浅谈哈密盆地水资源与环境演化特点

2016-09-06赖增铮新疆地矿局第一水文工程地质大队新疆乌鲁木齐830091

地球 2016年1期

■张　晓　程　强　赖增铮（新疆地矿局第一水文工程地质大队新疆乌鲁木齐830091）

浅谈哈密盆地水资源与环境演化特点

■张晓程强赖增铮
（新疆地矿局第一水文工程地质大队新疆乌鲁木齐830091）

哈密盆地历经了天山运动、印支运动和燕山运动等较大的地质构造运动，晚第三纪与早第四纪，经过剧烈的新构造变动。盆地水系均发源于天山东段南坡径流形成区，以山区雪冰融水和降水补给为主，地表水丰枯变化非常大，地下水的开采已超出地下水的可开采量，生态环境十分脆弱。本文试图通过地质构造作用、地下水的补给条件、地下水开采方式等的分析入手，剖析新疆哈密盆地因人类经济活动所产生的水资源量的变化特征。

环境演化山间断陷盆地水资源特征开采量

1　哈密盆地环境演化

哈密盆地是天山东段较大的一个封闭式山间断陷盆地，盆地的基底为石炭—二叠系海相槽型火山-杂陆屑建造，南北两侧受大断裂控制。哈密盆地在二叠世晚期，由于天山运动形成了巨大的湖盆凹陷，开始进入陆相湖泊发育时期，三叠-白垩纪为断陷盆地发展阶段，湖盆逐渐向南扩展，形成一套分布面积广、厚度大的中生代含煤的内陆河湖相沉积。中生代到早第三纪，这一地区时有构造运动发生，造成某些时段的沉积间断。整个盆地是历经多次构造变动逐步演化而成的，而新构造运动在盆地的最后形成中起到了关键性作用。晚第三纪与早第四纪，经过新构造变动，最后演变成沉积盖层的厚度达数千米盆地的外貌。觉罗塔格属中天山的东段，地势低矮，西段的海拔为l300～2100m，东段为1000～1200m，呈现低山丘陵荒漠景观，主要为石灰岩、硅质砂岩和粉砂岩，华力西期花岗岩在东部大片出露。

2　水系演变与现代河流特征

哈密盆地地表径流空间分布特征显明，北部依山河流稀少，南部低山丘陵，戈壁沙漠遍布、地表缺失径流。盆地水系均发源于天山东段南坡径流形成区，以山区雪冰融水和降水补给为主[1]，平原无径流补给。盆地北部巴里坤山和哈尔里克山南坡有冰川94条，冰川面积88.69km2，冰川的储量4.9118km3。哈尔里克山南坡5Y822C2号冰川最大，是庙尔沟的河源。其面积为6.59km2，长达6.5km，宽约1.0km；消融区的面积3.lkm2，冰川厚度82m，冰川雪线为4170m，冰舌延伸到3610m，储冰量0.5404km。哈密盆地河流受高山雪冰融水，特别是夏季降雨与融雪的制约地表径流不能形成大河，多为间歇性、流程短、分布稀疏和相对独立的河沟水系。它们自成流域，每条山沟就是一个自然的水分循环系统。河流从山口到河源逐渐增高，河床一般坡降较大；相反河流从河源到山口水量逐渐增加，水流湍急，河水矿化度低，水质优良。径流散失区都在出山口以下的山前地带，除修建引水干渠将水引入灌区外，河沟径流出山口后少部分蒸发，大部分渗入地下，形成地下水。河流水文特点为径流量小、年季变化大、渗漏强烈。哈密荒漠自然区内的较大一部分河流没有雪冰融水常年补给，河流年际与年内径流量变化很大。全年的径流量主要集中在4～6月份，占年径流量的60%左右，其中5月份占年径流量的30%以上。夏季径流调节是本区河流的主要特征。同时，水量丰枯变化非常大，其中特丰和特枯的年份占总年数的30%和25%，超过总年数的50%。平均每2年就会出现特丰或特枯现象。年径流量≥正常年份占总年数的50%，正常年份仅占总年数的15.4%。天山东段南坡流入哈密盆地的河沟主要有八木墩、榆树沟、石城子、五道沟等29条，均为季节性内陆河，年径流量4.8×108m3；山涧泉水13处，年径流量0.1×108m3；地表水年总径流量仅为4.8×108m3（表1）。

表1　哈密盆地15条较大河沟径流量统计表Tab.1 Statistical table of runoff of 15 rivers in Hami Basin

3　地下水资源分布及特征

哈密荒漠自然区地下水和地表水同源于山区的特点明显，山前冲洪积扇是盆地平原地下水主要形成区。潜水埋藏在透水性强、颗粒粗、松散的砂砾石沉积层中。哈密盆地地下水埋深在10m以下。潜水从山前冲洪积扇倾斜平原向其下部和扇缘排泄带水平运动，距离约40km，其上部主要含水层是砾石、砂砾石，平均孔隙度大于30%，透水性极强，，涌水量大于3 000m3/a，水力坡降大于2%，水质优良，下伏新近系产状平缓的不透水层，地下水循环交替强烈，径流条件非常好。

哈密盆地地下水是平原农牧业用水的主要来源。地下水埋藏浅，易开采、水质好、水源补给相对稳定。哈密平原区地下水资源量7.2×108m3，可开采量近5.0×108m3。盆地中心大小泉眼近千处，可供农牧业生产的较大泉有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东西白杨沟，年平均流量0.57m3/s；年径流量1788×104m3；1965年东西河坝泉水流量为1.1×108m3，1975年降为0.4×108m3，1981年又回升到0.72×108m3。2000年哈密市泉流量为0.4234×108m3，主要是五堡乡泉水溢出量为0.118×108m3，东西河坝泉水溢出量有0.2×108m3，沁城乡泉水溢出量有0.1054×108m3。2003年，据统计哈密市有泉眼142处，年溢出量为1.0311×108m3；利用量为0.1439×108m3/a。截止到2010年，哈密市泉104眼。1964年哈密市有坎儿井431条，流量为5.9m3/s，平均单条流量达1182m3/d；2003年，有坎儿井148条，水量0.3175×108m3/a，利用量为0.1504×108m3/a。1990年以后坎儿井的利用逐年减少，2010年坎儿井数目仅为126条。

1990年以后泉水、坎儿井的利用逐年减少，机井开采呈较快速度发展。1981年哈密市有机井2243眼，有30眼自流井，开采量约2.8×108m3；开采井混合开采地下水，农业井以砼管井为主，深度30～80m，口径450～650mm。1994年哈密市机井数为2932眼，开采量约3.7×108m3。2000年哈密市机井为3 183眼，开采量约4.0× 104m3。2003年，据统计哈密市机电井2517眼，配套井2410眼。七角井10眼自流井，年自流量约0.0175×108m3。因此，地下水利用程度较高，且全部投入生产使用，机井提水为城市生活用水和工矿业生产用水的主要来源[2]，亦是农业用水的辅助来源。

盆地平原区地下水水质由北向南逐渐变差，矿化度由0.1g/L，增大到7g/L。上部矿化度大都小于1g/L，冲积扇扇缘及其以下，矿化度介于1～3g/L。二堡至大泉湾以南成带状分布的沼泽盐土区域，地下水pH值介于6～7.75之间，总硬度250 mg/L。氟化物除南湖、五堡个别地段含量较高外，其余皆小于1 mg/L。

综上所述，哈密荒漠区土地面积广阔，干旱少雨，地下水资源和地表水资源极度匮乏，荒漠环境十分脆弱。