青藏高原多年凍土地區(qū)城鎮(zhèn)供水方向分析(以唐古拉山鎮(zhèn)沱沱河地區(qū)

為例)

摘要：水資源不僅決定著城鎮(zhèn)的空間分布，更重要的是還決定著城鎮(zhèn)的規(guī)模。本文通過(guò)分析青藏高原多年凍土地區(qū)唐古拉山鎮(zhèn)沱沱河地區(qū)地下水水文地質(zhì)條件，結(jié)合水量和水質(zhì)分析，指出該區(qū)地下水不宜作為供水水源，并建議將開(kāi)心嶺處構(gòu)造上升泉泉水作為其現(xiàn)狀和遠(yuǎn)期規(guī)劃供水水源。

關(guān)鍵詞：多年凍土；地下水；構(gòu)造上升泉；城鎮(zhèn)供水；

In permafrost regions of the Tibetan Plateau direction analysis of town water supply

(For Tanggula Town Tuotuo River area as an example )

Wuyanjun Chenqiang

Abstract: Water resources not only determines the urban spatial distribution, but also determines the size of towns. In this paper，through the groundwater hydrogeological condition the permafrost regions of the Tibetan Plateau Tanggula Town Tuotuo River Region，with the watehydraulic and quality analys, it is pointed out that the groundwater is not appropriate as a water supply source, and suggested to be kaixin mountain rising springs as its status and long-term planning of water supply source.

Key words: permafrost; groundwater; tectonic rise spring; urban water supply;

1 前言

唐古拉山鎮(zhèn)地處青藏高原腹地、三江源自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，長(zhǎng)江正源沱沱河位于境內(nèi)，全鎮(zhèn)平均海拔在4700米以上，屬內(nèi)陸高寒氣候區(qū)，生態(tài)環(huán)境極其脆弱。

鎮(zhèn)政府駐地位于沱沱河地區(qū)，距格爾木市區(qū)425公里，是青藏公路上的重要驛站，青藏鐵路在此設(shè)有沱沱河站，駐地及周邊常住人口約1600人，主要是學(xué)校、賓館、科研機(jī)構(gòu)及駐軍人員。

根據(jù)青海省用水定額（青海省水利廳，2009年2月），農(nóng)村居民生活用水定額，水源水量缺乏地區(qū)用水定額為40—50L/人·d。取50L/人·d計(jì)算，唐古拉鎮(zhèn)沱沱河地區(qū)需水量為80 m3/d。自2007年青藏鐵路運(yùn)行以來(lái)，沱沱河火車(chē)站為解決職工飲水問(wèn)題，使用了無(wú)錫天康環(huán)保設(shè)備有限公司制造的水處理設(shè)備進(jìn)行水質(zhì)凈化處理，水處理能力為60m3/d，現(xiàn)狀僅能滿(mǎn)足沱沱地區(qū)400人飲水需求，旅

社、餐館飲水由專(zhuān)門(mén)運(yùn)水車(chē)從火車(chē)站拉水供給，供需矛盾?chē)?yán)峻。供水矛盾，已成為制約唐古拉鎮(zhèn)發(fā)展的一個(gè)重要因素。

2氣象、水文

區(qū)內(nèi)受海洋性風(fēng)系影響較弱，氣候干寒，多風(fēng)少雨，具大陸性氣候特征。據(jù)沱沱河沿氣象站資料，多年平均氣溫－4.2℃。1月最冷，平均氣溫－24.8℃，極端最低氣溫－33.8℃，最熱的7月平均氣溫7.5℃。每年9、10月到翌年4、5月大地凍結(jié)，凍結(jié)期長(zhǎng)達(dá)7個(gè)多月，是中國(guó)最寒冷的地區(qū)之一。西部的沱沱河源頭年降水量?jī)H200mm左右。降水量年內(nèi)分配不均勻，5～9月間降水量占全年降水量的85%～96.7%，以降雪為主。年蒸發(fā)量1170.8～1660.8mm。

區(qū)內(nèi)分布的主要河流為沱沱河，沱沱河位于長(zhǎng)江源區(qū)西部，發(fā)源于唐古拉山主峰各拉丹冬雪山姜根迪如冰川。流域面積1.76×104km2，有冰川面積381km2。據(jù)沱沱河水文站資料，多年平均流量29.1m3/s，年均徑流量9.18×108m3，徑流補(bǔ)給主要為降水和冰川融水。

3、凍土特征

凍土是指在地表下一定的深度內(nèi)地溫持續(xù)兩年以上處于0℃以下的土層（冰、土及巖石），是地質(zhì)歷史時(shí)期和氣候變遷背景下受區(qū)域地理環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、水文和海拔高程等因素共同影響下通過(guò)地氣間物質(zhì)和能量交換而發(fā)育的客觀(guān)地質(zhì)實(shí)體。

在唐古拉鎮(zhèn)沱沱河地區(qū)廣泛分布，通過(guò)淺井和鉆孔揭露發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)季節(jié)性?xún)鐾谅裆?.0—3.5m，永久性?xún)鐾羺^(qū)間分別為：2.9—12m、43—43.4m，永久性?xún)鐾翈r芯中含冰量較高。

3凍土區(qū)水文地質(zhì)條件

3.1凍土區(qū)地下水類(lèi)型及富水性

地下水形成條件受氣象和水文、地形地貌、地層巖性和構(gòu)造等諸多因素控制，根據(jù)含水介質(zhì)類(lèi)型、含水層埋藏條件、地下水的水理性質(zhì)及水動(dòng)力特征，區(qū)內(nèi)凍結(jié)層水可劃分凍結(jié)層上水和凍結(jié)層下水兩類(lèi)（見(jiàn)表1）。

地下類(lèi)型劃分表 表1

3.1.1凍結(jié)層上水

凍結(jié)層上水是指多年凍土層上部融凍層中的地下水。寒冷季節(jié)常凍結(jié)成冰，溫暖季節(jié)融化成水。分布于唐古拉鎮(zhèn)沱沱河平原區(qū)和南部山區(qū)。

平原區(qū)凍結(jié)層上水主要接受凍土層消融以及地表水入滲補(bǔ)給。含水層巖性為砂礫卵石、泥質(zhì)砂礫卵石、粉砂和泥礫等，厚度薄，一般小于3m，富水性差，小于100m3/d，屬水量貧乏區(qū)。據(jù)沱沱河谷兩岸的06、07號(hào)孔資料可知，含水層巖性為全新世淤泥質(zhì)砂礫石和砂礫石組成，含水層厚度1.02～1.12m，地下水位埋深0.98～1.15m，單位計(jì)算涌水量5.62～12.67m3/d，水化學(xué)類(lèi)型以 HCO3·SO4·Cl—Mg·Na為主。

山區(qū)凍結(jié)層上水主要接受大氣降水及冰雪融水補(bǔ)給。含水層巖性為砂巖、灰?guī)r、花崗巖等，單泉流量0.107～0.995lL/s，屬水量貧乏區(qū)，水化學(xué)類(lèi)型以HCO3—Na·Ca為主。

3.1.2凍結(jié)層下水

凍結(jié)層下水是分布于多年凍土層下含水層中的水溫高于!1的常年液態(tài)水。分布于唐古拉鎮(zhèn)沱沱河地區(qū)平原區(qū)，主要通過(guò)河流融區(qū)獲取凍結(jié)層上水和地表水的補(bǔ)給。含水層巖性為泥巖、砂巖和粉砂巖等，水量貧乏，小于100 m3/d，屬水量貧乏區(qū)。據(jù)水文地質(zhì)鉆孔資料，凍結(jié)層下水含水層巖性為泥巖，含水層厚度為49.8m，多年凍土埋深2.9～50m，承壓水頂板埋深50m，水位埋深31.2m，單井計(jì)算涌水量53.37m3/d，水化學(xué)類(lèi)型以HCO3·SO4·Cl—Na為主。

3.2凍土區(qū)地下水補(bǔ)給、徑流和排泄條件

平原區(qū)結(jié)層上水接受大氣降水、河流溝溪水的入滲補(bǔ)給和基巖山區(qū)凍結(jié)層上水的側(cè)向徑流補(bǔ)給。該類(lèi)地下水在山間溝谷及山前傾斜平原地帶，因地形坡度相對(duì)較大，徑流條件相對(duì)較好，以徑流排泄為主。在山間盆地的中心地段和沖洪積扇前緣，因地形相對(duì)平緩，含水介質(zhì)顆粒細(xì)小，地下水徑流不暢，導(dǎo)致水位抬升，往往形成沼澤濕地。排泄方式主要以下降泉形式泄出地表，其次以蒸發(fā)和側(cè)向徑流排泄。

山區(qū)凍結(jié)層上水通過(guò)風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙接受大氣降水和冰雪融水的補(bǔ)給后形成裂隙潛水。由于該類(lèi)含水層分布位置較高、地形坡度大，徑流條件好，排泄方式主要向地勢(shì)低洼處徑流排泄，部分在適宜地段以下降泉形式泄出地表，其次是通過(guò)構(gòu)造融區(qū)補(bǔ)給凍結(jié)層下水。

凍結(jié)層下水主要通過(guò)構(gòu)造融區(qū)獲得大氣降水、凍結(jié)層上水的補(bǔ)給，地下水在水頭壓力作用下，沿多年凍結(jié)層之下的裂隙通道運(yùn)移，多以地下徑流方式排泄，部分在適宜地段沿?cái)鄬悠扑閹б陨仙�泉的形式泄出地表�?/p>

3.3融區(qū)地下水

青藏高原多年凍土區(qū)的融區(qū)十分發(fā)育，其成因類(lèi)型極為復(fù)雜，分布于不同的地貌位置及構(gòu)造單元，故融區(qū)水包含了各種地下水的類(lèi)型[2]。據(jù)融區(qū)埋藏條件、水力性質(zhì)及分布特征，分為河流融區(qū)松散巖類(lèi)孔隙潛水和構(gòu)造斷裂帶融區(qū)水。

河流融區(qū)松散巖類(lèi)孔隙潛水：分布于沱沱河河谷中游地段，主要接受河水入滲補(bǔ)給。含水層巖性為沖積的礫卵石，厚度薄，富水性差，多小于100m3/d。

構(gòu)造斷裂帶融區(qū)水：以上升泉的形式出露于青藏公路90道班開(kāi)心嶺處（距唐古拉山鎮(zhèn)18km），其成因主要受控水構(gòu)造控制。該控水構(gòu)造位于歹字型構(gòu)造體系與次一級(jí)旋卷構(gòu)造復(fù)合部位，以及旋卷構(gòu)造的斷裂與北西向壓扭性斷裂銜接部位。在一系列張扭性斷裂作用下，由于此旋卷構(gòu)造規(guī)模較小，在單純一種扭應(yīng)力的作用下，斷裂切割地殼較淺，為地下水的淺循環(huán)創(chuàng)造了條件。斷裂本身導(dǎo)水并富水，在山區(qū)接受補(bǔ)給后，順地勢(shì)向低凹處運(yùn)移，受到阻擋后，以上升泉的形式出露地表。據(jù)物探資料，該斷裂為南傾斷裂，破碎帶寬180m左右。

調(diào)查得知：該上升泉水主要接受南北兩側(cè)高海拔山體大氣降水入滲補(bǔ)給，交替積極，動(dòng)態(tài)較為穩(wěn)定，長(zhǎng)觀(guān)得知：平均流量為673.92m3/d，礦化度0.728g/l，水化學(xué)類(lèi)型為HCO3·SO4—Ca，水量豐富。

3凍土區(qū)地下水質(zhì)分析

根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848—93）[3]和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749－85）[4]，沱沱河地區(qū)平原區(qū)凍結(jié)層上水和凍結(jié)層下水，礦化度多大于1g/l，氯化物、硫酸鹽的含量均有不同程度的超標(biāo)，水質(zhì)差，無(wú)法飲用；山區(qū)凍結(jié)層上水及構(gòu)造帶狀融區(qū)水，礦化度多小于1.0g/l，水化學(xué)指標(biāo)均未超標(biāo)，水質(zhì)好，適合飲用。

4供水水源的選取

在供水水源選擇上， 要全面和綜合考慮各種水源類(lèi)型、水量及水質(zhì)，才能充分利用和開(kāi)發(fā)有限資源。沱沱河地區(qū)凍結(jié)層上水和凍結(jié)層下水水量貧乏，水質(zhì)較差，不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)處理后才可作為供水水源。此種供水方案，需購(gòu)置水質(zhì)凈化設(shè)備，成本較高，并且供水規(guī)模也有限。

對(duì)開(kāi)心嶺處（唐古拉鎮(zhèn)南約18km）上升泉分析：泉水動(dòng)態(tài)較穩(wěn)定，流量

673.92m3/d。礦化度0.728g/l，水化學(xué)類(lèi)型為HCO3·SO4—Ca。根據(jù)《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》[5]：利用泉作為供水水源時(shí)，需水量顯著小于泉的枯水流量時(shí)，可根據(jù)泉的調(diào)查和枯水期的實(shí)測(cè)資料直接進(jìn)行評(píng)價(jià)。 唐古拉鎮(zhèn)沱沱河地區(qū)現(xiàn)狀需水量為80 m3/d，遠(yuǎn)小于673.92m3/d。因此，可利用該泉作為唐古拉鎮(zhèn)沱沱河地區(qū)現(xiàn)狀和遠(yuǎn)期規(guī)劃供水水源。

5 總結(jié)

結(jié)合青藏高原多年凍土地區(qū)唐古拉鎮(zhèn)沱沱河地區(qū)供水方向分析，可得如下結(jié)論：

1.青藏高原多年凍土區(qū)城鎮(zhèn)供水水源選取時(shí)，要充分研究?jī)鼋Y(jié)層上水、凍結(jié)層下水以及融區(qū)地下水水文地質(zhì)特征，結(jié)合其水量和水質(zhì)分析，才能確定供水水源。

2. 在尋找地下水供水源時(shí)應(yīng)重點(diǎn)研究基巖山區(qū)儲(chǔ)水構(gòu)造，因?yàn)檫@些地區(qū)地下水徑流通暢，水循環(huán)積極，水量一般也較為豐富，水質(zhì)較好。

參考文獻(xiàn):

[1] 辛元紅李永國(guó)等.長(zhǎng)江源區(qū)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[M].2008:169－170.

[2] 畢煥軍. 青藏高原多年凍土區(qū)地下水特征及開(kāi)發(fā)利用前景分析[J].冰川凍土，2003,25:17-19