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(zhuǎn)化關(guān)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(zhuǎn)化關(guān)系摘要：基于我國(guó)西北地區(qū)的氣候特征和水資源開(kāi)發(fā)利用中存在的問(wèn)題，通過(guò)分析我國(guó)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(zhuǎn)化關(guān)系等，最后提出了一些重要結(jié)論和建議，供有關(guān)決策部門參考。關(guān)鍵詞：水資源總量水循環(huán)1基本概況我國(guó)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(kāi)發(fā)主導(dǎo)型地區(qū)。目前國(guó)土開(kāi)發(fā)程度比較低，是我國(guó)后備資源最豐富、開(kāi)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(shì)，加快資源開(kāi)發(fā)步伐，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康、可持續(xù)發(fā)展，對(duì)21世紀(jì)我國(guó)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有舉足輕重的作用。然而，西北地區(qū)的水資源問(wèn)題是該地區(qū)當(dāng)前及未來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的最大制約因素，已引起了國(guó)家和社會(huì)各界的特別關(guān)注。在干旱少雨的西北地區(qū)，水資源不僅是維持其社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(duì)水資源的不合理開(kāi)發(fā)和利用，不僅會(huì)造成資源的大量浪費(fèi)，而且會(huì)引起一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。例如，對(duì)地下水的過(guò)量超采，會(huì)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(jìn)一步加劇土地荒漠化和沙漠化的發(fā)展；而對(duì)地表水過(guò)量引用（大水漫灌等），則會(huì)導(dǎo)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(guó)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(guò)量引水灌溉，造成用水浪費(fèi)、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(dǎo)致地下水位持續(xù)下降、土地沙化和荒漠化等嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問(wèn)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(nèi)陸河區(qū)和外流域區(qū)，其中內(nèi)陸河區(qū)面積為250.5萬(wàn)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(nèi)陸河區(qū)為重點(diǎn)，內(nèi)陸河區(qū)中山區(qū)面積為98.0萬(wàn)km2，占其面積的39.1；平原區(qū)（盆地）面積為152.5萬(wàn)km2，占其面積的60.9。內(nèi)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(zhuǎn)化關(guān)系西北內(nèi)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(guò)漫溢滲漏補(bǔ)給地下水，其余的通過(guò)河道滲漏補(bǔ)給河道兩側(cè)的地下水，最終消失于荒漠或終端湖泊中。在大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的情況下，人類活動(dòng)增加了中下游河道兩側(cè)徑流的側(cè)支循環(huán)，通過(guò)引地表徑流和開(kāi)采地下水進(jìn)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(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水資源的開(kāi)發(fā)利用規(guī)模擴(kuò)大和方式變化，已導(dǎo)致了水資源數(shù)量、質(zhì)量及其時(shí)空分布和內(nèi)部分配關(guān)系等發(fā)生了變化，并引起了一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)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(zhuǎn)化關(guān)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(jìn)入盆地，只有占水資源總量3的山區(qū)地下水通過(guò)側(cè)向徑流補(bǔ)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(bǔ)給地下水，在西北內(nèi)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(bǔ)給系數(shù)為0.4；黑河年平均滲漏量為5.27億m3，滲漏補(bǔ)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(yīng)減少了河流入滲補(bǔ)給量。地下水在水力梯度作用下由沖洪積扇向沖積平原運(yùn)移，在沖積扇前緣地帶，由于含水層顆粒變細(xì)，導(dǎo)水性變?nèi)酰纬傻叵滤绯鰩?。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(zhuǎn)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(bǔ)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(nèi)地表水的補(bǔ)給量減少和地下水開(kāi)采量的增加，是導(dǎo)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(xì)，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(kù)的滲漏和田間灌溉入滲，使該區(qū)地下水補(bǔ)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(méi)有。在洪水季節(jié)河流泄洪通過(guò)河道補(bǔ)給地下水，余水流入尾閭湖。正是水量不大的河水及其所轉(zhuǎn)化所形成的地下水，維系著該帶沿河兩岸的植物生存，保護(hù)著該地帶十分脆弱的生態(tài)環(huán)境。在天然條件下，內(nèi)陸山區(qū)水資源通過(guò)河川徑流進(jìn)入盆地后，經(jīng)多次轉(zhuǎn)化而形成地下水資源，并使盆地間地下水資源分布達(dá)到自然平衡，并維系盆地內(nèi)的生態(tài)環(huán)境平衡。水資源開(kāi)發(fā)利用，打破了原來(lái)的水循環(huán)規(guī)律和相互轉(zhuǎn)化平衡關(guān)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(bǔ)給源，大量開(kāi)發(fā)利用水資源，甚至無(wú)計(jì)劃、高消耗浪費(fèi)水資源，致使進(jìn)入下游平原或北盆地的水資源量大幅度的減少，無(wú)法滿足下游平原或北盆地對(duì)水資源的需求，直接威脅下游平原或盆地的經(jīng)濟(jì)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(lái)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(zhì)惡化，綠洲萎縮，棄耕面積達(dá)20多萬(wàn)畝。還有黑河流域下游的額濟(jì)納旗綠洲，由于中上游經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大和水資源利用技術(shù)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(dǎo)致地下水資源的補(bǔ)給量也相應(yīng)減少，地下水位持續(xù)下降，植被大片死亡，草場(chǎng)退化，沙化土地面積新增3500km2。大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用水資源，特別是渠道引水灌溉改變了地下水補(bǔ)、徑、排關(guān)系和時(shí)空間分布，使沖洪積扇中上部地帶地下水的補(bǔ)給量明顯減少，造成泉水溢出量衰減，沖洪積扇地下水可開(kāi)采資源量的銳減，而中游沖積平原地下水補(bǔ)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(lái)水量減少，地下水補(bǔ)給量減小，導(dǎo)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(guó)家科技攻關(guān)的有關(guān)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(fù)量為895.0億m3。分省和流域的具體評(píng)價(jià)結(jié)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(fù)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(fù)量分別占地表水和地下水資源量的287、93；而內(nèi)蒙古西部地表水與地下水資源的重復(fù)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(fù)量占地下水資源量的百分比最大，為100；長(zhǎng)江片次之，為99；內(nèi)陸片最小，為83。綜上分析表明