析潮水东盆地水资源开发利用与保护对策

郑自宽

(甘肃省水文水资源局，甘肃 兰州 730000)

“有水就是绿洲，无水就是荒漠”，“人多水少，水资源时空分布不均”是西北内陆河流域的基本地情和水情。近年来，随着民勤县经济社会的快速发展和煤炭资源开发力度的加大，对水资源的需求量也日益增加，资源性缺水已成为制约本地区能源开发的主要“瓶颈”。为研究潮水东盆地地下水资源数量、质量和开发利用潜力，促进西部落后县域煤炭资源优势转化为经济优势，开展潮水东盆地水资源开发利用与保护对策的研究是极其必要的。

潮水东盆地位于甘肃省民勤县的西北部，西起合黎山，东至腾格里沙漠，北起北大山，南抵龙首山，是潮水盆地的径流汇集区和地下水的储存区，属内陆河流域石羊河水系的北部平原区和生态脆弱区，其东西北三面被腾格里和巴丹吉林两大沙漠包围。由于上世纪末石羊河上游祁连山水源涵养能力降低和中游用水量的快速增加及长时间过度开发利用地下水资源，使下游地表水资源锐减，迫使过量开采地下水用于农业灌溉，引起区域性地下水位下降，荒漠边缘以3～4 m/a的速度向绿洲推进，导致区域水生态环境急剧恶化，危及下游民勤绿洲的生存。为了遏制水生态环境急剧恶化，2001年7月30日，温家宝总理批示指出“决不能让民勤成为第二个罗布泊”。之后，甘肃省政府成立了石羊河流域管理局，经过十多年艰苦的综合治理，先后实施了《石羊河流域重点治理规划》［1］、《石羊河流域地表水量调度管理办法》、《石羊河流域地表水量调度和地下水削减开采量实行地方行政首长责任制的规定》等措施，到2010年实现了石羊河蔡旗断面向下游放水在2.5亿 m3/a以上的目标，干枯了半个世纪的青土湖已有约15 km2的季节性湖水，石羊河流域水生态环境得到明显改善。

1 自然地理概况

潮水盆地位于甘肃省中北部和内蒙古自治区西南部。盆地范围西起合黎山，东至腾格里沙漠，北起北大山，南抵龙首山。地形呈南北高，中间低。地处甘肃省的民勤县、金昌市、永昌县、山丹县和甘州区部分地区，内蒙古自治区阿拉善盟的阿右旗部分区域，盆地控制面积14 334 km2，集水面积(扣除了金昌盆地后的面积)11 588 km2。

潮水东盆地夹峙于潮水山和北大山之间，处在潮水盆地的平原区，是潮水盆地地表水的汇集区和地下水的储存区;盆地内无常年流水的河流，仅有暴雨洪水冲沟;地貌呈南北高，中间低，多为广袤的戈壁、沙漠，仅在石羊河沿线和盆地底部有绿洲(是当地居民的定居区)、盐碱地、小草丘地分布;植被以白刺、骆驼草为主，覆盖率约为10%;盆地东西长约114 km，南北宽34 km，面积约2 423 km2。盆地面积主要属民勤县的红沙岗镇(工业集聚区)，其次为金昌市、阿右旗的面积。气候属典型的温带干旱荒漠气候，冬季漫长而严寒，夏季短暂而酷热，日照时间长、昼夜温差大，全年干旱少雨，四季多风，春季风沙更甚，多年平均气温8.4℃，多年平均降水量119.2 mm，多年平均蒸发量3 358.3 mm(口径20 cm蒸发器观测值)。

2 盆地地水资源开发利用现状

潮水东盆地内无大中型水资源开发利用工程。2006年底前，在盆地中底部分布有86眼地下水开采机电井和自流井(农业灌溉取水)，自政府实施禁牧、关闭机井、退出农业耕地政策后，关闭机井63眼，停用14眼，剩余9眼机井为生态灌溉和生活用水井，平均年开采地下水量约5.6万 m3/a。盆

地底部有7眼常年自流井，冬季涌水量较大，夏季涌水量小，年平均自流水量约18.4～24.5万 m3。2011年为解决民勤县红沙岗工业集中区供水，在潮水东盆地中南部新打19眼专用供水井，年平均供给工业用水量约35.0万 m3/a。2012年11月基本建成的煤炭开采矿井疏干水处理工程，每年排水量约40.4万 m3/a。潮水东盆地现状年自流和开采地下水资源量约105.5万 m3/a，详见统计表1。

表1 潮水东盆地现状年自流与人工开采地下水资源量统计表

3 潮水东盆地水资源补给与储量

3.1 地层

根据地质钻探和物探成果资料显示，潮水东盆地属华北区阿拉善分区雅布赖—吉兰泰小区。盆地内前第四系地层发育不全，缺失整个古生代地层，第四系厚度一般为100～300 m，是地下水的主要赋存地层，其组成主要为上更新统亚砂土、粉细砂互层，泥质砂砾石等，详见图1所示。

图1 潮水东盆地物探推断第四系厚度剖面(陶湾－红沙岗)

3.2 水文地质

潮水东盆地与潮水西盆地在阿拉善右旗西部东西向的白山子隆起带失去水力联系，形成南北两个有独立补径排条件的水文地质单元。根据含水层介质的特征将潮水盆地地下水分为基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、松散岩类孔隙水三类。再根据地下水的动力和赋存特征进一步划分为九个亚类，详见表2。

3.3 地下水的补给、径流与排泄

潮水盆地是具有补给、径流、排泄系统的独立水文地质单元。地下水的补给主要来源于:地表径流量(洪水)入渗补给，盆地降水、凝结补给，盆地侧向流入补给。

(1)地下水补给:①地表径流主要来源于南部龙首山北坡与北部北大山南坡的暴雨洪水，洪水沿山洪沟向盆地低洼处流动，部分水量并以灌溉入渗的形式补给地下水;②降水以面状形式入渗补给地下水，其补给量在面上的分布不仅与降水量的大小有关，而且与地下水埋深、土壤岩性等有直接联系;③地下水侧向流入补给量主要来自东南部昌宁盆地的侧向补给、自南至北向盆地中心地带径流，随着昌宁盆地地下水开采量的不断增加，其对潮水盆地的补量不断减小;西部是盆地西段地下水向东段的径流，其数量相对较大。北部山区基岩裂隙水向南径流，对盆地下水有补给作用。盆地东南部地下水流向西北，民勤盆地地下水流向东北。

表2 潮水东盆地地下水类型与含水层统计表

(2)地下水径流:地下水的径流主要由盆地南北两侧向中心低洼区域径流。

(3)地下水排泄:地下水的排泄方式主要是东南部盆地边缘人工机井开采和盆地底部自流井的排泄，其次是埋深小于5 m范围内潜水的蒸发量、区内海子与湿地的水面蒸发量，详见图2所示。

图2 潮水盆地地下水补给、径流、排泄示意剖面

3.4 地下水储量与水质

地下水储存资源是指在地质历史时期形成的，在地下水位变动带以下含水层中的水量，它不直接参与陆地水的总循环，具有不可恢复特征。依据走廊平原地下水储存资源公式计算潮水东盆地地下水储量。

式中:Q储为地下水储存资源，亿 m3;μ为含水层给水度。H为含水层的厚度，m;F为含水层的面积，km2。

计算参数取值均依据《河西走廊地下水勘查报告》［2］成果，含水层给水度取0.02～0.20，含水层厚度取上部潜水及承压水含水层的平均总厚度20～160 m，含水层平均面积为1 607.43 km2，经计算得潮水东盆地地下水储存资源量为181.74 亿 m3。

储存资源在开采条件下，部分将转化为开采资源，部分将成为开采资源的调节量，尤其在缺水时段内，储存资源则成为“天然地下水库”，为地下水开发利用进行水量调节创造条件。

根据多年地下水水质检测成果评价，浅层水水质普遍极差、仅在个别地段(四方墩水源地、小井子南和莱菔山林场)水质良好或较好;深层水水质普遍极差，仅在沙漠水源地以南至四方墩水源地和小茨湾一带存在一条水质良好区，东南部勤锋农场水质较好。

4 地下水可开采量

地下水可开采量是指在可预见的时期内，通过经济合理、技术可行的措施，在不引起生态环境恶化的条件下从含水层中获取的最大水量。可开采量的大小是由地下水的总补给量和储存量的大小决定的，同时还受技术经济条件的限制，实际开采量一般小于可开采量。

根据水均衡法计算潮水东盆地可开采量。在开采状态下的水均衡方程为:

式中:∑Q补是各项补给量之和;∑Q排为各项排泄量的总和;Q开为实际开采量;μFΔH

Δ t为单位时间内单元含水层(盆地)中水体积的变化量，其中μ为平均给水度;F是含水层面积(或均衡区面积);ΔH(ΔH=H年末－H年初)为含水层水位变幅;Δt为均衡期时间(以年为单位)。

(1)经分析计算，矿化度小于2 g/L区域在可开采储存量为6 804万 m3/a条件下，每年可动用储存量680万 m3/a，详见计算表3。

表3 矿化度小于2g/L可开采储存量与每年可动用储存量计算表

可开采量的计算采用开采系数法，即:QK=ρ·Q总

式中:QK为地下水可开采量;Q总为地下水总补给量;ρ为地下水可开采系数，取值范围:0.50～0.90。

依据表4计算可得:矿化度小于2 g/L浅层地下水年可开采量为2 414万 m3/a。

表4 矿化度小于2 g/L浅层地下水年可开采量计算表

即潮水东盆地矿化度小于2g/L的区域内年可开采量为每年可动用储存量(680万 m3/a)与浅层地下水可开采量(2 414万 m3/a)之和，即为3 094万 m3/a。

(2)经分析计算，盆地内矿化度大于2 g/L的区域面积为1 350.89 km2，可开采系数按 0.30计取，地下水年可开采量计算见表5。

表5 矿化度大于2 g/L地下水年可开采量计算表

则潮水东盆地地下水资源可开采总量为5 061万 m3/a。

5 结语

(1)潮水东盆地是具有补给、径流、排泄系统的独立水文地质单元，其地下水资源与石羊河流域其它水文地质单元基本无水力联系。盆地内无常年性流水河流，其地下水资源主要为第四系松散岩类孔隙潜水。

(2)盆地地下水的补给来源主要是地表径流量(洪水)入渗补给，盆地降水、凝结水补给，盆地侧向流入补给;地下水的径流主要由盆地南北两侧向中心低洼区径流;地下水的排泄主要是埋深小于5 m范围内潜水蒸发以及区内海子、湿地的水面蒸发量。

(3)经水均衡计算，潮水东盆地地下水资源可开采量为5 061万 m3/a，其中矿化度小于2 g/L的区域内地下水为3 094万 m3/a，矿化度大于2 g/L的区域内地下水为1 967万m3/a。盆地内水资源开发利用以生活饮用和生态用水为主，也可适量作为区域经济社会发展用水水源。

(4)潮水东盆地地处戈壁、荒漠区，属生态脆弱区域，地下水资源开发利用与保护应严格执行建设项目水资源论证、取水许可制度、用水总量控制红线方案和石羊河流域综合治理等保护措施。

［1］甘肃省水利厅、甘肃省发展和改革委员会.石羊河流域重点治理规划.2007.7.

［2］甘肃省地质调查院.河西走廊地下水勘查报告.2002.