拉洛工程曲美灌區(qū)水文地質(zhì)問(wèn)題初探

杜勝華，黃振偉，肖東佑，雷 明，倪柱柱

（長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，430010，武漢）

拉洛工程曲美灌區(qū)水文地質(zhì)問(wèn)題初探

杜勝華，黃振偉，肖東佑，雷 明，倪柱柱

（長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，430010，武漢）

西藏干旱地區(qū)水分蒸發(fā)強(qiáng)，鹽分被毛細(xì)水運(yùn)移至地表，常引發(fā)表面土壤鹽漬化。不恰當(dāng)?shù)墓喔确绞剑赡軙?huì)加重鹽漬化程度或產(chǎn)生新的鹽漬化現(xiàn)象。以拉洛水利樞紐配套曲美灌區(qū)為例，初步分析研究灌區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)受灌后灌區(qū)水文地質(zhì)條件的變化、發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)土壤鹽漬化評(píng)價(jià)、改良措施建議，可為我國(guó)西藏地區(qū)灌區(qū)建設(shè)提供借鑒。

拉洛；灌區(qū)；水文地質(zhì)；土壤；鹽漬化；水利工程

西藏地處高原，降雨量少，蒸發(fā)強(qiáng)，在毛細(xì)水作用下，地下水埋深較淺區(qū)域常存在土壤鹽漬化現(xiàn)象，若灌溉方式方法不當(dāng)，會(huì)加重鹽漬化程度。拉洛水利樞紐及配套灌區(qū)主要任務(wù)為灌溉，兼顧供水、發(fā)電和防洪，并促進(jìn)改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。曲美灌區(qū)位于日喀則市，是拉洛水利樞紐的四大配套灌區(qū)之一，平均海拔約4 000 m，屬于年楚河流域。初步分析研究曲美灌區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)受灌后灌區(qū)水文地質(zhì)條件的變化、發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行土壤鹽漬化評(píng)價(jià)，提出改良措施建議，可為類似地區(qū)灌區(qū)建設(shè)提供借鑒。

一、自然環(huán)境

1.自然氣候

工程區(qū)屬高原溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，氣候干濕季節(jié)分明，夏季雨水集中，冬季寒冷干燥。日照充足，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈；氣溫日較差大，無(wú)霜期短。多年平均氣溫4.8℃,多年平均相對(duì)濕度43%；一般冬春季節(jié)風(fēng)大，多西北風(fēng)。降水多表現(xiàn)為夜雨，日喀則多年平均降雨量440 mm。多年水面蒸發(fā)量為1 323 mm，年蒸發(fā)量約為年降雨量的3倍。

2.地質(zhì)環(huán)境

曲美灌區(qū)位于日喀則市，東側(cè)鄰近年楚河，南、北及西部高，中部低平，匯水面積約880 km2。灌區(qū)東西長(zhǎng)約30 km，南北寬4～8 km。盆地中部地形平坦，地形坡度小于1°，地表高程由西部3949m（甲日村）、3889m（曲美鄉(xiāng)），逐漸降低為3 865 m（拉瓊村）、3 860 m（帕倫）、3 847 m（曲布雄鄉(xiāng)）、3 841 m（甲孜村），分布有曲美鄉(xiāng)、切白鄉(xiāng)和曲布雄鄉(xiāng)的甲日村、開(kāi)堆村、下嘠、那當(dāng)、帕倫等數(shù)十個(gè)村莊和大片耕地。

灌區(qū)盆地周邊沖溝發(fā)育，在灌區(qū)中部匯集形成河道 （惹曲），河道寬30～500 m，深約0.2～1.0 m。中上游河道（曲美鄉(xiāng)—拉圭）比降一般為0.39%～1.11%，拉圭往東至曲布雄鄉(xiāng)一帶下游河道縱比降0.15%～0.20%，排泄相對(duì)較慢，兩側(cè)見(jiàn)濕地。旱季一般僅在曲美鄉(xiāng)以下河道見(jiàn)水流。臨近河道處地形坡比為0.20%～0.30%，遠(yuǎn)離河道坡比多大于1%。

灌區(qū)內(nèi)第四系覆蓋層廣泛分布，平面上周緣為崩坡積、洪積層碎塊石土，厚2～30 m，中部大片分布沖洪積層，厚40～100 m。灌區(qū)地層結(jié)構(gòu)上部一般為淺灰色粉質(zhì)壤土，厚0.3～3 m，是灌區(qū)主要的耕作層；中下部及河道為碎石土、卵石土等。

二、灌區(qū)土壤與地下水

1.土壤特性

在灌區(qū)普隆農(nóng)場(chǎng)南（QTK1）、艾瑪農(nóng)場(chǎng)南（QTK2）及帕倫村附近（QTK3）代表地下水水位不同埋深部位分層采取土樣，進(jìn)行土壤礦物成分分析、物理及化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)（見(jiàn)表1、表2）。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，灌區(qū)土壤質(zhì)地為低液限黏土或低液限粉土，主要含石英、長(zhǎng)石、蒙脫石、綠泥石、方解石等礦物，其中黏土礦物含量26%～32%；土樣pH值7.9～8.9，為堿性土壤；硅鋁比為4.2～7.4，硅鐵鋁比為3.1～4.7。

在平面上，由西向東土壤天然含水量、含鹽量、pH值等逐漸增大。由地表往深部有兩種變化情況 （見(jiàn)圖1）：地下水埋深大的樣品（QTK1、QTK2），地表土壤干燥，土壤天然含水量、含鹽量、pH值等隨深度增加有逐漸增大的趨勢(shì)；地下水埋深淺的土壤（QTK3）地表土壤濕潤(rùn)，土壤天然含水量、含鹽量、pH值等隨深度增加有逐漸減小的趨勢(shì)。以上表明，土壤天然含水量、含鹽量、pH值等指標(biāo)與地下水水位埋深等密切相關(guān)。

灌區(qū)上部細(xì)粒土 （低液限粉土、低液限黏土等）一般具中等透水，滲透系數(shù)7.75×10-4cm/s～8.21×10-3cm/s。

砂礫卵石土、碎塊石土的透水性與其碎塊石和土的相對(duì)含量有關(guān)，一般具中等—強(qiáng)透水性，滲透系數(shù)量級(jí)10-4～10-2cm/s。

2.地下水特性

供應(yīng)是生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的上游環(huán)節(jié)，營(yíng)銷是生鮮農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的下游環(huán)節(jié)。每日優(yōu)鮮處于其供應(yīng)鏈核心位置，是上游供應(yīng)與下游營(yíng)銷的連接橋梁。每日優(yōu)鮮的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)如圖所示：

灌區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系松散堆積層孔隙水，主要賦存于第四系沖洪積層中。地下水與地表水互為補(bǔ)給，雨季時(shí)地表水補(bǔ)給地下水，旱季時(shí)盆地地下水短時(shí)補(bǔ)給地表水。

灌區(qū)潛水層埋深一般周緣地下水埋深較大，根據(jù)調(diào)查及勘探資料，普隆農(nóng)場(chǎng)一帶潛水埋深約20～30 m，地下水力坡度約 0.20%～0.47%；拉圭—帕倫一帶地下水埋藏較淺，一般埋深0.5～2.0 m，局部低洼處形成濕地，地下水力坡度小于0.15%。

灌區(qū)地下水化學(xué)類型為HCO3-Ca型水，pH值為6.89～6.95，屬中性水（6.0～7.5）；總硬度為3.61～3.99 me/L，屬微硬水 （3.0～6.0 me/L）；礦化度為388～422 mg/L，屬淡水（＜1 g/L）。

三、灌區(qū)水文地質(zhì)問(wèn)題分析

1.灌區(qū)土壤結(jié)構(gòu)

目前，曲美灌區(qū)東部的艾瑪農(nóng)場(chǎng)—帕倫村—曲布雄鄉(xiāng)一帶河道平緩曲折，兩側(cè)耕地或草場(chǎng)地形平坦，局部低洼形成濕地。土壤為砂質(zhì)低液限粉土，厚約0.5～2 m，地下水埋深約0.5～1.0 m。

2.土壤毛細(xì)水上升高度

室內(nèi)試驗(yàn)，土壤毛細(xì)水上升高度為1.77～2.11 m，平均1.99 m。

根據(jù)毛細(xì)水上升高度經(jīng)驗(yàn)公式：h＝0.45×（1-n）/（d10×n）（公式中n為孔隙度，d10為有效粒徑、單位mm），計(jì)算得出土壤毛細(xì)水上升高度為0.283～0.623 m，平均0.540 m。

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)觀察及計(jì)算結(jié)果，土壤毛細(xì)上升高度取0.50 m。

表1 曲美灌區(qū)土壤礦物成分分析成果

3.土壤臨界埋深

日喀則地區(qū)主要種植青稞、油菜和土豆，根系深度為0.5～0.6 m，初步得出地下水臨界埋深1.0～1.1 m（地下水臨界埋深＝毛細(xì)水上升高度+作物根系深度）。

表2 曲美灌區(qū)土壤化學(xué)離子分析成果

圖1 地下水不同埋深部位土壤含水率隨深度變化曲線

圖2 曲美灌區(qū)土壤鹽漬化現(xiàn)象

4.土壤鹽漬化分析

根據(jù)不同時(shí)期衛(wèi)星圖片可見(jiàn)，在曲布雄鄉(xiāng)西側(cè)有大片泛白色的區(qū)域分布?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查（4月份），?，斵r(nóng)場(chǎng)—帕倫村—曲布雄鄉(xiāng)一帶地表可見(jiàn)成片積鹽現(xiàn)象（見(jiàn)圖2），其中帕倫村至曲布雄鄉(xiāng)之間尤為明顯，地表吸濕、松脹。經(jīng)取樣試驗(yàn)表明，艾瑪農(nóng)場(chǎng)（QTK2）、帕倫村（QTK3）地表土壤易溶鹽含量均超過(guò)0.3%，其中艾瑪農(nóng)場(chǎng)（QTK2）地表土壤易溶鹽含量0.34%，鹽漬土壤厚度小于0.3 m，0～0.5 m土樣易溶鹽含量平均值 0.13%（小于0.3%）；帕倫村（QTK3）地表土壤易溶鹽含量0.94%，0～0.5 m易溶鹽含量平均值0.35%。

按照《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB 50487—2008）易溶鹽含量超過(guò)0.3%，且具吸濕、松脹等特性的土屬鹽漬土。綜合《水利水電工程水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（SL 373—2007）劃分標(biāo)準(zhǔn)，屬輕度鹽漬化土，土壤鹽漬化類型為氯化物硫酸鹽鹽漬化土壤，會(huì)抑制作物生長(zhǎng)，造成作物減產(chǎn)。

根據(jù)地下水埋深與地下水臨界埋深關(guān)系，綜合分析帕倫村—曲布雄鄉(xiāng)之間為輕度鹽漬化區(qū)，土壤鹽漬化類型為氯化物硫酸鹽鹽漬化土壤，鹽漬化面積約13.9 km2。

四、結(jié)論及建議

灌溉水源夏布曲水屬中性水、淡水，滿足灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

灌溉時(shí)間主要為4—7月，當(dāng)?shù)毓喔确绞街饕捎寐唷Ｒ蚬鄥^(qū)大部分地形比降變化大于地下水比降，地下水埋深大于土壤鹽漬化臨界埋深，因此灌溉后地下水水位略有抬升，地下水埋深小于土壤鹽漬化臨界埋深范圍面積約14.3 km2，略有增大。

初步分析，土壤次生鹽堿化將在帕倫—曲布雄鄉(xiāng)現(xiàn)狀鹽漬化區(qū)的基礎(chǔ)上為往西側(cè)略有擴(kuò)大，土壤鹽漬化程度仍為輕度區(qū)，土壤鹽漬化類型為氯化物硫酸鹽鹽漬化土壤。

一般6—10月份為雨季表層土壤脫鹽階段，10月至次年5月為土壤積鹽階段，其積鹽期與作物耕種期部分重疊。綜合評(píng)價(jià)土壤鹽漬化主要是引起農(nóng)作物生長(zhǎng)稍受抑制，產(chǎn)量減少，部分低洼處出現(xiàn)沼澤化 （濕地）。旱季，灌溉水可將表層積鹽溶解流出，有利于灌區(qū)生態(tài)、生活環(huán)境的改善。

針對(duì)灌區(qū)現(xiàn)狀及今后的建設(shè)，可設(shè)置排水通道等工程措施，采取合適的灌溉方式、灌溉技術(shù)和種植方式，加強(qiáng)灌溉用水管理和排泄通道的維護(hù)，確保排泄通暢等，以降低灌區(qū)土地發(fā)生次生鹽堿化的程度。工程實(shí)施后加強(qiáng)對(duì)地下水水位、水質(zhì)、生態(tài)、土壤的監(jiān)測(cè)，及時(shí)采取針對(duì)性措施保證灌區(qū)人民安居樂(lè)業(yè)和環(huán)境改善。

[1]杜勝華，李俁繼，等.西藏拉洛水利樞紐及配套灌區(qū)工程初步設(shè)計(jì)階段地質(zhì)勘察報(bào)告［R］.2014.

[2]水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（GB 50487—2008）［S］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2000.

[3]水利水電工程水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（SL 373—2007）［S］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2000.

[4]董斌，張喜發(fā)，等.毛細(xì)水上升高度綜合試驗(yàn)研究 ［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2008(10).

[5]賴星竹，周正坤,等.西藏高寒濕地面臨的環(huán)境問(wèn)題[J].西藏科技,2012(5).

責(zé)任編輯 張金慧

Hydrogeological investigation for Qumei Irrigation District of Laluo Project

Du Shenghua,Huang Zhenwei, Xiao Dongyou,Lei Ming,Ni Zhuzhu

Saline and alkaline of soil is commonly seen in the dry land of Tibet where has high moisture evaporation and salinity that can be transferred by capillary water to the land surface.Without proper irrigation methods,the degree of salinization may be intensified with new appearance of saline and alkaline soil.By taking Qumei Irrigation Scheme as an example,studies have been made on hydrogeological and environmental conditions.Predictions to the changes of hydrogeological conditions and its development trend are provided.Soil improvement measures are raised according to the results of salinization evaluation,which can be drawn lessons for the construction of irrigation schemes in the region.

Laluo;irrigation district;hydrogeological condition;soil;salinization;water project

S27+P33

B

1000-1123（2016）20-0036-03

2016-10-18

杜勝華，工程師，主要從事水利水電工程地質(zhì)勘察工作。