占60%,100cm左右的土層不足1/3,這種土壤一旦失去植被的保護,在強風的侵蝕下極易遭風蝕,造成沙漠化及水土流失。塔拉灘原生植被優(yōu)勢種為克氏針茅、紫花針茅、青海固沙草、岌岌草、扁穗冰草、細葉苔草等。由于氣候溫暖干旱,草地沙化、退化,草群的牧草種類單純,以旱生叢生禾草克氏針茅、岌岌草、青海固沙草為優(yōu)勢種,伴生種有細葉苔草、針茅、賴草、早熟禾、火絨草、一裂委陵菜、多裂委陵菜等牧草。塔拉灘生態(tài)環(huán)境惡化主要表現(xiàn)在四個方面:1)沙漠化處于擴展狀態(tài)。2)草場退化加劇。3)水土流失日趨嚴重。4)草原鼠害猖獗,毒雜草危害嚴重。

3.2生態(tài)環(huán)境治理的措施

治理的主要措施:1)治理的核心是解決水的問題,興建水利設施,建立草原灌溉系統(tǒng),實施打井取水、建池蓄水和節(jié)約用水制度,充分利用得天獨厚的地下水資源進行植樹種草、防沙固沙治理工程建設。2)做好休牧育草工程,切實抓好草地退牧休牧育草工程。3)通過營造防護林、水土保持林、林田防護林網和實施草地圍欄。4)加強退化的草場治理,培育和引進適合塔拉灘地區(qū)氣候特點的耐寒、耐旱經濟林木與優(yōu)良牧草種植,實施人工種草、飛播種草、圍欄封育等措施。5)應建立健全水資源監(jiān)測系統(tǒng),做到科學用水、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一規(guī)劃,提高用水效率,加強節(jié)約用水新觀念,樹立保護水資源思想意識,使水資源系統(tǒng)維持一種良性循環(huán)狀態(tài),以達到水資源永續(xù)利用的目的。

4結語

(1)塔拉灘地區(qū)賦存有較豐富的松散巖類孔隙水。地下水的補給來源主要是西部鄰區(qū)半承壓水向東的徑流補給以及沙珠玉河的側向補給,其次為山區(qū)地表水的滲漏補給和南部阿讓山地下水少量的側向補給;徑流區(qū)為沙珠玉河至塔拉灘東緣之間;排泄區(qū)為塔拉灘東緣黃河左岸及東北緣的恰卜恰河拐彎處,大部分以泉的形式、少部分以地下暗流的形式排泄于黃河及恰卜恰河中。塔拉灘地區(qū)賦存有較豐富的松散巖類孔隙水,含水層為第四系早更新世河湖相中細砂層,地下水類型為承壓、半承壓水。

(2)地下水的開發(fā)利用前景廣闊。據(jù)泉水泄出量調查結果:塔拉灘地區(qū)前緣地下水泄出量為15.571×104m3/d,其中恰卜恰河谷為5650.34m3/d、一塔拉地區(qū)2.7018×104m3/d、二塔拉地區(qū)7.852×104m3/d、三塔拉地區(qū)為5.017×104m3/d。各地段天然資源也可近似看作允許開采量的極限值,可以利用機井開采地下水,各地段地下水水質均符合國家生活飲用水衛(wèi)生標準,適宜人畜飲用及工農業(yè)用水。3)塔拉灘地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設和改造措施。塔拉灘地區(qū)存在沙漠化處于擴展迅速和土地沙化嚴重、草場退化加劇、水土流失日趨嚴重、草原鼠害猖獗、毒雜草危害嚴重,加強塔拉灘地區(qū)草原環(huán)境建設改造已經刻不容緩了。

需加強如下幾點:a.地下水資源合理開發(fā)利用,進行防沙固沙治理工程建設;b.通過營造防護林、水土保持林、農田防護林網和實施草地圍欄;c.加強退化的草場治理,采取人工種草植樹等措施,改善共和盆地的生態(tài)環(huán)境狀況。

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