塔克拉瑪干沙漠每年有220億噸深循環(huán)補(bǔ)給水可供開采利用
新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)初步查明提取深層流動(dòng)淡水最佳穴位
▓ 李 伶
先人早有報(bào)捷：塔克拉瑪干大沙漠下有海量地下水
位于新疆塔里木盆地中心的塔克拉瑪干大沙漠是中國最大沙漠，也是世界第十大沙漠。整個(gè)沙漠東西長約1000公里，南北寬約400公里，面積33萬平方公里。平均年降水不超過100毫米，最低只有4-5毫米，而蒸發(fā)量卻高達(dá)2500-3400毫米。大沙漠嚴(yán)重缺水，這是盡人皆知的不爭事實(shí)。然而科學(xué)的探測卻給人們帶來了意想不到的驚喜。
上世紀(jì)八十年代中期，進(jìn)入塔克拉瑪干沙漠腹地勘探的石油工人，在井場作業(yè)時(shí)出人意料地發(fā)現(xiàn)了地下水。隨后，由中國科學(xué)院、中國石油天然氣總公司等共同組織的塔克拉瑪干沙漠綜合科學(xué)考察隊(duì)進(jìn)入沙漠腹地，在滿加爾、塔中地區(qū)和和田河、克里雅河兩岸，對地層剖面進(jìn)行了詳細(xì)的勘查研究。
考察隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在廣闊的沙漠下面，分布著一個(gè)厚達(dá)200米至300米的含水層，總含水量約為8萬億立方米。出于慎重，新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局第一水文地質(zhì)隊(duì)對大沙漠下的地下水情況進(jìn)一步調(diào)查，結(jié)果表明，中科院組織的綜合科考隊(duì)的考察結(jié)論是正確的。有專家說：“如果把這些地下水覆蓋在沙漠上，可形成一個(gè)面積達(dá)33萬平方公里，平均水深24米的“大湖”。更為可喜的是，塔克拉瑪干沙漠地下水埋藏極淺。除東北部外，大部分地方埋深不超過10米?？疾礻?duì)員們在和田河和克里雅河干河床兩岸還發(fā)現(xiàn)了多處淡水層。
根據(jù)這樣的地理發(fā)現(xiàn)，有人高興地問道：塔克拉瑪干大沙漠下既然有海量地下水，何不大量取出使沙漠變良田呢？科普知識(shí)曰：地下水位之下的地層孔隙都充滿了水，水量是根據(jù)容水率計(jì)算得出的。比如塔里木盆地面積40萬平方公里，假設(shè)土層厚度為1000米，其孔隙率為20％，則地層中的孔隙水量為80萬億，相當(dāng)于80條長江的年流量。如果沒有水補(bǔ)充，這80萬億孔隙水就是死水，不能開采。
大沙漠中降水量極少，且蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，故而沙漠中的降水不能產(chǎn)生地表徑流，也不會(huì)下滲到地下水中。于是，又一問題產(chǎn)生了：塔克拉瑪干大沙漠下究竟有沒有地下水補(bǔ)充？有多少地下水可供開采利用？
新疆連連地震，沙漠洪水的直接導(dǎo)因
據(jù)中石化官方微博消息，2021年7月中下旬，位于塔克拉瑪干沙漠的中國石化西北油田玉奇片區(qū)遭洪水襲擊，淹水面積廣達(dá)300多平方公里，油區(qū)道路多處沖堤潰壩、電線桿傾斜，近50輛勘探車輛、3萬套設(shè)備被淹。
沙漠洪水沖毀道路 石油設(shè)備受淹
大沙漠中為什么洪水泛濫？有關(guān)部門解釋說：“此次洪水是由于近期新疆輪臺(tái)縣天山山脈普降暴雨，加之夏季高山融化雪水，疊加形成季節(jié)性洪水所造成。”簡言之，沙漠洪水兩大原因：一是暴雨致洪；二是高溫融雪致洪。
實(shí)情究竟如何？事發(fā)兩年后的2023年11月，河海大學(xué)教授陳建生團(tuán)隊(duì)對沙漠洪水進(jìn)行了深入細(xì)致的研究和探討。
首先，他們查閱了泛洪屬地輪臺(tái)縣及周邊地區(qū)氣象臺(tái)的降水記錄，這才發(fā)現(xiàn)：2021年7月2日-7月15日期間，除了阿克蘇7月10日下了小雨之外，其他時(shí)間，喀什、克孜與阿克蘇都沒有發(fā)生降水。
有報(bào)道將他處天氣預(yù)報(bào)的暴雨與輪臺(tái)縣實(shí)際發(fā)生的洪災(zāi)混為一談。比如，中國新聞周刊記者報(bào)道說：“新疆維吾爾自治區(qū)氣象臺(tái)曾于2021年7月20日發(fā)布暴雨紅色預(yù)警，預(yù)測喀什、克州、阿克蘇山區(qū)等地的部分區(qū)域有中到大雨，局地暴雨。據(jù)預(yù)報(bào)，向來少雨的喀什地區(qū)、克州降雨，局地累計(jì)降雨量將達(dá)40～80毫米。從位置上看，預(yù)報(bào)可能發(fā)生暴雨的輪臺(tái)縣，毗鄰阿克蘇山區(qū)。”
針對這段文字，筆者三點(diǎn)評(píng)說：
1、這是7月20日的“紅色預(yù)警”，而輪臺(tái)洪災(zāi)發(fā)生于7月15日，此“警”與輪臺(tái)洪災(zāi)發(fā)生日有數(shù)日時(shí)空差。
2、這里敘述的是“紅色預(yù)警”，并非降雨實(shí)況。事實(shí)上，預(yù)報(bào)的“暴雨”并未發(fā)生，7月1日～7月31日，洪水發(fā)生地區(qū)未出現(xiàn)降雨。
3、文中的“毗鄰”二字不確切。事實(shí)上，預(yù)測局部暴雨的喀什地區(qū)與克州距離洪水發(fā)生地輪臺(tái)縣分別為755千米與373千米。多大的暴雨方能經(jīng)過這么遠(yuǎn)距離的沙漠滲漏而流至輪臺(tái)縣泛洪呢？
以上情況說明，大沙漠中“暴雨致洪”的理由不成立。
再探“髙溫致洪”。
網(wǎng)上有人說：“正值炎炎夏日，加上全球變暖的趨勢，不斷創(chuàng)新高的氣溫使得新疆地區(qū)天山的冰雪持續(xù)融化，奔流而下?！?/span>
還有人說：“7月下旬以來，新疆輪臺(tái)縣天山山脈受天氣影響，連日普降暴雨。高山融水和暴雨疊加在一起，大水就從山上沖下來了，形成了季節(jié)性洪水，流進(jìn)了塔克拉瑪干沙漠?！?/span>
陳建生團(tuán)隊(duì)查閱了新疆地區(qū)近5年來的溫度記錄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)2019年7月最高溫度平均值是33.9℃，而2021年7月的最高溫平均值29.9℃，比2019年7月低4℃。奇怪的是：最高平均溫度值的2019年7月并未引起融雪致洪，而低于其4℃的2021年卻出現(xiàn)了洪水泛濫。顯然，所謂“高溫融雪致洪”的觀點(diǎn)亦不能成立。
既然“暴雨致洪”和“高溫融雪致洪”都不成立，那么，沙漠洪水真正原因是什么？
陳建生說：“沙漠洪水的直接導(dǎo)因是地震?！?/span>
根據(jù)是：他們查閱了新疆地區(qū)的地震記錄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：2021.1-2021.7.31日，從北輪臺(tái)斷裂南邊的雅克拉斷凸起，近東西走向，長約300公里，南北寬約10公里范圍內(nèi)，3.0級(jí)地震共計(jì)34次，最大震級(jí)為5.4級(jí)。
衛(wèi)星遙感圖像表明：這一時(shí)期地震發(fā)生位置與洪水現(xiàn)場圖像高度一致。尤其是7月8日發(fā)生了兩場地震，7月15日衛(wèi)星遙感圖上便出現(xiàn)洪水泛濫了。這就印證了陳建生地下水理論中關(guān)于地震與深循環(huán)水密切相關(guān)的學(xué)說。因此，他認(rèn)為：“輪臺(tái)縣屬于地震多發(fā)區(qū)，地震是由斷裂帶發(fā)生位移錯(cuò)動(dòng)而引起的。由于基底斷裂帶與深循環(huán)地下水導(dǎo)水通道相連通，地震發(fā)生后，基底斷裂帶突然發(fā)生了較大的錯(cuò)動(dòng)與位移，導(dǎo)水性能突然增大，來自西藏高原的深循環(huán)地下水通過斷裂帶上涌的水量大幅度增加，并最終溢出地表形成泛濫的洪水?！?/span>
2021年塔克拉瑪干的大沙漠洪水緣由示意圖
去偽存真：前人探得的每年220億噸補(bǔ)充量，就是可供開采利用的深循環(huán)水
地震使深層地下水大量上涌而致沙漠洪災(zāi)的說法引來智者一問：塔克拉瑪干大沙漠下有多少深層補(bǔ)給水可供開采利用？
據(jù)水利專家王根緒等1999年的探測和精確計(jì)算，塔里木盆地地表徑流量每年407億立方米，地下水補(bǔ)給量為每年220.1億立方米。塔里木盆地的地表徑流量與地下水補(bǔ)給量之和為每年627億立方米。對于這一測算數(shù)據(jù)，各路專家是認(rèn)可的。分歧意見是：這220億立方米地下水從何而來？可否計(jì)入水資源總量？
傳統(tǒng)地下水循環(huán)理論認(rèn)為，流域內(nèi)的地表水與地下水都是來自于流域內(nèi)的降水，不同流域之間的地下水不存在跨流域的補(bǔ)給，所以，不承認(rèn)塔里木地區(qū)存有流域以外的外源水補(bǔ)充。他們認(rèn)為：塔里木盆地的地下水都是來自于流域內(nèi)部河流的下滲，這些通過河道下滲的地下水在山前河流入“盆”時(shí)已經(jīng)作為地表水被統(tǒng)計(jì)過了，盆地內(nèi)的地下水屬于重復(fù)計(jì)量。塔里木盆地被減去的重復(fù)水資源量竟然高達(dá)196.6億立方米。
陳建生通過同位素與水化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)：塔里木盆地的地下水與河水存在明顯差異，地下水不是來自于盆地河水的滲漏，而是來自于外源水。也就是說，塔克拉瑪干大沙漠下每年有220億噸來自域外的深循環(huán)水可供開采利用。
現(xiàn)將這些深循環(huán)水的產(chǎn)生機(jī)理以及大致流程簡介如下：
2012年，陳建生團(tuán)隊(duì)在科學(xué)考察中發(fā)現(xiàn)，西藏內(nèi)流區(qū)的河流與湖泊存在滲漏。后經(jīng)過定量的研究證實(shí)，每年丟失的水量達(dá)到540億噸，相當(dāng)于一條黃河的水量。這一科研成果于2021年發(fā)表在國際頂級(jí)專業(yè)刊物《地質(zhì)學(xué)》上。
這些丟失水在重力作用下沿著裂谷和斷裂帶下的深循環(huán)導(dǎo)水通道，在流經(jīng)西北、內(nèi)蒙古、東北、華北、蘇北等地過程中，一部分以上升泉的形式溢出地表，成為內(nèi)陸河流的源頭。另一部分滲漏水流入了貝加爾湖以及我國東部和南部海洋，成為海底上升泉。
總體而言，這些源自西藏高原的滲漏水的深層導(dǎo)水通道共分為北、東、南三路。其中的北路通道穿越了塔里木盆地和準(zhǔn)格爾的巖石圈，最終輸入貝加爾湖。
由于東西走向的阿爾金斷裂帶是一條左行走滑的大型斷裂帶，它切割破壞了向北部貝加爾湖的輸水深層通道，于是，大量的深循環(huán)地下水通過被沙漠覆蓋的古火山口或斷裂帶進(jìn)入塔里木盆地的含水層中。部分地下水溢出地表匯入河流或湖泊之中。由此可見，前人王根緒等根據(jù)抽水試驗(yàn)探得的塔里木盆地每年220億噸的地下補(bǔ)充水量，應(yīng)為來自域外的水資源。
長期以來，由于受到傳統(tǒng)的流域水量平衡理論的束縛，有人認(rèn)為這220億噸中90%的水資源系塔里木盆地內(nèi)部河流滲漏而產(chǎn)生的河陸循環(huán)水。為保持生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，水利部門對河道滲漏水，實(shí)施了嚴(yán)格限制開采的政策。顯然，這些被誤判為河道滲漏水的外來水，不應(yīng)該被納入限制開采范疇。
弄清塔里木盆地的地下水資源是遠(yuǎn)道而來的深循環(huán)地下水這一基本原理，以其解大沙漠之渴便克服了認(rèn)知障礙。
學(xué)習(xí)內(nèi)蒙古榜樣，新疆建設(shè)兵團(tuán)初步探明提取深層流動(dòng)淡水的最佳井位
陳建生這位地處南京的大學(xué)教授，獲得塔克拉瑪干沙漠洪水的調(diào)查權(quán)以及他那深循環(huán)理論對大沙漠下地下水的發(fā)言權(quán)，源于一個(gè)偶然因素。
2009年陳建生、譚紅兵、饒文波教授在臺(tái)特瑪湖采集土壤與湖水樣。
2009年，陳建生一行對塔里木盆地進(jìn)行了水資源科考調(diào)查。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，在已經(jīng)斷流的車爾臣河下游出現(xiàn)了一個(gè)面積達(dá)到300平方千米的大湖泊，這個(gè)湖泊就是臺(tái)特瑪湖。上世紀(jì)70年代，車爾臣河斷流了，臺(tái)特瑪湖隨之縮小并逐漸消失。但2003年以來，在地下水的補(bǔ)充下，臺(tái)特瑪湖重現(xiàn)了往日的風(fēng)采。經(jīng)過同位素與水量平衡關(guān)系分析確認(rèn)，地下水的補(bǔ)給源來自于塔里木盆地南部昆侖山的冰川融水，地震活動(dòng)造成阿爾金斷裂帶地下水涌水量大幅度增加，從而造成了臺(tái)特瑪湖重現(xiàn)。相關(guān)的論文發(fā)表在國際專業(yè)頂級(jí)刊物2012年的《地球物理學(xué)快報(bào)》上。
國家發(fā)改委宏觀經(jīng)濟(jì)研究院經(jīng)濟(jì)所研究員、曾掛職新疆建設(shè)兵團(tuán)發(fā)改委主任助理的左傳長同志，長期研究新疆地區(qū)的高質(zhì)量發(fā)展相關(guān)問題，他一直在思考:水資源短缺已成為阻礙新疆經(jīng)濟(jì)騰飛的瓶頸，如何解決新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展中缺水困境？
曾在國家發(fā)改委擔(dān)任處長職務(wù)的胡長順博士向左傳長研究員介紹了河海大學(xué)陳建生教授，及其創(chuàng)導(dǎo)的地下水深循環(huán)理論在指導(dǎo)內(nèi)蒙古沙漠取水的實(shí)踐活動(dòng)中的連連戰(zhàn)績。
左傳長研究員便帶著曾為新疆建設(shè)兵團(tuán)第二師第三十六團(tuán)進(jìn)行水資源調(diào)查的北京城建勘察院新疆公司王孝斌經(jīng)理，來到內(nèi)蒙古阿拉善右旗，親眼目睹了陳建生地下水深循環(huán)理論之樹上那一連串的燦爛花朵。
地處巴丹吉林大沙漠的阿拉善右旗歷年來打了近千口取水井，一直沒有解決飲用水問題。2013年，應(yīng)阿右旗政府邀請，陳建生按其深循環(huán)理論，在大沙丘下盆地里選定8個(gè)井位，結(jié)果井井清泉，大多為優(yōu)質(zhì)礦泉水。從此，全旗90％農(nóng)牧民及城鎮(zhèn)居民喝上了廉價(jià)的自然優(yōu)質(zhì)礦泉水。
2014年，經(jīng)國家法改委胡長順處長牽線搭橋，陳建生仍以深循環(huán)理論為指導(dǎo)，改變了“區(qū)域循環(huán)理論”指導(dǎo)下在舊河道里打井的歷來做法，而在遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于舊河道的該市西南部的古火山區(qū)打出了4口自流井，大大緩解了該市供水的壓力。
2018年，因黃河中游河水污染，多種鹽量超標(biāo)，應(yīng)杭錦旗政府邀請，陳建生仍然按照深循環(huán)理論揭示的科學(xué)規(guī)律，在遠(yuǎn)離黃河50千米外的庫布齊沙漠的鐵蓋廟古火山群址，打出8口井，使該旗臨黃河的巴拉貢、呼和木獨(dú)和吉日嘎朗圖三鎮(zhèn)3.6萬農(nóng)牧民喝上了來自沙漠的清潔水。
以上內(nèi)蒙古沙海取水的成功范例，我在華文出版社出版的《西藏之水救中國地下水篇》開頭三章以4萬多文字和20多幅圖片做了介紹。
李伶著，華文出版社出版的《西藏之水救中國地下水篇》封面及目錄首頁。
通過對內(nèi)蒙古的參觀訪問，左傳長一行有兩點(diǎn)深刻體會(huì)：
一是內(nèi)蒙古有關(guān)部門的政府官員，確實(shí)從人民利益出發(fā)，敢于以嶄新的深循環(huán)理論指導(dǎo)沙漠取水的實(shí)踐話動(dòng)，故而成為旱區(qū)人民歌功的“敢吃螃蠏第一人”。
二是內(nèi)蒙古沙漠取水的成功實(shí)踐證明，陳建生的深循環(huán)理論是科學(xué)的。
左傳長研究員、陳建生教授、李富強(qiáng)團(tuán)長與劉濤工程師在野外考察。
心有所感，行有所動(dòng)。2023年11月，在左傳長研究員的推動(dòng)下，河海大學(xué)與北京城建勘察院新疆公司對阿爾金山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的河流與湖泊、發(fā)源于阿爾金山的米蘭河、車爾臣河下游、臺(tái)特瑪湖、新疆建設(shè)兵團(tuán)三十六團(tuán)的地表水與地下水進(jìn)行了深入考察調(diào)研。
三十六團(tuán)張全禮副團(tuán)長、陳建生教授、劉濤工程師、王王博士和張一彤博士在野外考察采樣。
同位素分析結(jié)果顯示，三十六團(tuán)100平方公里以下的深層地下水，皆來自于西藏內(nèi)流區(qū)，並在深循環(huán)的同一個(gè)涌水通道上。更為可喜的是：阿爾金斷裂帶將西藏滲漏水流向貝加爾湖的北路輸水通道錯(cuò)斷了，這個(gè)十字交叉的錯(cuò)斷位置，正好在三十六團(tuán)農(nóng)場下邊，因此，該團(tuán)每年從輸水通道破裂口得到的上涌地下水超過了2億噸，而米蘭河每年徑流量僅為1.27億噸，這說明，該團(tuán)地下水為米蘭河滲漏水的說法站不住腳。
總之，一系列證據(jù)表明，三十六團(tuán)的深循環(huán)地下水只有少部分被開采用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，大部分地下水經(jīng)過地下徑流最終匯入東部的米蘭河以及北部塔里木河。這些基本情況，包括三十六團(tuán)地下水開發(fā)利用的大好前程，以及提取地下水的最估井位等，已被陳建生團(tuán)體詳細(xì)地寫進(jìn)了約5萬字的《三十六團(tuán)新水源地研究報(bào)告》中。能否像內(nèi)蒙古那樣在開發(fā)利用的實(shí)踐檢驗(yàn)中獲得令人滿意的效果？塔克拉瑪干大沙漠翹首以盼！
2024年6月1日脫稿于北京
