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| 沙漠暗藏大型地下水库 可能改善内蒙古生态 | |||||
| 作者：李虎军 文章来源：南方周末 点击数： 更新时间：2004-11-27 | |||||
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河海大学陈建生等人在今天出版的《自然》杂志上报告了一项令人惊讶的发现， 研究人员进入巴丹吉林沙漠深处 在中国西北阿拉善高原上的巴丹吉林沙漠，有一片奇特的景观。那里沙山群集，个别沙山的相对高度达到500米，是世界最高的沙山，有人称之为“沙漠珠穆朗玛峰”；那里分布着100多个被当地人称为海子的湖泊，现在仍然有水的湖泊70多个，面积达23平方公里之多。 在极度干旱的沙漠里，为何会有如此之多的湖泊，那些高大的沙山又是如何形成的呢？在11月25日英国《自然》杂志上，来自河海大学、中国科学院地质与地球物理所、澳大利亚昆士兰大学等机构的研究人员发表论文认为，上述奇特景观背后隐藏着的是一个大型地下水库。 “地下河”的发现 论文的第一作者、河海大学科学研究院同位素水文研究所所长陈建生教授对记者说，他的沙漠情缘始于2001年。此前，中国北方沙尘暴的频频发生引起人们对内蒙古额济纳旗的关注，国务院作出了黑河分水的决定，即将上游甘肃张掖莺落峡流量的60%输送到下游的额济纳旗。黑河源起祁连山，滋润着河西走廊和位于巴丹吉林沙漠北缘的两大绿洲——张掖和额济纳。黑河流域治理也成为了中国实施西部大开发战略的重点工程之一。 为了加强基础研究，河海大学2001年成立了科学研究院，聘请国内外著名的专家任首席科学家。中科院地质与地球物理所的汪集院士被聘为河海大学双聘院士，该项目就是在河海大学院士基金和国际原子能机构技术援助项目的支持下，研究小组应用同位素水文学方法对巴丹吉林沙漠的地下水资源进行了深入研究的成果。 同位素水文研究是陈建生及其同事借助的主要研究手段。通过追踪水中的天然同位素，可以准确地获得一些地下水补给源的信息，同位素水文学的方法获取的信息是其他传统的水文学方法所不能得到的。研究小组成员、河海大学兼职教授顾慰祖告诉记者，水中的同位素成分相当于人体的“DNA”，而与DNA证据有所不同的是，一般需要用水中多种同位素来相互校核。 他们的研究小组多次深入巴丹吉林沙漠考察，在几处湖泊中发现了钙华，即碳酸钙晶体的沉积。研究小组经过同位素锶含量的分析后认为这是地下水经过了海相沉积地层的有力证据，表明沙漠湖泊水是来自于深层地下水，通过氦、氖同位素的分析进一步证实地下水与深大断裂有关。此外，他们在一个湖泊旁边的沙山上找到了一个完整的植物化石。“植物化石的年龄为4000多年，说明沙山至少在这段时间内没有移 动过，否则植物化石早就倒下了，”陈建生说，“沙山为什么不移 动呢？可能是沙山有稳定的水源补给。” 研究小组惊讶地发现，高大沙山的内部确实是潮湿的，体积含水率为2%-20%。研究小组在一个沙山边坡挖了1米深的井，观察到水的渗出，而这个井要比邻近湖泊水面高出17米之多！陈建生等认为，沙山里面含有的水分起到了类似粘合剂的作用，抵抗了强大的西北风的侵蚀，从而使沙山屹立在沙漠之中。 那么，沙山内部的水来自何处？还有，陈建生说，巴丹吉林沙漠仅诺尔图一个湖的面积就达1.5平方公里，湖泊最深处为16米，据估算其地下水补给量达每天超过1万立方米，足以满足西北地区10万人的生活用水。如此大的补给量又来自何处呢？ 研究小组进行同位素等分析之后认为，巴丹吉林沙漠的湖泊和额济纳盆地的地下水同出一源，都是来自祁连山冰川积雪融水的补给，祁连山-巴丹吉林沙漠-额济纳盆地之间存在一条“地下河”，地下水的补给周期约为30年左右，并根据蒸发量估算出补给量为每年5亿立方米以上。他们还提出，这条“地下河”是沿着地质上著名的阿尔金断裂带(由印度板块向欧亚板块俯冲造成青藏高原隆起引起的断裂滑移而形成)输送的。 如果有丰富的地下水补给，黑河下游湖泊为什么会消失，额济纳盆地生态为什么会恶化呢？研究小组认为，根本原因在于全球变暖造成的蒸发量增加，如额济纳旗及周边地区平均温度自1960年以来上升了1.6度。 质疑调水计划 随着大型“地下水库”的发现，研究小组对西部的几项水利工程也提出了质疑。 长期以来，科学界就黑河流域水资源问题进行过大量研究。但是，陈建生认为，对于额济纳盆地地下水的补给关系至今仍然没有调查清楚，很多研究人员在测定额济纳旗地下水年龄时采用14C(原子量为14的碳)技术，却未考虑到额济纳盆地的地下水在运动过程中，水中的14C曾与碳酸盐岩中的12C或13C(原子量为12或13的碳)发生了同位素交换，而且也没有考虑地壳深部由岩石变质产生的CO2通过深大断裂也进入到含水层系统对14C测量所带来的影响，从而错误地得出额济纳盆地地下水补给年龄为3000-13000年的结论，认为黑河是额济纳盆地惟一的补给水源。而国家在这个结论的基础上，制定了增加向黑河下游调水量和黑河下游限制使用深层地下水等措施。 其中，黑河分水是清雍正年间就有的策略。据《新纂高台县志》记载，当时的川陕总督年羹尧“定以芒种前十日，封闭甘、肃、高台渠口，镇夷、毛双各堡得受水十日，永以为例”。镇夷峡即今天甘肃高台县的正义峡。 在黑河流域，一系列重大的水利工程也将开始建设。为了更有效地实施黑河分水，水利部门已经决定，争取在“十五”后期开工建设正义峡水库以及配套的衬砌输水渠道。此外，为了缓解河西走廊石羊河、民乐一带缺水的问题，水利部门启动了“引大济西”工程，计划在2015年时从青海省大通河向河西走廊引水2.5亿立方米，工程造价预算达到10个亿。不仅如此，水利部门准备将大通河的水引入黑河，即所谓的“引大济黑”工程。 但是，陈建生认为，黑河中下游水库的蒸发损失非常巨大，占到蓄水量的30%，正义峡水库建成后还将增加每年0.5亿立方米的蒸发量，既然已经初步查明黑河不是额济纳盆地地下水惟一的补给源，就应该利用“地下河”来输水。自1987年起就在巴丹吉林沙漠从事地下水资源研究的顾慰祖也评价说：“既然地下可以输水，为什么非要在地上呢？即使一定要修输水渠道，为什么不修封闭的管道呢？” 陈建生说，巴丹吉林沙漠的湖泊和潮湿沙丘、黑河中下游的水库，以及黑河调入额济纳旗东居延海的累计无效蒸发量大于每年5亿立方米，这是应该开发的宝贵水资源。而额济纳旗、民乐、民勤等地的深层地下水也完全可以进行利用，实际上民勤所开采的8亿-10亿方的地下水大部分都是来自于阿尔金断裂，通过“引大济西”调给民勤的0.75亿方水是杯水车薪，而且大通河是缺水严重的黄河的上游。他建议，不要修建正义峡水库，废弃黑河中下游的水库，并撤销“引大济西”和“引大济黑”工程，以免在西部水利工程建设上出现高投入、低产出的决策失误，为国家节约数以十亿计的公共工程建设资金。 今年3月，全国“两会”期间，国际原子能机构前副总干事长、并领导过该机构同位素水文部的钱积惠委员曾根据陈建生和汪集等人的研究，呼吁重新审定祁连山以北地区的调水计划。 当然，陈建生也提到，对巴丹吉林沙漠地下水库的利用要慎重。例如，那些沙山要依靠地下水来固定，如果地下水利用过度，沙山固定不住，变成了流动沙丘，就会给生态环境带来严重后果。因此，巴丹吉林沙漠地下水库的水到底能用多少，是需要进一步研究的课题。 国内开花国外香？ 在《自然》发表论文之前，陈建生和汪集等人的工作已经开始为国内同行所知晓。他们在2004年第3期和第4期《水利经济》及其他杂志上陆续发表过论文，并在水利部水文局科技创新会等会议上作过学术报告。他们的研究结论也由此引发了一些争议，一些同行还明确表示不同意见。给《自然》投稿之前，这个研究小组曾向国内两份比较有影响的综合性学术刊物投稿，但没有被接受。 如今，世界顶级学术杂志《自然》发表了他们的研究成果，陈建生显得更自信了。但也有研究人员称，那篇论文是级别较低的“短讯”(brief communication)，而非通常的“自然通讯”(letters to nature)，即便是发表在《自然》上，也并不代表他们的研究无懈可击。 兰州某高校一位对巴丹吉林沙漠地下水有多年研究的教授告诉记者，很多从事水文地质研究的学者并不同意陈建生等人的观点，质疑文章将陆续在学术杂志上发表。他说：“巴丹吉林沙漠地下水的运动速度非常缓慢，每年也就运动几米，补给周期怎么可能只有几十年呢？此外，沙山形成是一个复杂的过程。水文地质更是复杂着呢，光有同位素证据显然是不够的。”但陈建生强调，这正是《自然》杂志发表这篇文章的关键所在，他们的研究思路和方法受到了国际同行的认可。 |
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