柴達木盆地那陵郭勒河流域水資源開發(fā)利用淺析

張健健，王英標(biāo)，李成英，吳艷軍

(1.青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院/青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點實驗室，青海 西寧810008;2.青海省海東市樂都縣水利局，青海海東810700)

那陵郭勒河流域位于柴達木盆地南緣西部，隸屬青海省海西洲格爾木市管轄，發(fā)源于昆侖山布喀大坂山北坡的雪蓮山，河源海拔5 598 m，該河全長435 km，流域面積21 898 km2，多年平均流量33.61 m3/s。深居內(nèi)陸，氣候具多風(fēng)、少雨、蒸發(fā)強烈、冬長夏短、晝夜溫差懸殊等特點，屬典型高原內(nèi)陸高寒干旱氣候，圖1。據(jù)小灶火氣象站資料，多年平均降水量為32.2 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 679 mm，干旱指數(shù)為52.1。該流域尾閭湖是柴達木盆地循環(huán)經(jīng)濟試驗區(qū)石油氣及鹽化工業(yè)基地，流域中部地下水將作為跨流域調(diào)水區(qū)，為下游工業(yè)基地提供生活用水及工業(yè)用水。流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)脆弱，需水量的日益增加，為了科學(xué)合理的開發(fā)利用那陵郭勒河有限的水資源，需要對流域水資源進行全面系統(tǒng)分析，以達到科學(xué)利用水資源的目的。

1 流域水資源特征

1.1 地表水徑流特征

山區(qū)降水是那陵郭勒河的主要補給源，河水含泥、沙量大，渾濁。據(jù)那陵郭勒水文站資料，多年平均流量33.61 m3/s，多年平均徑流量10.68×108m3，徑流年際變化較大，變差系數(shù) Cv=0.274，變差系數(shù) Cs=2.74，河水礦化度 0.61 g/L，總硬度3.6 mgN/L，pH 值 8.05。在那陵郭勒洪積扇上經(jīng)沿途滲漏，轉(zhuǎn)化為地下水，下游在細(xì)土帶地下水又大量泄出轉(zhuǎn)化為地表水。

1.2 地下水的補徑排條件及水化學(xué)特征

從山前到盆地徑流條件由強－弱－停滯，水化學(xué)作用也相應(yīng)出現(xiàn)鹽分的溶濾、搬運、積聚等，地下水礦化度由低到高，水質(zhì)逐漸變差。山區(qū)由于地勢高亢，山體陡峻，降水豐沛，溶濾作用短促，有利于地下水的徑流，水化學(xué)作用以混合作用為主，地下水化學(xué)特征基本保持了降水和冰雪融水的共同特征，地下水類型主要為 HCO3·Cl－Na·Ca型及 HCO3·Cl－Na，礦化度在 0.74 ～0.85 g/L。HCO3·Cl－ Na·Ca·Mg。

山前平原區(qū)至盆地中心，地下潛水經(jīng)歷混合－溶濾－蒸發(fā)濃縮作用，地下潛水化學(xué)成分的縱向分帶規(guī)律比較明顯。洪積扇后緣至中前緣地下水礦化度多小于1 g/L，個別為1.1～1.3 g/L。地下水類型從河流出山口到地下水溢出帶邊緣處，中上游地下水類型以 HCO3·Cl－Na·Ca、HCO3·Cl－Na型水為主，局部受含水介質(zhì)和補給源的影響，出現(xiàn)帶狀分布的 Cl·SO4及Cl型水;洪積扇中部以 Cl·SO4為主，局部出現(xiàn)Cl· HCO3型水。

洪積扇前緣由于地層巖性、蒸發(fā)作用的影響，礦化度明顯增大。分布于沖洪積扇與湖積平原之間的綠洲帶中，第Ⅰ、Ⅱ承壓自流水層分布于沖湖積邊緣近湖積平原帶，礦化度達到15 g/L左右，屬于咸水;第Ⅲ層承壓自流水水質(zhì)較好，礦化度小于1 g/L，屬于淡水。水化學(xué)類型一般為Cl·SO4－Na·Mg、HCO3·Cl－ Na·Ca 型。

2 水資源評價

地表水是地下水的主要補給因素，對地下水形成起著支配作用。那陵郭勒河水資源主要形成于山區(qū)，在山區(qū)以地表水為主，出山口后多轉(zhuǎn)為地下水，在那陵郭勒洪積扇上經(jīng)沿途50 km的滲漏，轉(zhuǎn)化為地下水天然資源量為8.56×108m3(據(jù)2010－2012年地表水動態(tài)觀測資料)，其余水量消耗于沿途蒸發(fā)和注入東、西臺吉乃爾湖。

3 流域水資源供需分析

3.1 供水現(xiàn)狀

地下水的開發(fā)主要是位于沖洪積扇前緣西翼的宏興水源地，是區(qū)內(nèi)僅有的地下水水源地，設(shè)計供水量1 095×104m3，實際供水量 127.75 ×104m3。

3.2 規(guī)劃需水量

2009年那陵郭勒上游修建的引水渠，該區(qū)為輸送河水至察爾汗的蓄水湖，設(shè)計年引水量為1.7×108m3，目前還未運行。

格爾木東臺吉乃爾鹽湖鋰、鉀、硼礦產(chǎn)資源開發(fā)利用項目:年產(chǎn)碳酸鋰17 000 t，硫酸鉀125 000 t和硼酸12 500 t，約需水資源40 000 m3/d。

那陵郭勒河流域地下水現(xiàn)狀年需水量為1 833×104m3，2015年需水量增加至2 977×104m3，2020年需水量增加至4 012×104m3，2030年需水量增加至5 125×104m3。

3.3 生態(tài)需水量

那陵郭勒河流域天然生態(tài)用水主要包括山區(qū)天然植被，平原區(qū)荒漠植被、河流基本生態(tài)環(huán)境、沼澤濕地及湖泊等項。其中山區(qū)天然植被和平原區(qū)的荒漠植被主要依靠天然降水維系[1，5]，因而重點對依賴河道水維系的河流基本生態(tài)環(huán)境、平原植被、沼澤濕地及湖泊生態(tài)需水量進行計算。

3.3.1 河流基流

河流基本的生態(tài)環(huán)境需水量主要用以維持水生物的正常生長，以及滿足的排鹽、入滲補給、污染自凈等方面的要求。在此以河流最小平均月實測徑流量的多年平均值作為河流的基本生態(tài)環(huán)境需水量[2]。取計算公式:

式中:Wb為河流基本生態(tài)需水量;Qij表示第i年第j個月的平均流量;T為換算系數(shù)，取值為31.536×106s;n為統(tǒng)計年數(shù)。

3.3.2 沼澤濕地需水量

那陵郭勒流域沼澤濕地、植被面積約550 km2，根據(jù)地下水位埋深小于1 m，1～3 m，3～5 m的地段分別計算生態(tài)需水量。

河道外生態(tài)需水主要包括蒸騰水和土壤蒸發(fā)水，兩者占植被需水量的99%，合稱蒸散發(fā)量，可近似為植被需水量。選擇柯夫達－阿里維楊諾夫經(jīng)驗公式近似求得潛水蒸發(fā)量[4]。

Eg=E0(1－△/△0)n

式中:Eg為潛水蒸發(fā)量(mm);E0為水面蒸發(fā)量(mm)，換算為E－601水面蒸發(fā)系數(shù)取0.64;△為地下水平均埋深(m)，△0為地下水極限蒸發(fā)深度(m)，與巖性有關(guān)，取經(jīng)驗值5 m;n為無量綱指數(shù)，本區(qū)近似取2。

3.3.3 湖泊生態(tài)需水量

湖泊生態(tài)需水量采用水面蒸發(fā)公式估算。東臺吉乃爾湖面積121.5 km2;西臺吉乃爾湖采用2000年數(shù)據(jù)為43.37 km2。據(jù)2004年“柴達木盆地西部油田水資源評價及鉀硼鋰碘提取技術(shù)現(xiàn)場擴大試驗報告”，鹵水蒸發(fā)度是淡水蒸發(fā)度的 0.769 倍[3]。

式中:Qg為湖泊生態(tài)需水量;FM為湖水面積;E0為淡水面蒸發(fā)度;A為多年平均降水量。通過以上公式計算的那陵郭勒流域最小生態(tài)需水量為9.06×108m3，見表1。

4 水資源供需分析

在出山口附近目前正在建設(shè)四級混合式梯級水電站，總裝機容量10萬 KW，該水利工程的建成將影響那陵郭勒河的流量分布規(guī)律，導(dǎo)致地下水補給資源量的改變。

該流域地表水多年徑流量為10.68×108m3，地下水資源量為8.56×108m3，現(xiàn)狀地下水資源開發(fā)利用量為0.18×108m3，占水資源量的2.1%。將生態(tài)需水量一并考慮，總用水量為流域水資源量的85%。2015年總用水量為流域資源量的86%。2020年總用水量為流域資源量的87%。2030年總用水量為流域水資源量的88%。

流域內(nèi)地下水資源豐富，開采程度較少，水質(zhì)處于天然水之狀態(tài)，無污染，近期內(nèi)地下水的開采量在地下水可承載能力范圍之內(nèi)，能夠支撐工農(nóng)業(yè)的用水需求。

5 水資源開發(fā)利用分析

根據(jù)國際慣例，一個流域在不影響生態(tài)環(huán)境的前提下，水資源的利用率一般不宜超過40%。該流域生態(tài)需水量達9.06×108m3，占流域水資源總量的85%，可供開發(fā)利用水資源僅有15%。雖然那陵郭勒河流域近期的開發(fā)利用量在地下水的可承載范圍之內(nèi)，但隨著工業(yè)的快速發(fā)展，需水量只會持高不下，一旦水資源的開發(fā)利用超出所能支配的水資源量，地下水位下降太大，綠洲帶地下水位將很難恢復(fù)，勢必會影響陸生植物的生長，繼而會出現(xiàn)湖泊面積、沼澤濕地減少，并向荒漠化發(fā)展，長期發(fā)展無疑會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良的影響。

表1 那陵郭勒流域生態(tài)需水量表

為維持下游生態(tài)環(huán)境的最小需水量，因此在開發(fā)利用過程中應(yīng)考慮以下兩點:(1)全面系統(tǒng)地對流域水資源承載力進行專項調(diào)研[6]，預(yù)測水資源開發(fā)利用對生態(tài)的影響程度，制定科學(xué)合理的開發(fā)利用方案;(2)需要強化節(jié)水意識，加強水資源的宏觀調(diào)控和優(yōu)化配置[7]，遵循自然和經(jīng)濟規(guī)律，制定科學(xué)的用水定額，保證流域有限的水資源健康、有序、合理的開發(fā)利用。(3)地下水含水層防護性能脆弱，流域上游禁止建造有污染的廠礦，最大限度保護水資源不少或少受污染。

5 結(jié)語

那陵郭勒流域水資源量為10.68×108m3，現(xiàn)狀條件下水資源的開發(fā)利用量為0.18×108m3，最小生態(tài)需水量為9.06×108m3，流域內(nèi)地下水資源豐富，開采程度較少，水質(zhì)處于天然水之狀態(tài)，無污染，近期內(nèi)地下水的開采量在地下水可承載能力范圍之內(nèi)，能夠支撐柴達木盆地循環(huán)經(jīng)濟試驗區(qū)石油氣及鹽化工業(yè)基地工業(yè)用水及生活用水。但隨著工業(yè)的快速發(fā)展，需水量增加，勢必會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良的影響，因此在利用過程中加強優(yōu)化配置，合理開發(fā)，強化節(jié)水意識，人與自然環(huán)境和諧健康發(fā)展。

[1]劉燕華.柴達木盆地水資源合理開發(fā)利用與生態(tài)保護[M].北京出版社.2000，52 －84.

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[5]紀(jì)永福，賀訪印，李亞.民勤綠洲水資源狀況與生態(tài)建設(shè)研究[J].干旱區(qū)研究.2005，22.

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