淺談哈密盆地水資源與環境演化特點

2016-09-06 07:06:29賴增錚新疆地礦局第一水文工程地質大隊新疆烏魯木齊830091

地球 2016年1期

■張　曉　程　強　賴增錚（新疆地礦局第一水文工程地質大隊新疆烏魯木齊830091）

淺談哈密盆地水資源與環境演化特點

■張曉程強賴增錚
（新疆地礦局第一水文工程地質大隊新疆烏魯木齊830091）

哈密盆地歷經了天山運動、印支運動和燕山運動等較大的地質構造運動，晚第三紀與早第四紀，經過劇烈的新構造變動。盆地水系均發源于天山東段南坡徑流形成區，以山區雪冰融水和降水補給為主，地表水豐枯變化非常大，地下水的開采已超出地下水的可開采量，生態環境十分脆弱。本文試圖通過地質構造作用、地下水的補給條件、地下水開采方式等的分析入手，剖析新疆哈密盆地因人類經濟活動所產生的水資源量的變化特征。

環境演化山間斷陷盆地水資源特征開采量

1　哈密盆地環境演化

哈密盆地是天山東段較大的一個封閉式山間斷陷盆地，盆地的基底為石炭—二疊系海相槽型火山-雜陸屑建造，南北兩側受大斷裂控制。哈密盆地在二疊世晚期，由于天山運動形成了巨大的湖盆凹陷，開始進入陸相湖泊發育時期，三疊-白堊紀為斷陷盆地發展階段，湖盆逐漸向南擴展，形成一套分布面積廣、厚度大的中生代含煤的內陸河湖相沉積。中生代到早第三紀，這一地區時有構造運動發生，造成某些時段的沉積間斷。整個盆地是歷經多次構造變動逐步演化而成的，而新構造運動在盆地的最后形成中起到了關鍵性作用。晚第三紀與早第四紀，經過新構造變動，最后演變成沉積蓋層的厚度達數千米盆地的外貌。覺羅塔格屬中天山的東段，地勢低矮，西段的海拔為l300～2100m，東段為1000～1200m，呈現低山丘陵荒漠景觀，主要為石灰巖、硅質砂巖和粉砂巖，華力西期花崗巖在東部大片出露。

2　水系演變與現代河流特征

哈密盆地地表徑流空間分布特征顯明，北部依山河流稀少，南部低山丘陵，戈壁沙漠遍布、地表缺失徑流。盆地水系均發源于天山東段南坡徑流形成區，以山區雪冰融水和降水補給為主[1]，平原無徑流補給。盆地北部巴里坤山和哈爾里克山南坡有冰川94條，冰川面積88.69km2，冰川的儲量4.9118km3。哈爾里克山南坡5Y822C2號冰川最大，是廟爾溝的河源。其面積為6.59km2，長達6.5km，寬約1.0km；消融區的面積3.lkm2，冰川厚度82m，冰川雪線為4170m，冰舌延伸到3610m，儲冰量0.5404km。哈密盆地河流受高山雪冰融水，特別是夏季降雨與融雪的制約地表徑流不能形成大河，多為間歇性、流程短、分布稀疏和相對獨立的河溝水系。它們自成流域，每條山溝就是一個自然的水分循環系統。河流從山口到河源逐漸增高，河床一般坡降較大；相反河流從河源到山口水量逐漸增加，水流湍急，河水礦化度低，水質優良。徑流散失區都在出山口以下的山前地帶，除修建引水干渠將水引入灌區外，河溝徑流出山口后少部分蒸發，大部分滲入地下，形成地下水。河流水文特點為徑流量小、年季變化大、滲漏強烈。哈密荒漠自然區內的較大一部分河流沒有雪冰融水常年補給，河流年際與年內徑流量變化很大。全年的徑流量主要集中在4～6月份，占年徑流量的60%左右，其中5月份占年徑流量的30%以上。夏季徑流調節是本區河流的主要特征。同時，水量豐枯變化非常大，其中特豐和特枯的年份占總年數的30%和25%，超過總年數的50%。平均每2年就會出現特豐或特枯現象。年徑流量≥正常年份占總年數的50%，正常年份僅占總年數的15.4%。天山東段南坡流入哈密盆地的河溝主要有八木墩、榆樹溝、石城子、五道溝等29條，均為季節性內陸河，年徑流量4.8×108m3；山澗泉水13處，年徑流量0.1×108m3；地表水年總徑流量僅為4.8×108m3（表1）。

表1　哈密盆地15條較大河溝徑流量統計表Tab.1 Statistical table of runoff of 15 rivers in Hami Basin

3　地下水資源分布及特征

哈密荒漠自然區地下水和地表水同源于山區的特點明顯，山前沖洪積扇是盆地平原地下水主要形成區。潛水埋藏在透水性強、顆粒粗、松散的砂礫石沉積層中。哈密盆地地下水埋深在10m以下。潛水從山前沖洪積扇傾斜平原向其下部和扇緣排泄帶水平運動，距離約40km，其上部主要含水層是礫石、砂礫石，平均孔隙度大于30%，透水性極強，，涌水量大于3 000m3/a，水力坡降大于2%，水質優良，下伏新近系產狀平緩的不透水層，地下水循環交替強烈，徑流條件非常好。

哈密盆地地下水是平原農牧業用水的主要來源。地下水埋藏淺，易開采、水質好、水源補給相對穩定。哈密平原區地下水資源量7.2×108m3，可開采量近5.0×108m3。盆地中心大小泉眼近千處，可供農牧業生產的較大泉有142眼，年平均流量1.2m3/s，年流量3.8× 104m3。主要由泉水形成的河流有五堡的東西白楊溝，年平均流量0.57m3/s；年徑流量1788×104m3；1965年東西河壩泉水流量為1.1×108m3，1975年降為0.4×108m3，1981年又回升到0.72×108m3。2000年哈密市泉流量為0.4234×108m3，主要是五堡鄉泉水溢出量為0.118×108m3，東西河壩泉水溢出量有0.2×108m3，沁城鄉泉水溢出量有0.1054×108m3。2003年，據統計哈密市有泉眼142處，年溢出量為1.0311×108m3；利用量為0.1439×108m3/a。截止到2010年，哈密市泉104眼。1964年哈密市有坎兒井431條，流量為5.9m3/s，平均單條流量達1182m3/d；2003年，有坎兒井148條，水量0.3175×108m3/a，利用量為0.1504×108m3/a。1990年以后坎兒井的利用逐年減少，2010年坎兒井數目僅為126條。

1990年以后泉水、坎兒井的利用逐年減少，機井開采呈較快速度發展。1981年哈密市有機井2243眼，有30眼自流井，開采量約2.8×108m3；開采井混合開采地下水，農業井以砼管井為主，深度30～80m，口徑450～650mm。1994年哈密市機井數為2932眼，開采量約3.7×108m3。2000年哈密市機井為3 183眼，開采量約4.0× 104m3。2003年，據統計哈密市機電井2517眼，配套井2410眼。七角井10眼自流井，年自流量約0.0175×108m3。因此，地下水利用程度較高，且全部投入生產使用，機井提水為城市生活用水和工礦業生產用水的主要來源[2]，亦是農業用水的輔助來源。

盆地平原區地下水水質由北向南逐漸變差，礦化度由0.1g/L，增大到7g/L。上部礦化度大都小于1g/L，沖積扇扇緣及其以下，礦化度介于1～3g/L。二堡至大泉灣以南成帶狀分布的沼澤鹽土區域，地下水pH值介于6～7.75之間，總硬度250 mg/L。氟化物除南湖、五堡個別地段含量較高外，其余皆小于1 mg/L。

綜上所述，哈密荒漠區土地面積廣闊，干旱少雨，地下水資源和地表水資源極度匱乏，荒漠環境十分脆弱。