河北省張家口市安固里淖干涸原因探究

辛 博

河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì) 河北 張家口 075000

正文：

安固里淖的干涸，不僅僅是是一個(gè)簡(jiǎn)單的水循環(huán)的問(wèn)題，是經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的問(wèn)題，造成的影響與社會(huì)效應(yīng)會(huì)逐步顯現(xiàn)出來(lái)。

河北省張家口市張北縣安固里淖位于河北省西北處張北縣公會(huì)鎮(zhèn)附近，位置緊鄰內(nèi)蒙古自治區(qū)，是離京津地區(qū)最近的高原地區(qū)距張北縣城約30km。張北縣公會(huì)一帶地處內(nèi)蒙古高原南緣，屬河北省北部壩上低山丘陵波狀平原地形、南部及東南部，多呈渾圓狀，壟崗狀及饅頭狀，地面標(biāo)高1380～1500m，最高峰1529.3m，相對(duì)高差150m左右。中間發(fā)育有現(xiàn)代河流及湖淖等地表水體，最低處安固里淖邊緣標(biāo)高1312.1m。

淖，在蒙語(yǔ)中是湖泊之意。安固里淖歷史悠久，據(jù)說(shuō)從一千多年前的遼代開(kāi)始，這里就是著名的皇家游樂(lè)避暑圣地。作為張庫(kù)大道一個(gè)重要的商貿(mào)中心有著“壩上明珠之稱”的安固里淖從水草興旺，候鳥(niǎo)嬉戲到如今的一片蒼茫只用了短短的幾年時(shí)間，現(xiàn)今干涸已有近十三年。

而據(jù)筆者調(diào)查研究安固里淖干旱的主要原因有四點(diǎn)，一是氣候干燥，蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量、二是過(guò)量的地下水開(kāi)采、三是內(nèi)陸水系補(bǔ)給條件差，四是上游水利工程興建和攔蓄，雖與其他地區(qū)干旱原因相似但有具體現(xiàn)略有不同。

一、該地區(qū)總體上屬于溫帶大陸性氣候，從氣候條件上看，是屬于典型的大陸性干旱和半干旱地區(qū)。在厄爾尼諾、大氣環(huán)流及特定的地形地貌特征影響下，寒冷，少雨，干旱嚴(yán)重，中午氣溫偏高，無(wú)霜期短，風(fēng)沙天較多。張北縣降雨受氣候、地形影響較大，有明顯的地帶差異性，縣東北地區(qū)由于地形抬升作用，形成狹長(zhǎng)的多雨帶，多年降雨量在450-550mm，是季節(jié)性河流的發(fā)源地，向北地區(qū)逐漸變小，安固里淖地區(qū)為張北縣最干旱地區(qū)，多年降雨量不超過(guò)350mm，而蒸發(fā)量卻可達(dá)1470mm左右。年均7級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)30天左右，年均風(fēng)速4.8m/s，年均大風(fēng)日數(shù)63.3天，年最高大風(fēng)日數(shù)可達(dá)96天，獨(dú)特的“大風(fēng)氣候”使得河流、湖泊、植物、土壤水分蒸發(fā)強(qiáng)烈，而湖泊的原始面積較大易蒸發(fā)的特點(diǎn)導(dǎo)致下滲補(bǔ)給地下潛水減少。該地多年平均氣溫為春季-10℃—4℃，夏季9℃—22℃，秋季5℃—17℃，冬季-16℃— -4℃，目前地球處于間冰期，氣候正處于全球逐漸變暖階段，該地區(qū)的氣溫逐年漸序升高也影響地下水補(bǔ)給。

氣溫的升高和氣候的干旱使得該湖泊進(jìn)水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于被蒸發(fā)的水量，獨(dú)特的“大風(fēng)氣候”也加速了地表潛水的蒸發(fā)速度，導(dǎo)致湖泊面積逐年減少漸而干涸。

二、過(guò)量的地下水開(kāi)采直接的導(dǎo)致了湖泊干涸,張北縣以前是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)縣九十年代前期主要經(jīng)濟(jì)作物以小麥，土豆，等抗旱農(nóng)作物為主，但農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量少，經(jīng)濟(jì)效益差嚴(yán)重影響著當(dāng)?shù)鼐用袷杖?。九十年代初期縣里開(kāi)始引導(dǎo)農(nóng)民種菜，和發(fā)展錯(cuò)季蔬菜以增加農(nóng)民收入，并逐年增加種植面積發(fā)展錯(cuò)季蔬菜產(chǎn)業(yè)。2002年是13.6萬(wàn)畝，至今約251.82畝，十五年的時(shí)間增長(zhǎng)了近19倍。夏秋季機(jī)井用水兩個(gè)月不停泵，不合理的大水漫灌方式也使地下水開(kāi)采量成倍翻番，導(dǎo)致原本流入安固里淖的水量滲入地下，沒(méi)有了或減少了地表的徑流。筆者有幸參與該地區(qū)的國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程（河北省部分VI標(biāo)段土建施工部分）的工作中，發(fā)現(xiàn)在秋季蔬菜豐收時(shí)，洗菜也對(duì)地下水位產(chǎn)生巨大影響；外地車輛集中收菜時(shí)，要及時(shí)對(duì)蔬菜進(jìn)行裝車沖洗，如蘿卜、芹菜等，這些也會(huì)產(chǎn)生巨大的用水量。

地下水開(kāi)采強(qiáng)度的增大和成井深度的增加也有著重要的影響，從2001年到2003年間，張家口壩上地區(qū)的深水井每年都以10%的速度遞增，以安固里淖所在地張北為例，2001年張北縣有水井1609眼，2003年底增長(zhǎng)到3179眼，兩年時(shí)間增加了近兩倍，到2004年，地下水位已比1980年下降了3-5m，現(xiàn)至今當(dāng)?shù)氐叵滤患s在9m左右。

張北縣平原區(qū)面積2102（km2），開(kāi)采量6345.27（104m3），至今有機(jī)井?dāng)?shù)2601（眼），機(jī)井密度1.24（眼/km2）開(kāi)采強(qiáng)度3.02（104m3/km2），機(jī)井密度較5年前翻了一倍。區(qū)域地下水的持續(xù)下降，使得淺層含水層的逐漸疏干，從而出現(xiàn)了井水干涸，機(jī)井掉泵的現(xiàn)象，也使得湖泊逐漸干涸。

機(jī)井的不合理分布、開(kāi)挖、廢棄也是重要的影響因素，有些地方緊距離幾米，就分布有數(shù)眼，并未根據(jù)該區(qū)域水文地質(zhì)單元的可開(kāi)采量、允許取水量、環(huán)境的敏感程度、地下水位允許下降值、含水層的賦水特性，水力坡度等進(jìn)行綜合合理的水資源規(guī)劃。打井行業(yè)門(mén)檻較低，亂象叢生，隨意布井，成井率和成井質(zhì)量都有待提升，直接的影響到水井的使用年限，和塌孔風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)家曾為支援張家口壩上地震災(zāi)區(qū)援建打井500余眼，而張北縣作為受地震破壞影響最嚴(yán)重地區(qū)，也布置有多眼機(jī)井。該批機(jī)井在特定時(shí)代背景下為了保證成井率多數(shù)井成井深度大，而該地區(qū)淺層含水層較薄，打深井打透淺層含水層，導(dǎo)致淺層水流至深層，疏干淺層含水層。該區(qū)域地層主要為亞黏土，砂礫石互層，相互錯(cuò)落，底部為基巖，也就證明筆者著一推斷并不是毫無(wú)根據(jù)。

工礦企業(yè)日常生產(chǎn)生活用水量巨大，大部分廠區(qū)內(nèi)至少擁有一眼機(jī)井來(lái)滿足日常的生產(chǎn)活動(dòng)，工礦企業(yè)無(wú)節(jié)制過(guò)量地下水開(kāi)采直接的導(dǎo)致了湖泊干涸。

三、安固里淖地區(qū)受地形地貌的制約，地下水系統(tǒng)成為較獨(dú)立的內(nèi)陸水系，部分河流最終流入內(nèi)陸湖泊，諸多河流在內(nèi)陸逐漸消失于地表，最終未流入海洋。地處內(nèi)蒙地軸張被臺(tái)拱，是高原波狀平原孔隙、裂隙孔隙和裂隙孔洞水文地質(zhì)區(qū)。并具有封閉的水文地質(zhì)單元，水文地質(zhì)單元是劃分若干個(gè)區(qū)域，具有一定邊界和補(bǔ)給、徑流、排泄條件的地下水分布域。海拔標(biāo)高約為1312.1m左右,略呈波狀起伏，灘地與之相間。地層時(shí)代為Q3-4新生界第四系上更新統(tǒng)～全新統(tǒng)湖積砂礫石孔隙含水層。含水層以砂、砂礫石為主，礫石分選性差，磨圓度較好，含孔隙潛水，埋藏淺，水位埋深2～10m，大氣降水補(bǔ)給，富水性較弱，單井出水量一般在10～20m3/h。該區(qū)域受地形地貌影響擁有獨(dú)立的水文地質(zhì)單元也是湖泊干涸的原因之一。

據(jù)該區(qū)統(tǒng)測(cè)地下水歷年數(shù)據(jù)得知該區(qū)域年地下水動(dòng)態(tài)特征，低水位期一般出現(xiàn)在一年中6～9月份，受農(nóng)業(yè)影響用水量增加，地下水位顯著下降。高水位期為11月到次年4月，隨著冬季到來(lái)當(dāng)?shù)責(zé)o主要經(jīng)濟(jì)作物需要澆灌，水位回升速度顯著加快。春季氣溫回升冰雪融化及降水的到來(lái)4月份可達(dá)到全年水位最高值。夏秋季降雨量較大，大氣降水補(bǔ)給和蒸發(fā)排泄補(bǔ)給及開(kāi)采地下水的影響關(guān)系密切，但夏秋季補(bǔ)給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蒸發(fā)量。

四、水庫(kù)是張北縣主要的蓄水工程之一主要的目的是灌溉和防洪，本縣共有水庫(kù)9座，中型水庫(kù)1座，?。ㄒ唬┬退畮?kù)4座，?。ǘ┬退畮?kù)4座，總蓄水量12510×104m3。安固里淖干涸也與水庫(kù)的修建有關(guān)，由于近幾年大氣降水較少，各地區(qū)筑壩截流，導(dǎo)致水庫(kù)蓄水嚴(yán)重不足，安固里淖較大的補(bǔ)給源黑水河，三臺(tái)河受水庫(kù)的攔蓄直接影響下游地表徑流。沒(méi)有上游地區(qū)的補(bǔ)給導(dǎo)致下游區(qū)域植被減少，植被減少以后土地蓄水能力變?nèi)?，大雨過(guò)后雨水會(huì)加速流失，干旱時(shí)，因雨水已經(jīng)流失，所以地面徑流減少，進(jìn)而使得安固里淖面積逐漸減小直至干涸。水庫(kù)的修建利用改變了當(dāng)?shù)匦^(qū)域的地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件，會(huì)使得當(dāng)?shù)叵掠蔚貐^(qū)造成不同程度的次生鹽漬化，部分可溶鹽及難溶巖化學(xué)組分堆積遷移，影響局部地下水化學(xué)類型。該區(qū)域水庫(kù)利用經(jīng)濟(jì)效益低，造成危害廣持續(xù)影響時(shí)間長(zhǎng)，難以恢復(fù)。安固里淖的干涸只是其重要的表現(xiàn)形式，今后水庫(kù)附近會(huì)產(chǎn)生一系列與之相關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題與社會(huì)問(wèn)題，該地區(qū)水庫(kù)的修建與使用值得認(rèn)真思考與反思。

五、以上四點(diǎn)為筆者運(yùn)用先進(jìn)的水文資源理論為依據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，從而得出安固里淖干旱的原因。以下筆者運(yùn)用成熟的計(jì)算模型分析地下水均衡要素和簡(jiǎn)述地下水均衡模型。

（一）地下水均衡要素

地下水的均衡要素分補(bǔ)給，和排泄兩大類。補(bǔ)給項(xiàng)有大氣降水入滲補(bǔ)給、河流潛水補(bǔ)給、裂隙側(cè)向補(bǔ)給、灌溉回滲補(bǔ)給、河水入滲補(bǔ)給；排泄項(xiàng)有潛水蒸發(fā)排泄、地下水開(kāi)采排泄、地下水溢出排泄、出口基流排泄。

（二）地下水均衡模型

式中：

∑Q補(bǔ)：地下水補(bǔ)給量（萬(wàn)m3）

∑Q排：地下水排泄量（萬(wàn)m3）

△Q：地下水蓄水變量（萬(wàn)m3）

△H：水位變差值（m）

μ：水位變幅帶中含水層重力給水度

F：計(jì)算面積（Km2）

安固里淖從水域十萬(wàn)余畝到今天的完全干涸歷經(jīng)的是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，那筆者簡(jiǎn)單的分析下安固里淖湖泊有無(wú)恢復(fù)的可能。安固里淖上世紀(jì)至今有過(guò)四次干涸情況，分別是1965年、1971年、1984年、和最后一次2004年。干涸周期約為6-20年，假設(shè)當(dāng)?shù)囟虝r(shí)間受強(qiáng)降雨影響，地區(qū)周邊形成季節(jié)性河流補(bǔ)給，可短時(shí)間恢復(fù)較小湖泊面積，以下進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬推測(cè)。

前提 安固里淖為封閉的水文地質(zhì)單元，周邊玄武巖為隔水層。

Q補(bǔ)≥Q排 才能使得湖泊有水

Q補(bǔ)=河流補(bǔ)給+降水補(bǔ)給+側(cè)向補(bǔ)給

Q排=蒸發(fā)量+居民飲用水+農(nóng)業(yè)灌溉

補(bǔ)給量以1981年至2010年收集數(shù)據(jù)為例，年平均降水量為383.8mm，側(cè)向補(bǔ)給和河流補(bǔ)給量較小，可忽略不計(jì)。

降雨量為383.8毫米，及一平方米的降雨量是383.8mm，安固里淖面積約10萬(wàn)畝，即是666.67*100000=66667000㎡；66667000*0.3838≈2559萬(wàn)噸

蒸發(fā)量為1995年至2014年，年平均蒸發(fā)量為1640mm，66667000*1.64≈10933萬(wàn)噸

據(jù)經(jīng)驗(yàn)值當(dāng)?shù)鼐用袢司盟疄?2m3/Y，當(dāng)?shù)爻Ｗ∪丝跒?.78萬(wàn)人，年用水量為21.36萬(wàn)噸。

該地區(qū)農(nóng)業(yè)用水量據(jù)全縣用水量推算為5269.14萬(wàn)噸/40≈132萬(wàn)噸。Q補(bǔ)=2559萬(wàn)噸Q排=（10933萬(wàn)噸+21.36萬(wàn)噸+132萬(wàn)噸）11086.36萬(wàn)噸。

得知

Q補(bǔ)2559萬(wàn)噸＜Q排11086.36萬(wàn)噸

據(jù)模擬推測(cè)得知，補(bǔ)給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于排放量，湖泊會(huì)短時(shí)間內(nèi)蓄水，但經(jīng)蒸發(fā)作用影響強(qiáng)烈最終仍會(huì)干涸。

水量平衡法進(jìn)行模擬試算

湖泊，濕地、魚(yú)塘補(bǔ)水等，以規(guī)劃水面積的水面蒸發(fā)量與降水量之差計(jì)算，采用水量平衡法。

W1=ω[αEt+St-Pt]

式中；ω為水面積；Et為t時(shí)段水面蒸發(fā)量，由水文氣象部門(mén)蒸發(fā)皿測(cè)得；α為蒸發(fā)皿折算系數(shù)（根據(jù)水文氣象部門(mén)資料確定）；Pt為第t時(shí)段降雨量；St為第t時(shí)段滲漏流量（由調(diào)查、實(shí)測(cè)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算）

ω=66667000㎡

α=0.67

Et=1640mm

St=300mm

Pt=383.8mm

t=1Y（一年）

測(cè)算得知 39133529=66667000*（0.67+0.3-0.383）可降水量小于蒸發(fā)量，湖泊會(huì)短時(shí)間內(nèi)蓄水，但經(jīng)蒸發(fā)作用影響最終仍會(huì)干涸。

經(jīng)過(guò)近些年壩上地區(qū)豐水期與枯水期降深隔年的比對(duì)，降水量大的年份全區(qū)水位降深幅度小，降水量較小的年份全區(qū)水位降深幅度相對(duì)較大尤其是今年水位變差較大，也就是說(shuō)，固里淖干涸原因是降雨量減少。

結(jié)束語(yǔ)：湖泊的干涸不僅僅是水文條件、生態(tài)環(huán)境、水位下降的問(wèn)題，目前我國(guó)缺少系統(tǒng)的對(duì)壩上地區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)與研究。

安固里淖的干涸只是局部有地緣代表性的一個(gè)例子，其中探究方法依然存在一些技術(shù)上與科學(xué)性的問(wèn)題，但是湖泊的干涸所產(chǎn)生的地質(zhì)問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題與社會(huì)問(wèn)題值得認(rèn)真思考與反思。