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1、黄河流域地下水资源、主要环境地质问题及对策建议 石建省张发旺秦毅苏李瑞敏叶浩(中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北正定)刘祖植安立忠(陕西地调院,西安)裴捍华郭振中(山西地调院,太原)赵云章(河南地调院,郑州)王彦俊(山东地调院,青岛)摘要本文在重新汇总黄河流域地下水资源量的基础上,提供黄河流域天然补给资源总量为453.54亿 m3/a,其中淡水为403.51亿m3/ a,微咸水补给约 50.03亿m3/a。可开采资源总量为212.24亿 m3/a,其中淡水为182.42亿m3/ a,微咸水约 29.82亿m3/a。总结分析了黄河流域主要环境地质问题的发展趋势,提出了水资源利用方面的一系
2、列宏观对策建议。关键词地下水资源环境地质对策黄河流域1 黄河流域地下水资源及开发利用黄河是我国的第二大河,源于青海省巴颜喀拉山北麓,流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东9省(区),从山东省垦利县注入渤海,干流全长5464km ,流域面积75.2万km2(含闭流区),流域人口9781万人。黄河多年平均径流量为580亿m3/a ,相当于长江径流量的1/20,在全国7大江河中属第四位,具有水少、沙多、时空分布不均匀和多年连续枯水等特点,水资源匮乏,生态环境脆弱。黄河水资源对黄河流域各省的经济发展起着支撑作用。地下水资源由于水量稳定,水质好,易于就地开采等特点,对流域的开发有着重
3、要的作用。有的城市地下水是唯一的可利用水源,因此查清地下水资源有着十分重要的意义。1.1黄河流域地下水资源黄河流域地下水资源计算主要是参与现代水循环可以再生的,且与大气降水循环交替密切相关的地下水,对年龄较老的深层承压水有待以后深入研究。经计算全流域地下水天然补给资源量,淡水为403.51亿 m3/a ,微咸水补给约 50.03亿m3/a。可开采资源量淡水为182.42亿m3/a ,微咸水约29.82亿m3/a(见表1、表2)。根据地下水所赋存的含水层性质可分为孔隙水、岩溶水和裂隙水等类型。黄河流域地下水天然补给量中,孔隙水的数量为 118.67 亿m3/a,岩溶水为 36 .52亿 m3/a
4、 ,裂隙水为226.32亿m3/a。可开采资源中,孔隙水的数量为87.93亿m3/a,岩溶水为 33.77亿m3/a,裂隙水为60 .71亿m3/a 。中国地质调查局国土资源大调查地质调查项目资助第一作者:石建省,男, 1962年生,研究员,博士,主要从事区域环境地质、黄土基础和应用研究,邮编:050803地球学报第 21卷第 2 期 ACTA GEOSCIENTIA SINICA Vo1.21 No.22 0 0 0年 5月 Bulletin of the Chinese Academy of Geological Sciences May 2 0 0 0表 1黄河流域地下水资源统计表(按流
5、域区段)Table1Statistics of groundwaterresources invarious parts of theHuamgheRiver valley流域区段 天然补给资源/亿m3a -1 可开采资源量/亿m3a-1淡水 微咸水 淡水 微咸水上游(河口镇以上干流区间) 187.81 34.13 40.78 21.38中游(河口镇-花园口干流区间) 172.33 12.78 102.21 6.99下游(花园口-黄河口干流区间) 31.52 2.12 31.27 1.18黄河流域合计 391.66 49.03 174.26 29.55闭流区 11.85 1.00 8.15 0
6、.27总计(黄河流域合计+闭流区) 403.51 50.03 182.42 29.82表 2沿黄河流域各省区、各平原或盆地地下水资源统计表Table2Statistics of groundwater resources in various provinces and autonomous regions and in variousplains orbasins along theHuanghe River valley区域 天然补给资源量/亿m3a -1 可开采资源量/亿m3a-1淡水 微咸水 淡水 微咸水省(区)青海 95.03 - 5.86 -四川 21.50 - - -甘肃 40.
7、88 4.16 10.41 -宁夏 14.71 8.54 12.25 7.83内蒙 47.11 24.31 31.07 13.74陕西 13.34 10.84 36.09 6.96山西 57.99 - 37.96 -河南 35.42 2.18 32.35 1.29山东 17.63 - 16.43 -合计 403.51 50.03 182.42 29.82平原银川平原 11.87 7.53 10.03 6.90呼包平原 8.81 24.31 4.98 13.52下游平原 15.60 2.11 16.49 -盆地关中盆地 31.81 8.11 29.95 -太原盆地 7.93 6.56临汾盆地 6
8、.26 4.59运城盆地 4.10 3.421.2黄河流域地下水资源和开发利用现状1.2.1水资源的利用量黄河是西北和华北地区的重要水源,黄河不仅需要供给流域内经济和社会发展对水资源的需求,还需向华北地区供水。同时,还必须保留必要的排沙入海的水量。根据1997年“中国水资源公报”黄河流域的总供水量为 404.59亿m3/a,其中地表水为268.51亿m3/a,地下水为134.23亿m3/a,地下水供水量占总供水量的33.7 % 。从1998年黄河流域的用水量统计表中可以看出,地下水的利用量与 1997 年相比减少了5.16亿m3 ,但占总用量的比例基本是一致的(32.22 %)。在各行业的用水
9、量中,农业仍然是大户,农业用量307.79亿m3 ,占总用水量的 77.86%,与1997年的比例也基本上是相115第 2 期石建省等:黄河流域地下水资源、主要环境地质问题及对策建议同的。1.2.2地下水的开采利用程度从1998年地下水开采利用程度来看,黄河全流域的地下水开采程度(地下水开采量与地下水可开采量的比值)为 73.32 %,上游为 69 .86%,中游为72.66%,下游为 73.55%。表明地下水开采程度从上游到下游逐渐提高,剩余量不足 50 亿m3 ,但因其分布不均匀,有的地区开发仍有潜力。如银川平原地下水可开采资源量为11.61亿m 3/a,1997年开采量仅3.33亿m3
10、,开采潜力很大;额尔多斯伊克昭盟,地下水开采资源量为14.29亿m3/a ,1997年开采量只有6.3亿m3 ,开采利用的程度较低,只有44%,开采潜力也比较大。2 黄河流域主要环境地质问题2.1区域性地质环境脆弱问题黄河流域地质环境脆弱,主要环境地质问题表现为土壤侵蚀、土地沙化、湿地退化及草地退化等。2.1.1土壤侵蚀黄河流域土壤侵蚀面积约48万 km2 ,多年平均年输沙量 16亿 t(三门峡站),是世界第一多泥沙河流。黄河90%以上泥沙来自中游黄土高原地区,使其成为我国土壤侵蚀最严重的地区。影响土壤侵蚀的气候、地形地貌、地质构造、地层岩性等地质环境因素随地而异。黄河中游地区属温带干旱、半干
11、旱大陆季风气候。第四纪以来鄂尔多斯断块平均上升速率约 0.2mm/a,其周边的汾渭断陷、河套断陷、银川断陷和洛阳断陷,第四纪平均下降速率一般为0.10 0 .25mm/a ,形成地势高亢的侵蚀性环境。第四纪砂黄土、黄土、风沙土广泛分布,是黄河及其支流悬移质的主要来源 2 ,3 。第三纪红色粘土主要出露于黄土区深切沟谷中,土质坚实,透水性差,经常成为上覆黄土崩、滑破坏的滑床,是黄土高原地区一种重要的重力侵蚀类型。中生代长石砂岩,结构疏松、胶结差,风化强烈,侵蚀产物为岩屑和砂粒。北部边缘受风力侵蚀作用,侵蚀强度大,侵蚀模数一般大于1万 t/km2a 。白于山河源区,无定河、孤山川、窟野河、秃尾河、
12、佳芦河等河流中游或上、中游地区达2 万 t/km2a 以上,窟野河神木-温家川区间高达4 .02万 t/km2a ,是黄河泥沙主要来源地之一。河流悬移质中“粗泥沙”(粒径0.05m m )含量43 .2% 61.7%,窟野河王道恒塔水文站以上高达75.8 %,神木-温家川区间“粗泥沙”侵蚀模数高达 2.92万t/km2a 。东胜地区碎屑岩风化强烈,水力、重力(泻溜)侵蚀作用强,皇甫川上游侵蚀模数高达2.79万 t/km2a。由于泥沙来自强风化碎屑岩,河流悬移质中“粗泥沙”含量占 50%以上。2.1.2土地沙化土壤侵蚀使表土流失,土壤肥力下降,严重影响农业生产及生态环境,使土地大面积沙化 4 。
13、陕西定边、靖边、榆林以北,内蒙古南部及宁夏南部沙化分布广泛。盲目开垦、过度放牧和采樵导致沙漠前哨的防沙林带和封沙育草区严重破坏,沙漠大举内侵,沙丘南移平均速度为 3 4m/a,移动沙丘已越过长城,深入黄土高原5 40km 。黄河下游由于河流改道、黄河断流也造成小片土地沙化。黄河源头地区土地荒漠化日益加剧,由80年代的120.73 km2 ,发展到90年代的746.79 km2 。2.1.3湿地和草地退化目前,沼泽湿地零星分布于毛乌素沙地、诺尔盖及黄河源头。据研究,毛乌素沙地曾是一片肥沃的草原,在草原洼地上分布着相当数量的沼泽、丛林,但目前长116地球学报中国地质科学院院报2000年城以外60k
14、m宽的地带已变成了沙漠。森林植被拦截降雨、涵养水源,减弱地表径流,降低岩土侵蚀强度。但由于气候变化、畜牧超载,致使草地生长环境旱化,黄河流域原始植被受到破坏。目前,梁峁谷坡为次生杂类草草原,沙漠高原和河套地区,植被稀少,只有少数耐寒抗旱、耐盐碱植物,属荒漠草原类植被。草地退化广泛分布于黄河中上游,优良牧草变矮、变稀,以至枯竭,出现秃斑裸地,草场大片严重退化。部分农垦区过量开采地下水,区域地下水位持续下降,地表植物枯死。在黄河源头玛多县,目前已有70 %的草场退化,严重威胁着牧民的生存。黄河源头的生态环境正在急剧恶化。2.2与地下水开发利用有关的环境地质问题我们长期追求地下水资源的合理开发利用,
15、但至今由于多方面原因形势并不乐观。一方面部分地区对地下水开采过度,导致区域环境变化,产生多种危害,当然部分地区也因为开采地下水产生正面影响;另一方面,一些有潜力地区的地下水开发利用不够,没有充分发挥地下水应有的效益;再加上地下水勘查程度不足,缺乏地下水可持续利用的科学支持,导致有水不敢用,无水又乱用的问题。因此,地下水合理开发利用将是一篇大且长的课题。2.2.1区域性地下水位下降在西部大开发中,水资源的开发力度将会加大。由于开采强度大,造成局部地区诱发一些环境地质问题,如地下水位下降、地裂缝等问题。另一方面由于开发利用方式落后,造成水资源严重浪费,尤以农业用水浪费最为严重。区域性地下水位下降主
16、要分布于汾渭盆地及黄河下游地区,浅层地下水及承压水位均已大幅度下降。在一些大中城市附近,由于对地下水水源地的集中开采,已造成多个地下水降落漏斗,漏斗中心降深达几十米,甚至上百米,年平均下降幅度一般为1 2m/a ,有的达到3m/a 。如德州深层地下水降落漏斗,面积3 200 km2 ,30多年来水位累计下降了90多米;荷泽深层地下水降落漏斗,面积1 300 km2 ,近20年水位累计下降了 40 m ;滨洲深层地下水降落漏斗,面积 2 000 km2 ,近 20年水位累计下降了 70多米;太原市深层地下水降落漏斗,1993年已扩展到415 km2 ,漏斗中心水位降深近百米;运城-永济地下水降落漏斗,1993年已扩展到1 809km2 ,漏斗中心水位降深53.35m ;清丰、南乐、滑县地下水位降落漏斗面积达7 000 km2 ,
