西北地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查與水資源安全

黨學(xué)亞，張俊，常亮，顧小凡

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心/西北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，陜西 西安 710054；2.陜西省水資源與環(huán)境工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710054；3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局干旱-半干旱地區(qū)地下水與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054）

西北地區(qū)涵蓋陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆五?。▍^(qū)）全境及內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，面積約355×104km2，幅員遼闊，礦產(chǎn)、能源、土地及林草濕等資源十分豐富。隨著西部大開(kāi)發(fā)、絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶及生態(tài)文明建設(shè)等國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，區(qū)內(nèi)建成了5個(gè)城市群、6大能源基地、6大經(jīng)濟(jì)區(qū)帶、8大礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)基地、6大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基地及一大批生態(tài)保護(hù)區(qū)；有力地支撐了國(guó)家“兩橫三縱”為主體的城市化戰(zhàn)略格局、“七區(qū)二十三帶”為主體的農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略格局、“兩屏三帶”為主體的生態(tài)安全戰(zhàn)略格局及能源和礦產(chǎn)戰(zhàn)略格局的建設(shè)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了迅猛發(fā)展，顯著地縮小了與東部地區(qū)的差距，保障國(guó)家能源、糧食、生態(tài)等方面安全戰(zhàn)略地位的進(jìn)一步提升。但西北地區(qū)主體屬于干旱-半干旱區(qū)，水資源短缺且時(shí)空分配不均。據(jù)原西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所編制提交的《西北地區(qū)地下水資源及其環(huán)境問(wèn)題調(diào)查綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》（朱樺等，2003），全區(qū)水資源總量為2 121×108m3/a，每平方千米的水資源量約為6×104m3，為全國(guó)單位面積水資源量平均值的1/5；全區(qū)地下水的多年平均天然資源總量為1 122×108m3/a，可采資源量為457.77×108m3/a；全區(qū)用水量為802×108m3/a，其中地下水用水量約為150×108m3/a。統(tǒng)計(jì)1999～2020年西北各省區(qū)的年度水資源公報(bào)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，迅猛的發(fā)展建設(shè)也使得西北地區(qū)水資源消耗急劇增加，并深刻地改變了水循環(huán)的天然過(guò)程和水平衡狀態(tài)，致使內(nèi)陸盆地及黃河流域大范圍出現(xiàn)了河川徑流減少、斷流、地下水位下降與超采等多種嚴(yán)峻的水資源問(wèn)題（聶春霞等，2020；閆俊霞，2021；趙長(zhǎng)青，2021）。與此同時(shí)，全球氣候變化影響引發(fā)的青藏高原片區(qū)和天山山地等高寒地區(qū)降水與河川徑流增加、冰川萎縮、凍土融化、冰湖潰決、湖泊擴(kuò)張、地下水位上升等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，不僅嚴(yán)重威脅到了人居安全（鄧銘江，2018；黨學(xué)亞等，2019a；閭利等，2019；丁永建等，2020；李明等，2021），而且驅(qū)使區(qū)內(nèi)水資源量在時(shí)空上發(fā)生了遷移。各種情形表明區(qū)內(nèi)水資源面臨的局勢(shì)更加復(fù)雜，其安全保障正在經(jīng)歷著環(huán)境變化的嚴(yán)峻考驗(yàn)。從更廣闊的視角看，西北作為“亞洲水塔”的重要組成部分，其水資源安全保障不僅關(guān)乎當(dāng)?shù)?，而且悠關(guān)中國(guó)東部等廣大地區(qū)的發(fā)展。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于水資源安全尚未形成一個(gè)被廣泛認(rèn)可的定義。結(jié)合國(guó)際社會(huì)對(duì)水安全的關(guān)注及前人研究（暢明琦等，2008；夏軍等，2016；秦昌波等，2019；馮起等，2019），筆者認(rèn)為可將其簡(jiǎn)單表述為“要有足夠質(zhì)與量合格的水源持續(xù)維系人類生活、生產(chǎn)及人居生態(tài)環(huán)境健康”或“城鄉(xiāng)生活、經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)和維持良性生態(tài)環(huán)境需要有質(zhì)與量保證的可靠水源”。地下水是水資源存在的重要形態(tài)，因其分布廣、水量受季節(jié)影響小、不易污染、開(kāi)發(fā)利用受泥沙和冬季結(jié)冰影響小、供水保證率高，是國(guó)際公認(rèn)的可靠供水水源和用以應(yīng)對(duì)水安全危機(jī)的戰(zhàn)略性資源（吳愛(ài)民等，2016），對(duì)支撐西北地區(qū)發(fā)展建設(shè)發(fā)揮了重要作用。面對(duì)區(qū)內(nèi)水資源面臨的問(wèn)題，水文地質(zhì)調(diào)查作為服務(wù)勘查評(píng)價(jià)水資源及支撐開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)的基礎(chǔ)性工作，需要從水資源安全戰(zhàn)略層面思考工作部署，從實(shí)際行動(dòng)上加以落實(shí)，以提出應(yīng)對(duì)策略、解決方案，支持水資源持續(xù)利用的科學(xué)決策。筆者在梳理以往工作進(jìn)展與成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的水資源需求與生態(tài)文明建設(shè)要求，分析探討了西北地區(qū)未來(lái)的水文地質(zhì)工作，并提出了相關(guān)的對(duì)策與建議。

1 自然地理及水資源需求

西北地區(qū)地處中國(guó)第一和第二地勢(shì)階梯之上，橫跨干旱-半干旱區(qū)、青藏高原高寒區(qū)、東部季風(fēng)區(qū)三大自然地理分區(qū)；有阿爾泰山、天山、昆侖山、阿爾金山、祁連山、秦嶺、大巴山、巴顏喀拉山和可可西里山等山脈；并有內(nèi)蒙古高原、黃土高原、準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地、柴達(dá)木盆地。

（1）南部為青藏高原，東接秦巴山地和黃土高原，西至帕米爾高原。區(qū)內(nèi)高山縱橫，有昆侖山、阿爾金山、祁連山、唐古拉山、巴顏喀拉山等高大山脈，以及柴達(dá)木、青海湖、共和、西寧等山間盆地。區(qū)內(nèi)雪山與凍土廣布，高大山脈均有冰川，年降水量總體上從東南向西北遞減，由1 000 mm至100 mm，為三江（長(zhǎng)江、黃河及瀾滄江）流域、河西走廊、青海湖、可可西里、柴達(dá)木盆地、塔里木盆地提供著水源，并孕育了廣袤的高寒草地和眾多的湖泊濕地，構(gòu)成了青藏高原東北部的生態(tài)屏障；國(guó)家在此建立了可可西里自然保護(hù)區(qū)、三江源國(guó)家公園、祁連山國(guó)家公園。同時(shí)區(qū)內(nèi)的祁連山、昆侖山、阿爾金山和柴達(dá)木盆地是中國(guó)主要的成礦帶和戰(zhàn)略性礦產(chǎn)分布區(qū)，礦產(chǎn)和能源開(kāi)采與加工支撐著青藏和南疆地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展；建有柴達(dá)木國(guó)家級(jí)循環(huán)經(jīng)濟(jì)試驗(yàn)區(qū)和以西寧為中心的青東經(jīng)濟(jì)區(qū)，貢獻(xiàn)了青海全省大部分經(jīng)濟(jì)總量，水資源需求旺盛，也是需水和用水的主要地區(qū)。

（2）東部為黃土高原和秦巴山地。①黃土高原地處黃河中游地區(qū)，年降水量大致在400～800 mm，是黃河干流及其各級(jí)支流的主要水源。六盤(pán)山東北部為陜甘寧蒙黃土高原，溝壑縱橫的黃土梁、峁、臺(tái)塬之下蘊(yùn)藏著豐富的煤炭和石油，是陜北能源基地和隴東能源基地的主要建設(shè)區(qū)；六盤(pán)山東南部為渭河盆地由關(guān)中平原及洛川、西峰及白鹿原三大黃土臺(tái)塬組成，土地肥沃，是陜西的糧食主產(chǎn)區(qū)，目前以西安為龍頭建成了關(guān)中平原城市群。六盤(pán)山西側(cè)為隴西黃土高原，臨夏、蘭州、白銀、定西、天水5個(gè)盆地占據(jù)了該區(qū)絕大面積，建成了以蘭州為中心的黃河沿岸城市群。②秦巴山地降水充沛，年降水量為500～1 400 mm，有中國(guó)“中央水塔”之稱，是漢江、嘉陵江，以及南水北調(diào)中線和關(guān)中平原的水源區(qū)，加之生物資源豐富，被國(guó)家辟作國(guó)家公園予以保護(hù)和建設(shè)。

（3）北部屬于內(nèi)蒙古高原，分布有陰山、龍首山、賀蘭山、雅布賴山、焉支山和北山，且有河套盆地、吉蘭泰盆地、銀川盆地、武威盆地、民勤盆地、昌寧盆地、張掖盆地、玉門(mén)盆地、酒泉盆地、敦煌盆地，以及毛烏素、庫(kù)布齊、烏蘭布和、騰格里和巴丹吉林五大沙漠。區(qū)內(nèi)年降水量在50～400 mm，由東向西遞減；蒸發(fā)強(qiáng)烈，蒸發(fā)強(qiáng)度由東向西遞增。鄂爾多斯沙蓋高原和銀川、河套平原煤炭、石油和天然氣及農(nóng)牧業(yè)資源豐富，建設(shè)了陜北、內(nèi)蒙古鄂爾多斯、寧東3個(gè)國(guó)家級(jí)能源基地。寧夏沿黃河經(jīng)濟(jì)區(qū)及呼包鄂榆城市群，水資源需求旺盛；河西走廊遍布沙漠和戈壁的玉門(mén)及銀根-額濟(jì)納旗盆地群是中國(guó)新區(qū)新層系、新能源的主要分布區(qū)；土地資源豐富的石羊河、黑河、疏勒河三大河流域是中國(guó)的糧食主產(chǎn)地；依偎祁連山的武威、金昌、張掖、酒泉、嘉峪關(guān)、敦煌等城市構(gòu)成了絲路經(jīng)濟(jì)帶的咽喉地段，城鄉(xiāng)生活及工農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)需水量大，但水源不足，供需矛盾十分突出。

（4）西部為昆侖山-阿爾金山、天山、阿爾泰山和夾于其間的塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)成的盆山巨系統(tǒng)；盆地之上覆有塔克拉瑪干大沙漠和古爾班通古特大沙漠，天山山間還發(fā)育吐魯番-哈密盆地、伊犁谷地等山間盆地。盆地內(nèi)部年降水量大部分小于300 mm，但蒸發(fā)強(qiáng)烈，年蒸發(fā)強(qiáng)度達(dá)4 000 mm以上；山區(qū)年降水量多在200～1 000 mm，同時(shí)有較大面積的凍土和冰川分布，是盆地內(nèi)部水資源的主要來(lái)源。區(qū)內(nèi)山區(qū)金屬礦產(chǎn)資源豐富，盆地內(nèi)石油、煤炭、天然氣資源能源礦產(chǎn)和農(nóng)業(yè)資源豐富，是中國(guó)主要的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)基地、最大的能源基地及糧食棉花的主產(chǎn)區(qū)。建有塔里木油田、準(zhǔn)東和東疆能源基地，以及天山北坡城市群和經(jīng)濟(jì)帶、喀什國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、中巴經(jīng)濟(jì)走廊，水資源需求強(qiáng)烈，但因水源不足，供需矛盾十分突出。

2 水文水資源特征與開(kāi)發(fā)利用

西北地區(qū)的水資源按空間分布及形態(tài)可劃分為大氣降水、地表水、地下水和冰雪4種類型，大氣降水是其他3種水源的根源。在地形、地貌控制下，西北地區(qū)形成了外流和內(nèi)流2個(gè)水資源區(qū)。其中，外流區(qū)主要為長(zhǎng)江、黃河、瀾滄江、伊犁河、額爾齊斯河5條河流的干流和支流所涵蓋的流域，面積約為101×104km2，占比28.45%；內(nèi)流區(qū)為塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、柴達(dá)木盆地、吐魯番-哈密盆地、河西走廊等諸多內(nèi)流河流及鄂爾多斯沙漠高原中北部的4個(gè)內(nèi)流河流域，面積254×104km2，占比71.55%。因自然條件差異明顯，各類型水資源在內(nèi)流區(qū)與外流區(qū)的形態(tài)、時(shí)空分布、形成演化及開(kāi)發(fā)利用特征有顯著不同。

（1）大氣降水年內(nèi)分配多集中在6～10月，季節(jié)性、脈動(dòng)性顯著，直接利用較為困難，除嚴(yán)重缺水地區(qū)通過(guò)水窖直接收集外，一般在其轉(zhuǎn)化為河水與地下水后利用。

（2）冰雪為固態(tài)水源，包括冰川、凍土水和積雪，是區(qū)內(nèi)地表水、地下水的重要補(bǔ)給源，大面積分布于青藏高原和內(nèi)陸盆地的高寒山區(qū)，有冷期固水和暖期釋水的特點(diǎn)，是能夠調(diào)蓄水源的固體水庫(kù)，對(duì)維持區(qū)內(nèi)各流域的生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)揮著極其重要的作用。全球氣候變化使不同形態(tài)水資源量的占比與空間位置發(fā)生了顯著變化，其對(duì)生態(tài)環(huán)境和水資源保障的影響已成為西北地區(qū)應(yīng)對(duì)水資源安全挑戰(zhàn)需要認(rèn)真研究的重大課題。

（3）地表水和地下水是最便于利用的水源形態(tài)。二者轉(zhuǎn)換頻繁，水文過(guò)程大不相同。其中：①地表水響應(yīng)環(huán)境變化迅速，徑流多集中在6～10月，徑流過(guò)程漲落顯著，過(guò)境快，開(kāi)發(fā)利用需要克服泥沙和冰凍影響且易受污染，主要通過(guò)地表水庫(kù)和渠系開(kāi)發(fā)利用。各干旱盆地在河流出山口大都建有水庫(kù)和干渠向兩側(cè)引水，用于城鎮(zhèn)供水或綠洲區(qū)農(nóng)田灌溉。隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力和工程能力的增強(qiáng)，當(dāng)今在大江、大河建壩引水或跨流域調(diào)水的工程不斷增多，區(qū)內(nèi)已實(shí)施或正在實(shí)施的有引漢（江）濟(jì)渭（河）、引哈（爾滕河）濟(jì)黨（河）、引那（棱格勒河）濟(jì)格（爾木河）等。目前，干旱盆地內(nèi)的水資源開(kāi)發(fā)利用已極大地改變了山前平原區(qū)天然的地表、地下徑流過(guò)程，并給下游流域水生態(tài)帶來(lái)了顯著影響。②地下水在含水層的調(diào)蓄下其水量較為穩(wěn)定，是區(qū)內(nèi)長(zhǎng)期賴以發(fā)展的重要水源，甚至是許多地區(qū)唯一的可用水源（李文鵬等，1999），特別在城鄉(xiāng)供水中發(fā)揮著主要作用（吳愛(ài)民，2016等）；在當(dāng)今嚴(yán)格控制地下水開(kāi)采的情況下，地下水的優(yōu)勢(shì)決定了其未來(lái)在西北旱區(qū)作為后備水源、分散零星供水水源、應(yīng)急備用水源發(fā)揮主要作用。隨著對(duì)地下水屬性認(rèn)識(shí)不斷深化，地下水作為最基本的環(huán)境因子對(duì)維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)健康、作為礦泉水對(duì)發(fā)展綠色礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的價(jià)值更加突出（黨學(xué)亞等，2021）。

3 水文地質(zhì)調(diào)查進(jìn)展

3.1 水文地質(zhì)概況

西北地區(qū)的地下水可分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水、碎屑巖類孔隙裂隙水、變質(zhì)巖及巖漿巖類裂隙水4種類型。具有集中供水意義的主要是分布于全區(qū)的第四系松散層地下水，分布于鄂爾多斯盆地周邊、漢江與嘉陵江流域及3大干旱內(nèi)陸盆地山區(qū)的巖溶水，以及分布于鄂爾多斯盆地中西部地區(qū)的白堊系地下水（侯光才等，2008；王永貴等，2008）。變質(zhì)巖及巖漿巖地下水總體上水量貧乏，無(wú)集中供水意義（圖1）。因區(qū)內(nèi)內(nèi)流河流域和外流河流域氣象、水文、地形地貌、水文地質(zhì)條件差異顯著，西北地區(qū)地下水在2類水文系統(tǒng)的形成條件、賦存分布規(guī)律、形成演化模式及開(kāi)發(fā)利用條件也有顯著的不同。

3.1.1 外流區(qū)水文地質(zhì)概況

（1）第四系地下水：在黃河中上游的鄂爾多斯沙蓋高原、關(guān)中平原、銀川平原、河套平原，漢中、蘭州、定西三盆地及湟水河與其支流大通河河谷，以及新疆西部的伊犁河谷等地，含水層規(guī)模大，賦存條件優(yōu)越（圖2）。加之，補(bǔ)給較為充足，其水量較為豐富，為城鄉(xiāng)生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廣泛使用。但在三江源、額爾齊斯河上游、嘉陵江流域及漢江流域的月河盆地，其含水層總體較薄且在高海拔地區(qū)被大面積凍結(jié)，賦水條件相對(duì)較差，僅在局部地區(qū)用作供水水源。

（2）巖溶水：在鄂爾多斯盆地賦存于巨厚的寒武系—奧陶系巖含水層，呈“U”字形展布于盆地東部、南部和西部，面積7.55×104km2，接受大氣降水和河水補(bǔ)給，水量豐富，是當(dāng)?shù)刂饕墓┧矗瑢?duì)陜西渭北東部黃土旱塬更是支撐性供水水源；維持著6個(gè)縣近百萬(wàn)城鄉(xiāng)人口的供水；在嘉陵江和漢江流域的山地發(fā)育大泉或巖溶暗河，水量豐富，是良好的潛在供水水源。

（3）鄂爾多斯盆地白堊系地下水：分布于南北長(zhǎng)640 km、東西寬200～265 km的長(zhǎng)條狀區(qū)域，砂巖含水層巨厚，接受大氣降水補(bǔ)給，水量較為豐富，是當(dāng)?shù)毓┧闹髁λ础?/p>

1.山間盆地沖洪積層孔隙水；2.盆地平原沖積、洪積層孔隙水；3.黃土高原黃土層孔隙水；4.沙漠沙層孔隙水；5.高原丘陵碎屑巖裂隙水；6.山地丘陵巖漿巖裂隙水；7.山地變質(zhì)巖裂隙水；8.山地碳酸鹽巖類巖溶水；9.基巖凍結(jié)層上水；10.松散沉積層凍結(jié)層上水圖1 西北地區(qū)水文地質(zhì)略圖Fig.1 Hydrogeological sketch map of Northwest China

1.淺部徑流開(kāi)啟帶；2.深部滯流封閉帶；3.地下水徑流方向；4.含水層系統(tǒng)代號(hào)，其中：Q、R、K、Mz、C—J、O、ε—O分別代表第四系、古近系—新近系、白堊系、中生界、石炭系—侏羅系、奧陶系、寒武系—奧陶系含水層系統(tǒng)；5.含水層系統(tǒng)界線；6.第四系黃土；7.第四系風(fēng)積沙；8.斷層圖2 外流區(qū)典型水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地下水流向意圖（據(jù)侯光才等人所作的鄂爾多斯盆地東西向剖面修編）Fig.2 Typical profile of hydrogeological structure and groundwater flow in endorheic region

3.1.2 內(nèi)流區(qū)水文地質(zhì)概況

（1）內(nèi)陸河流域第四系地下水含水層多由下—中更新統(tǒng)河-湖相砂巖和礫巖、中—上更新統(tǒng)沖洪積相、全新統(tǒng)河湖相砂卵礫石單體或混合體構(gòu)成，在空間分布上呈現(xiàn)從出山口向河流下游終端湖，呈現(xiàn)由單一的砂卵礫石層向多層粉質(zhì)黏土、黏土與砂層互層的多層結(jié)構(gòu)演變特征，并在山前沖洪積扇部位形成了具有水庫(kù)攔蓄和調(diào)節(jié)水源功能的地下水庫(kù)，是開(kāi)采地下水的最有利地段（圖3）。地下水主要接受出山河流滲漏補(bǔ)給，徑流至沖洪積扇前緣受阻，大部分溢出地表形成眾多泉集河流向終端湖泊，未溢出部分向下游繼續(xù)潛流，但隨著徑流趨緩和水鹽交換的深入，水質(zhì)逐漸變差，大面積從淡水向微咸水、咸水甚至是鹽水、鹵水演化。

（2）巖溶地下水：主要分布于3大干旱內(nèi)陸大盆地的山區(qū)，多以大泉產(chǎn)出。例如，柴達(dá)木昆侖山地產(chǎn)出的格爾木昆侖圣泉、東大灘泉及祁連山地產(chǎn)出的德令哈柏樹(shù)山泉等；這些泉水來(lái)自冰雪融水補(bǔ)給，流量可達(dá)1×104～3×104m3/d，水質(zhì)良好，具有開(kāi)發(fā)礦泉水的資源前景。

1.基巖裂隙水區(qū)；2.隱伏火成巖體；3.第四系透水層；4.第四系飽水層；5.粉土；6.粉質(zhì)黏土層及黏土層；7.地下水流向；8.河流入滲補(bǔ)給；9.出山口渠系引取河水；10.地面蒸發(fā)、葉面蒸騰、湖面蒸發(fā)、人工開(kāi)采等排泄；11.泉水；12.喬木、灌木、草本及農(nóng)作物等植被；13.管井；14.雨雪圖3 內(nèi)流區(qū)典型水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地下水流向意圖Fig.3 Typical profile of hydrogeological structure and groundwater flow in exorheic region

3.2 調(diào)查研究工作進(jìn)展

西北地區(qū)的水文地質(zhì)工作隨著新中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工農(nóng)牧業(yè)與國(guó)防建設(shè)等各項(xiàng)事業(yè)的興起而發(fā)展（陳夢(mèng)熊等，1998；李小林等，2009；孫永明等，2011；周金龍等，2012；韓生福等，2019），主要內(nèi)容包括城鎮(zhèn)、企事業(yè)單位和農(nóng)牧區(qū)與糧食主產(chǎn)區(qū)供水水文地質(zhì)勘查、基礎(chǔ)性水文地質(zhì)填圖、能源基地和經(jīng)濟(jì)區(qū)的區(qū)域地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)與供水水源地整裝勘查、鹽漬化土壤改良和地方病區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查、地下水環(huán)境及污染調(diào)查評(píng)價(jià)，以及地下水循環(huán)演化規(guī)律與地下水與植被生態(tài)關(guān)系方面的基礎(chǔ)性研究。按工作的內(nèi)容、成果特色和理論與技術(shù)方法進(jìn)步，大致劃分為1949～1979年、1980～1998年、1999～2009年、2010～2022年4個(gè)階段。

（1）第一階段工作：主要是地礦等多個(gè)部門(mén)圍繞國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)，開(kāi)展水源地勘查與打井取水，1∶50萬(wàn)、1∶20萬(wàn)比例尺的基礎(chǔ)性填圖，以及重要農(nóng)牧業(yè)區(qū)供水水文地質(zhì)勘查、鹽漬化土壤改良和地方病區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查。此階段工作初步查明了西安、蘭州、銀川、烏魯木齊、酒泉等城市和關(guān)中平原、河西走廊、柴達(dá)木盆地、新疆天山北麓、銀川平原的水文地質(zhì)條件及地下水的分布規(guī)律，相應(yīng)地解決了城市供水、國(guó)防基地供水和農(nóng)牧業(yè)區(qū)灌溉的水源，促進(jìn)了在一些地區(qū)的鹽堿化土壤治理。

（2）第二階段工作：主要是原地礦部組織各省區(qū)地礦局實(shí)施的1∶20萬(wàn)比例尺填圖和專項(xiàng)水文地質(zhì)調(diào)查，主要包括以下工作：①陜甘寧蒙白堊系自流水盆地地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)（1982～1986年）。②以省區(qū)為單元開(kāi)展的水文地質(zhì)遠(yuǎn)景區(qū)劃、工程地質(zhì)遠(yuǎn)景區(qū)劃、地下水資源評(píng)價(jià)、晉陜蒙能源基地供水勘查及環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)（1983～1990年）。③西北地區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)及合理開(kāi)發(fā)利用攻關(guān)（1986～1990年）。④陜西渭北東部黃土旱塬與煤炭基地巖溶水賦存規(guī)律研究、供水水文地質(zhì)普查詳查、洛河河谷區(qū)巖溶水文地質(zhì)調(diào)查、涵蓋了陜西渭北東部地區(qū)的“中國(guó)北方巖溶地下水資源及大水礦區(qū)巖溶水的利用與管理研究”（1986～1995年）。⑤實(shí)施了“西北地區(qū)水資源特別計(jì)劃”，在陜、甘、寧、青、新、晉、蒙7?。▍^(qū)）找水打井（1995～1998年）。主要進(jìn)展和標(biāo)志性成果：①以地下水系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，重新評(píng)價(jià)西北地區(qū)的地下水資源，編制了一套西北地區(qū)的環(huán)境地質(zhì)圖系，對(duì)黑河流域、塔里木河流域分別提出了水資源優(yōu)化分配、保持綠色走廊、改善生態(tài)環(huán)境的具體建議。②劃分了鄂爾多斯盆地的白堊系含水巖組，建立了白堊系的水文地質(zhì)概念模型；初步查明了陜西渭北東部黃土旱塬地區(qū)的巖溶地下水的富集規(guī)律、資源量和開(kāi)發(fā)利用條件。③在沙漠腹地和黃土旱塬等貧水區(qū)取得了找水突破，為重新認(rèn)識(shí)西北地區(qū)的地下水資源提供了寶貴的資料。④李文鵬等（1999）通過(guò)塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、吐魯番盆地、柴達(dá)木盆地和河西走廊及下游平原區(qū)等地完成的一系列國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目和地下水勘查數(shù)據(jù)與資料，提出了西北地區(qū)地下水形成演化模式。

（3）第三階段工作：主要是原國(guó)土資源部安排部署、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局組織實(shí)施的新一輪國(guó)土資源地質(zhì)大調(diào)查，主要包括以下工作：①鄂爾多斯盆地地下水勘查、內(nèi)陸干旱區(qū)地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)（包括塔里木盆地地下水資源勘查、河西走廊地下水資源勘查、柴達(dá)木盆地地下水勘查、準(zhǔn)噶爾盆地地下水勘查）2大計(jì)劃項(xiàng)目（1999～2002年）。②西北嚴(yán)重缺水地區(qū)地下水勘查示范工程（2001～2003年）。③全國(guó)地下水資源及其環(huán)境問(wèn)題調(diào)查評(píng)價(jià)計(jì)劃（2002～2005年）在柴達(dá)木和準(zhǔn)噶爾2大盆地進(jìn)行的地下水資源及其環(huán)境問(wèn)題調(diào)查評(píng)價(jià)、在河西走廊典型地區(qū)進(jìn)行的地下水資源合理開(kāi)發(fā)利用調(diào)查評(píng)價(jià)、在銀川平原進(jìn)行的地下水資源優(yōu)化配置調(diào)查評(píng)價(jià)。④針對(duì)西北地區(qū)國(guó)家能源基地水資源安全保障，部省合作開(kāi)展的陜北、內(nèi)蒙古鄂爾多斯、甘肅隴東能源基地地下水勘查（2004～2009年）。⑤涵蓋西北地區(qū)的“地方病嚴(yán)重區(qū)地下水勘查及供水安全示范”（2006～2010年）。另外，原國(guó)土資源部科技攻關(guān)計(jì)劃安排開(kāi)展了“西北內(nèi)陸水循環(huán)演化及水資源利用研究”項(xiàng)目（張光輝等，2005）。該階段以鄂爾多斯盆地地下水勘查及其區(qū)內(nèi)各大能源基地地下水勘查為典范，主要進(jìn)展和標(biāo)志性成果：①開(kāi)啟了能源資源基地區(qū)域地下水調(diào)查評(píng)價(jià)+水源地整裝勘查，成果快速服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)的地質(zhì)工作新模式；在查明了區(qū)域地下水賦存分布規(guī)律和資源量、開(kāi)發(fā)利用條件的基礎(chǔ)上，圈定了一大批地下水富水地段，提交了一大批勘探、詳查和普查精度的供水水源地，并提出了合理開(kāi)發(fā)利用建議（侯光才等，2008，2017；Hou et al.，2008；王永貴等，2008；黨學(xué)亞等，2008；杜中寧等，2008；張茂省等，2014；Wang et al.，2016；乃尉華等，2017），成果帶動(dòng)地方和社會(huì)企業(yè)投資跟進(jìn)開(kāi)展了地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)，有力地服務(wù)了當(dāng)時(shí)的各類供水需求和經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)。例如：陜西省榆林市政府跟進(jìn)實(shí)施了榆神工業(yè)區(qū)供水水文地質(zhì)勘查、榆林南部地區(qū)地下水勘查，形成了覆蓋榆林市全境的地下水資源勘查評(píng)價(jià)成果。②更加注重區(qū)域地下水流系統(tǒng)理論的應(yīng)用與實(shí)踐，有效指導(dǎo)地下水資源評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)利用的同時(shí)又使之得以完善，并形成了一套干旱-半干旱地區(qū)地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)的技術(shù)方法體系（侯光才等，2008）。③地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)更加關(guān)注開(kāi)發(fā)利用的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)、能源資源成規(guī)模開(kāi)發(fā)對(duì)水資源的影響研究，引入生態(tài)水文地質(zhì)學(xué)理論開(kāi)展調(diào)查研究，建立了一套干旱-半干旱地區(qū)生態(tài)水文地質(zhì)調(diào)查的技術(shù)方法體系（董英，2008；盧娜，2008；張茂省等，2008），針對(duì)榆林能源化工基地提出了水資源合理開(kāi)采與優(yōu)化配置建議，并研發(fā)了一套水資源管理決策支持系統(tǒng)（張茂省等，2014；王化齊等，2014a，2014b）。④地方病嚴(yán)重區(qū)地下水勘查及供水安全示范為區(qū)內(nèi)一大批群眾提供了安全飲水水源（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，2019）。

（4）第四階段工作主要是圍繞服務(wù)西北大型能源盆地、主要經(jīng)濟(jì)區(qū)水資源保障與生態(tài)環(huán)境保護(hù)，老少邊窮地區(qū)脫貧攻堅(jiān)、兵團(tuán)向南發(fā)展、黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展，以及自然資源管理中的水資源國(guó)情數(shù)據(jù)和生態(tài)修復(fù)重大工程展開(kāi)。其中，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的工作主要是：①在鄂爾多斯盆地北部沙區(qū)、寧東能源基地、神東煤炭基地、柴達(dá)木盆地、湟水河流域、河西走廊3大河流域與巴丹吉林沙漠、塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地伊犁河谷按照標(biāo)準(zhǔn)圖幅開(kāi)展的1∶5萬(wàn)水文地質(zhì)填圖，以及兼顧地域特點(diǎn)在局地開(kāi)展了1∶10萬(wàn)、1∶20萬(wàn)、1∶25萬(wàn)水文地質(zhì)調(diào)查或補(bǔ)充調(diào)查（2010～2018年）。②呼包平原及西北地區(qū)主要城市地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)、西北嚴(yán)重缺水區(qū)、地方病區(qū)地下水勘查及供水安全示范（2011～2015年）。③部署西北干旱內(nèi)陸盆地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查工程、黃河流域水文地質(zhì)調(diào)查工程，在塔里木盆地開(kāi)都河-孔雀河流域、準(zhǔn)噶爾盆地瑪納斯河流域、河西走廊石羊河流域、湟水河流域、渭河流域開(kāi)展的水文地質(zhì)調(diào)查，以及在整個(gè)西北地區(qū)平原與盆地開(kāi)展的地下水位統(tǒng)測(cè)和地下水資源年度評(píng)價(jià)、內(nèi)陸盆地重點(diǎn)地區(qū)水文地質(zhì)與水資源調(diào)查監(jiān)測(cè)等工作（2019～2022年）。西北各省（區(qū)）根據(jù)自身需求，結(jié)合中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局工作部署開(kāi)展了相應(yīng)的水文地質(zhì)工作，其中：青海在湟水河流域、黃河流域按圖幅分別開(kāi)展了9個(gè)和3個(gè)圖幅的1∶5萬(wàn)水工環(huán)地質(zhì)綜合調(diào)查，在青海南部黃河源和長(zhǎng)江源重點(diǎn)城鎮(zhèn)開(kāi)展了1∶5萬(wàn)水工環(huán)地質(zhì)綜合調(diào)查，在柴達(dá)木盆地的部分地區(qū)開(kāi)展了1∶5萬(wàn)～1∶10萬(wàn)水文地質(zhì)調(diào)查；新疆在東疆的吐哈盆地，準(zhǔn)噶爾盆地的白楊河流域、奇臺(tái)縣及天山北坡西段主要流域，伊犁河谷，塔里木盆地天山、昆侖山前諸流域平原區(qū)等地開(kāi)展了1∶5萬(wàn)～1∶10萬(wàn)水文地質(zhì)調(diào)查。此階段在繼承前3階段工作內(nèi)容的基礎(chǔ)上，更加注重氣候與人類活動(dòng)雙重驅(qū)動(dòng)下區(qū)域地下水循環(huán)演化規(guī)律、開(kāi)發(fā)利用條件的研究與水資源質(zhì)量的評(píng)價(jià)以及水資源開(kāi)發(fā)利用的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的研究。主要工作進(jìn)展和標(biāo)志性成果：①?gòu)呐璧兀▍^(qū)域）、流域和重點(diǎn)地段3種尺度揭示了主要的地下水含水巖組及其空間分布特征、地下水的賦存條件及其補(bǔ)徑排條件、地下水的水質(zhì)水量情況與富集規(guī)律，評(píng)價(jià)了區(qū)域水資源量、開(kāi)發(fā)利用條件，圈定了一大批地下水富水地段。②集合遙感、物探、鉆探、水化學(xué)同位素等技術(shù)分析研究水文地質(zhì)條件、地下水形成演化與運(yùn)動(dòng)規(guī)律（Yin et al.，2010，2011a，2011b；聶振龍，2012；張俊等，2017a；Zhang et al.，2019），形成了一套干旱-半干旱區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查的技術(shù)方法體系。③把氣候變化對(duì)西北地區(qū)水資源與環(huán)境影響研究（黨學(xué)亞等，2019a），基于生態(tài)約束下地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)作為水文地質(zhì)工作的常規(guī)內(nèi)容（黨學(xué)亞等，2019b；Dang，2021），發(fā)展了生態(tài)水文地質(zhì)學(xué)理論（張茂省等，2008，2014；黃金廷等，2011；Yin, et al.，2015），顯著提升了調(diào)查工作水平和地下水資源評(píng)價(jià)精度（張光輝等，2017；張俊等，2017b；Yin et al.，2018；尹立河等，2021；Zhang et al.，2021）。④首次掌握西北地區(qū)地下水儲(chǔ)存量年度變化，為地下水超采治理、地面沉降防治和水資源合理開(kāi)發(fā)提供了重要依據(jù)。

4 水資源安全的主要問(wèn)題與挑戰(zhàn)

綜合西北地區(qū)的自然條件與工程建設(shè)特征，筆者認(rèn)為目前西北地區(qū)的水資源安全面臨著6方面的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

（1）面臨著供需愈加不平衡的問(wèn)題。西北地區(qū)的發(fā)展資源主要分布在干旱缺水區(qū)，水資源供需失衡，矛盾突出。當(dāng)前能源基地開(kāi)發(fā)建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)以及脫貧攻堅(jiān)、鄉(xiāng)村振興、生態(tài)搬遷、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)需要水土資源“雙”增長(zhǎng)（鄧銘江等，2020），使水資源缺口進(jìn)一步增大（鄧銘江，2021）。盡管全球氣候變化使西北降水有增多的趨勢(shì)，但水資源先天性不足的狀況并未發(fā)生明顯改變。如何提高可用水量盡可能地滿足各行各業(yè)用水是確保水資源安全的挑戰(zhàn)之一。

（2）面臨著聯(lián)合調(diào)度與高效利用難落實(shí)的問(wèn)題。地表水和地下水一脈相承，是水資源的2種存在形態(tài)，二者相互轉(zhuǎn)化共同造就了內(nèi)陸河水資源及生態(tài)系統(tǒng)（Shang et al.，2016；Wang et al.，2016）。但因?qū)Φ乇硭偷叵滤P(guān)系認(rèn)識(shí)不到位，目前人們普遍把地下水位下降和生態(tài)退化簡(jiǎn)單地歸結(jié)為地下水過(guò)度開(kāi)采，并未意識(shí)到內(nèi)陸干旱盆地的地下水絕大部分來(lái)自河水補(bǔ)給，即使只用地表水不開(kāi)采地下水也會(huì)造成地下水下降，對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。修建大型地表水利工程失當(dāng)嚴(yán)重影響流域下游河流生態(tài)環(huán)境，已為前蘇聯(lián)改造沙漠發(fā)展灌溉在咸海的主要補(bǔ)給河流阿姆河及錫爾河修建系列水利工程（李佩成等，2010）、美國(guó)和澳大利亞等西方發(fā)達(dá)國(guó)家工程實(shí)踐所證實(shí)（鄧銘江，2020）。美國(guó)從20世紀(jì)末至2015年拆除服役年限較長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境影響較大的水庫(kù)大壩已達(dá)1 300余座（李翠等，2015）。在出山口修壩截引河水雖是最簡(jiǎn)便的用水方式，但也減少了下游地下水的補(bǔ)給。據(jù)2020年甘肅省省資源公報(bào)與有關(guān)文獻(xiàn)（鄧銘江，2018），河西走廊3大河流域及天山南北坡諸流域因下游河水不夠用和地下水開(kāi)采加劇，生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)了退化。目前，西北內(nèi)陸人工綠洲面積日益增大帶來(lái)了巨大的水資源消耗，地表、地下水文過(guò)程也隨之發(fā)生了改變并導(dǎo)致了天然綠洲減少（Wang et al.，2018）。如何落實(shí)地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度以維持生態(tài)系統(tǒng)的健康，是確保區(qū)內(nèi)水資源安全的挑戰(zhàn)之二。

（3）面臨著人類活動(dòng)污染使水質(zhì)變差與可用水量減少的問(wèn)題。生活生產(chǎn)污水、農(nóng)業(yè)施肥污染水體，減少了可用的水資源是全球性的問(wèn)題，很早就引起了西方發(fā)達(dá)國(guó)家的重視（周仰效，2008；吳愛(ài)民，2016）。西北是中國(guó)礦產(chǎn)資源主要分布區(qū)和開(kāi)采區(qū)，開(kāi)發(fā)建設(shè)的主要產(chǎn)業(yè)是礦產(chǎn)資源和農(nóng)副產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與加工利用。目前，三廢處理成本高致使污染處理設(shè)施往往運(yùn)行不正常甚至棄用的現(xiàn)象。因此，水資源面臨著污染減損的艱巨考驗(yàn)。如：秦嶺成礦帶和集中采礦區(qū)是南水北調(diào)水源區(qū)，礦坑水、棄渣淋溶水處理不當(dāng)對(duì)水源有污染威脅；昆侖-阿爾金、祁連、天山等礦集區(qū)對(duì)各內(nèi)流河水源也面臨著同樣的威脅。如何高效率低成本處理污水是確保水資源安全的挑戰(zhàn)之三。

（4）面臨著水資源轉(zhuǎn)移及其影響人居環(huán)境安全的問(wèn)題。全球氣候變化引起了西北地區(qū)冰川凍土融化加劇（姚檀棟，2013；鄧銘江，2018），極端暴雨、暴風(fēng)雪和大洪水增多，導(dǎo)致青藏高原湖泊擴(kuò)張、冰湖潰決、柴達(dá)木盆地地下水位上升等環(huán)境事件。固態(tài)變液態(tài)使水資源從高山高寒地區(qū)向下游轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步加劇時(shí)空失衡，不僅增加了水資源安全保障的風(fēng)險(xiǎn)（李志斐，2018；姚檀棟，2019；丁永健，2020），而且會(huì)驅(qū)使水文生態(tài)系統(tǒng)空間格局發(fā)生改變，給人居環(huán)境安全帶來(lái)不利影響。如何應(yīng)對(duì)水源固液比例失衡帶來(lái)的影響是確保西北地區(qū)水資源安全的挑戰(zhàn)之四。

（5）面臨著開(kāi)發(fā)建設(shè)與生態(tài)保護(hù)用水協(xié)調(diào)不夠的問(wèn)題。西北的優(yōu)勢(shì)在能源、礦產(chǎn)和土地3種資源，其開(kāi)發(fā)利用需要大量水源支撐。同時(shí)區(qū)內(nèi)生態(tài)問(wèn)題突出，保護(hù)修復(fù)與開(kāi)發(fā)建設(shè)并重。但目前的保護(hù)修復(fù)多為大面積地種草種樹(shù)，對(duì)維持草木存活生長(zhǎng)的水耗及過(guò)度修復(fù)后區(qū)域水循環(huán)路徑改變帶來(lái)產(chǎn)水量減少、加劇水資源安全隱患的環(huán)境負(fù)效應(yīng)認(rèn)識(shí)不夠。陜北黃土高原和鄂爾多斯沙漠高原植被變化影響的研究表明，植樹(shù)造林顯著增加了植被覆蓋度、減少了水土流失，但河川徑流在明顯減少（王隨繼等，2012；孫兆峰等，2017；畢早瑩，2020；李慧娟等，2020；連秋晗等，2020；李舒等，2021；支童等，2021）。過(guò)度地種草種樹(shù)會(huì)導(dǎo)致流域水循環(huán)路徑變化，使原本要滲入地下和流向河道的降水進(jìn)入草木通過(guò)葉面蒸散或成為草木的一部分，從而減少了含水層與河流中的水，許多修復(fù)區(qū)并未出現(xiàn)青山與綠水互進(jìn)的局面。如何建立正確的林水關(guān)系，科學(xué)合理地修復(fù)生態(tài)是確保區(qū)內(nèi)水資源安全的挑戰(zhàn)之五。

（6）面臨著跨流域調(diào)水水源在受水區(qū)調(diào)蓄、保護(hù)與消除其環(huán)境負(fù)效應(yīng)的問(wèn)題。跨流域調(diào)水是解決水資源時(shí)空分布不均的主要手段。目前，西北地區(qū)的調(diào)水工程有引漢（江）濟(jì)渭（河）、引哈（爾滕河）濟(jì)黨（河）、引那（棱格勒河）濟(jì)格（爾木河）。外調(diào)水源在受水區(qū)地表調(diào)蓄水庫(kù)的水面蒸發(fā)是水源的重大損失，熱議中的“紅旗河工程”更是要解決這一問(wèn)題。同時(shí)，地表水庫(kù)滲漏造成地下水位上升，產(chǎn)生的浮力會(huì)影響已有建筑物地基的安全穩(wěn)定。如何科學(xué)合理的保護(hù)調(diào)水水源也是確保區(qū)域水資源安全的挑戰(zhàn)之六。

5 水文地質(zhì)工作方向與著力點(diǎn)

5.1 工作方向

解決西北地區(qū)的水資源與環(huán)境問(wèn)題以及面臨的安全挑戰(zhàn)，從低級(jí)層面看必須解決增加水資源可利用量、減少水資源損失浪費(fèi)、促進(jìn)高效利用問(wèn)題，從更高層面看必須解決好山水林田湖草沙生命共同體各要素協(xié)調(diào)共生、不可偏頗的問(wèn)題。當(dāng)今，從低級(jí)層面應(yīng)對(duì)采取的措施主要是節(jié)水、增建地表水利工程調(diào)水、壓縮地下水開(kāi)采等，從更高層面應(yīng)對(duì)策略和措施研究已經(jīng)開(kāi)啟。西北地區(qū)已有水文地質(zhì)調(diào)查研究工作及其成果展示區(qū)內(nèi)盆山系統(tǒng)，眾多沙漠和區(qū)域性含水層，以及工程活動(dòng)遺留的諸多地下水位降落漏斗、廣闊的采坑和塌陷等地下空間均是寶貴地質(zhì)資源，對(duì)調(diào)蓄水資源與維持區(qū)域水平衡具有良好的利用前景，同時(shí)用之實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄利用的方法簡(jiǎn)單。但目前區(qū)內(nèi)的這類寶貴的地質(zhì)資源認(rèn)識(shí)不足，缺少利用，水文地質(zhì)調(diào)查服務(wù)山水林田湖草沙生命共同體的系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)還未系統(tǒng)展開(kāi)。筆者認(rèn)為，未來(lái)水文地質(zhì)工作應(yīng)結(jié)合水文地質(zhì)條件，將地表和地下兩個(gè)空間綜合利用研究和工程實(shí)踐作為重點(diǎn)，以地球系統(tǒng)科學(xué)理論和水文地質(zhì)理論為指導(dǎo)，本著“空間換時(shí)間”的思想，通過(guò)充分聯(lián)合地表與地下空間存儲(chǔ)涵養(yǎng)、調(diào)控利用水源，促進(jìn)水資源時(shí)空分配均衡和高效利用以及山水林田湖草沙生命共同體中各要素的友好共生，以長(zhǎng)遠(yuǎn)應(yīng)對(duì)西北地區(qū)的水資源安全。為此，西北地區(qū)水文地質(zhì)工作的方向是調(diào)查評(píng)價(jià)水文地質(zhì)條件和地下水資源的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)合地質(zhì)及水文水資源條件，抓住氣候變化帶來(lái)雨水增多的正效應(yīng)，從時(shí)空2個(gè)維度來(lái)研究制定保障水資源安全的地學(xué)方案與實(shí)現(xiàn)的地質(zhì)技術(shù)和路徑。

（1）加大地下水庫(kù)探測(cè)，充分發(fā)揮地下水庫(kù)調(diào)蓄功能提高水資源的可利用量。西北地區(qū)有巨大的地下空間調(diào)蓄水資源（黨學(xué)亞等，2019c），除了天然的地下水庫(kù)，還有山間河谷洼地、平原區(qū)地下水位降落漏斗、采煤形成的采空塌陷、高原沙丘和沙漠等看似無(wú)用、或不良、或帶有危害的地下空間也是調(diào)蓄利用水資源的寶貴資源。①西北地區(qū)盆山套合，城市群、經(jīng)濟(jì)區(qū)多處于盆山結(jié)合部，各類地下空間為建設(shè)地下水庫(kù)以調(diào)蓄利用這些脈沖式、一過(guò)性水源提供了良好的水文地質(zhì)條件（王文科等，2002；康衛(wèi)東等，2011；鄧銘江，2019），是就地解決當(dāng)?shù)毓┧床蛔愕挠行緩剑ɡ顏喢竦龋?009；郝愛(ài)兵等，2010；楊暉琴等，2019；鄧銘江，2020）。②區(qū)內(nèi)大大小小的地下水位降落漏斗是不用騰出庫(kù)容可直接蓄水的地下水庫(kù)，應(yīng)加以充分利用。③采煤從另一角度看是在塑造含水層，閉坑礦山的采空區(qū)遺留了巨大的孔洞、裂隙系統(tǒng)，是良好的地下儲(chǔ)水空間并可有效防止水源蒸發(fā)損失；對(duì)煤層厚度大延展遠(yuǎn)的鄂爾多斯盆地北部地區(qū)、新疆準(zhǔn)東地區(qū)可用之建設(shè)超大型地下水庫(kù)。④隱伏于各內(nèi)陸河下游平原的斷陷盆地是調(diào)蓄水資源的良好地下空間和地下水庫(kù)。如：河西走廊3大河流域發(fā)育的多級(jí)斷陷盆地具有調(diào)蓄水資源的功能與能力。⑤西北地區(qū)巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、毛烏素沙漠等賦存地下淡水，均是可用于水資源調(diào)蓄的寶貴資源。⑥區(qū)域性含水層是調(diào)蓄水資源的巨大地下空間，如陜西渭北東部黃土旱塬區(qū)的巖溶水系統(tǒng)，面積近7 000 km2。在20世紀(jì)90年代以前，地下水位標(biāo)高基本維持在380 m左右，形成穩(wěn)定的儲(chǔ)水空間。隨著開(kāi)采的增加，目前水位已下降至360 m以下，騰出了巨大庫(kù)容可用以調(diào)蓄，對(duì)維護(hù)區(qū)內(nèi)供水安全至關(guān)重要。

（2）開(kāi)發(fā)利用咸水資源，增強(qiáng)水源安全保障。西北干旱內(nèi)陸平原大面積分布的微咸水、咸水和鹽水也是寶貴的水資源，滿足工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，加以利用，可減少淡水資源的消耗，緩解供水壓力。例如，柴達(dá)木盆地的微咸水和咸水完全可以用于湖鹽開(kāi)采使用，且可以提高湖鹽的產(chǎn)量，因此有必要開(kāi)展微咸水和咸水調(diào)查評(píng)價(jià)。

（3）加強(qiáng)地表水與地下水聯(lián)合調(diào)度，防治水源污染，增強(qiáng)水資源安全保障。要減少地表水庫(kù)產(chǎn)生的無(wú)效蒸發(fā)，以及水質(zhì)污染導(dǎo)致的水資源浪費(fèi)，同時(shí)修復(fù)受污染的水體。在水文地質(zhì)條件允許的地段，①將地表水庫(kù)存儲(chǔ)水源、單純通過(guò)種草種樹(shù)涵養(yǎng)水源的做法，改為地下水庫(kù)存儲(chǔ)水源或地表水庫(kù)與地下水庫(kù)聯(lián)合存儲(chǔ)水源可有效減少水資源損失；②通過(guò)物理化學(xué)、生物處理污水與土地滲濾處理污水相結(jié)合，防治地表、地下水體遭受污染，維持甚至增加可利用的水資源量。

5.2 工作著力點(diǎn)

（1）針對(duì)關(guān)中—天水、蘭州—西寧、柴達(dá)木、河西走廊、吐魯番—哈密、天山北坡、塔里木、昆侖—阿爾金山前平原等城市群與經(jīng)濟(jì)區(qū)供水和跨流域調(diào)水水源存蓄、保護(hù)等水資源安全保障問(wèn)題，十分有必要在秦嶺山前平原、渭北巖溶地下水系統(tǒng)、湟水河谷地地下水系統(tǒng)、柴達(dá)木盆地周緣山前平原及礦業(yè)集中地西部山地河谷、河西走廊的祁連較大河流的山前平原、吐哈盆地北部和西部山前平原、天山北坡較大河流山前平原、塔里木盆地周緣各大支流的山前平原、伊犁河谷西部平原開(kāi)展地下水系統(tǒng)、地下水位降落漏斗和水環(huán)境調(diào)查，評(píng)價(jià)其調(diào)蓄能力及其建設(shè)地下水庫(kù)的環(huán)境適應(yīng)性，提出水資源調(diào)蓄利用的地學(xué)方案，服務(wù)跨流域調(diào)水在受水區(qū)的水源存儲(chǔ)場(chǎng)選擇與水源保護(hù)，地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度以及流域水資源優(yōu)化配置與科學(xué)管理。

（2）針對(duì)陜西榆林、內(nèi)蒙古鄂爾多斯、甘肅隴東、寧夏寧東等能源基地供水保障、山水林田湖草沙生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源，開(kāi)展采煤產(chǎn)生采空塌陷空間水資源調(diào)蓄功能與水環(huán)境調(diào)查，評(píng)價(jià)其調(diào)蓄能力及其建設(shè)地下水庫(kù)的環(huán)境適應(yīng)性，提出水資源調(diào)蓄利用的地學(xué)方案，助推山水林田湖草沙生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)提質(zhì)增效，服務(wù)黃河流域泥沙治理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展。

（3）針對(duì)陜西渭北黃土旱塬供水安全保障，開(kāi)展巖溶地下水系統(tǒng)水資源調(diào)蓄能力和環(huán)境適應(yīng)性調(diào)查評(píng)價(jià)，研究制定實(shí)現(xiàn)的地學(xué)方案和路徑。

（4）開(kāi)展高海拔地區(qū)冰川凍土變化調(diào)查，評(píng)價(jià)水資源動(dòng)態(tài)變化和區(qū)域含水層調(diào)蓄水資源能力變化，分析固體水庫(kù)變遷趨勢(shì)和環(huán)境效應(yīng)，為應(yīng)對(duì)水資源與生態(tài)環(huán)境安全提供科學(xué)依據(jù)。

（5）開(kāi)展南水北調(diào)水源區(qū)地下水系統(tǒng)抗污能力與凈化能力調(diào)查，以及污染阻斷、污水處理與水質(zhì)修復(fù)的地質(zhì)技術(shù)研發(fā)，為防范礦山排水和尾礦庫(kù)淋濾水污染調(diào)水水源提供決策依據(jù)和技術(shù)支持，確保國(guó)家重大引水工程水源安全保障。

（6）開(kāi)展沙漠調(diào)蓄水資源能力與地下水庫(kù)建設(shè)的水文地質(zhì)條件調(diào)查評(píng)價(jià)，服務(wù)沙區(qū)生活、生態(tài)和生產(chǎn)用水，以及跨流域調(diào)水水源存蓄與保護(hù)。

（7）開(kāi)展柴達(dá)木盆地等旱區(qū)微咸水和咸水調(diào)查評(píng)價(jià)，為區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供水資源依據(jù)。

（8）開(kāi)展地下水超采區(qū)治理、跨流域調(diào)水水源加入帶來(lái)的地下水位恢復(fù)與上升，對(duì)地下水環(huán)境影響調(diào)查與評(píng)價(jià)，維護(hù)城市水資源安全和地質(zhì)環(huán)境安全。

6 結(jié)論

（1）西北地區(qū)的水資源空間分布與發(fā)展資源極不匹配，在氣候變化和人類活動(dòng)作用下水資源環(huán)境發(fā)生了顯著變化，水資源安全面臨著水資源可用量不足與時(shí)空失衡、利用方式簡(jiǎn)單、不必要的浪費(fèi)、污染、水源涵養(yǎng)方式不合理以及水源轉(zhuǎn)移等諸多問(wèn)題與挑戰(zhàn)。

（2）應(yīng)對(duì)西北水資源安全問(wèn)題必須解決如何增加可利用水量、減少損失浪費(fèi)、促進(jìn)高效利用問(wèn)題，以及山水林田湖草沙生命共同體各要素協(xié)調(diào)共生、不可偏頗修復(fù)的問(wèn)題。區(qū)內(nèi)豐富而廣闊的地下空間是調(diào)蓄洪水、冰雪融水寶貴資源，可有效提高水源涵養(yǎng)能力和水資源安全保障能力，對(duì)此地學(xué)角度提出解決方案和對(duì)策是水文地質(zhì)工作的大方向。

（3）圍繞西北地區(qū)水資源安全，水文地質(zhì)工作的重點(diǎn)是開(kāi)展盆地平原、山區(qū)、沙漠和主要礦集區(qū)地下空間調(diào)蓄水資源的能力調(diào)查評(píng)價(jià)，高海拔地區(qū)固體水庫(kù)與區(qū)域含水層調(diào)蓄水資源能力及水資源動(dòng)態(tài)變化調(diào)查評(píng)價(jià)，南水北調(diào)中線和西線水源區(qū)地下水系統(tǒng)抗污能力與凈化能力調(diào)查以及研發(fā)水資源高效利用，污染阻斷與水資源修復(fù)的地質(zhì)技術(shù)研發(fā)，基于山水林田湖草沙生命共同體各要素協(xié)調(diào)共生、地下水庫(kù)調(diào)蓄制定地學(xué)方案，推動(dòng)水資源科學(xué)管理、高效利用。

致謝：謹(jǐn)以此文慶祝中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心成立60周年。同時(shí)，感謝為本文提供文獻(xiàn)資料和幫助的中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心朱樺正高級(jí)工程師、王永和正高級(jí)工程師、尹立河研究員、李瑛正高級(jí)工程師、任華寧工程師、張雨蓮工程師，新疆地礦局陸成新正高級(jí)工程師、乃尉華正高級(jí)工程師、陸建國(guó)正高級(jí)工程師、邵爭(zhēng)平正高級(jí)工程師、張明江正高級(jí)工程師，內(nèi)蒙古地質(zhì)調(diào)查院閆富貴正高級(jí)工程師。