人类重大工程对格尔木冲洪积扇 水资源与生态环境系统的影响研究

十分丰富。自#&年代以来，格尔木人民为了发展区 径流、改变河流流态与河道形态，直接作用结果是增 内经济，治理洪涝灾害，在区内兴建了大量重大工 加了地表水渗漏补给地下水量。
程，主要包括以下几个方面：
水库兴建在调节地表径流方面ຫໍສະໝຸດ Baidu现在两个方
（’）#&!$&年代初期主要以开发人工绿洲为 面：其一调节了枯丰流量，改变了地表水在时程分配 主，在区内建有格尔木东西农场，从水闸门处分别修 上的不均。例如建库前’%月至翌年!月枯水期，流 建了东西干渠，每年#!’&月引水浇灌农田，并延续 入下游河流流量一般在(!*-!／.之间，而建库后， 至今。渠道虽有衬砌，但因地处高寒地区，渠道冻胀 在枯水 期 平 均 流 入 下 游 河 流 流 量 一 般 为 ’"!’# 严重，产生强烈渗漏，灌溉方式以大水漫灌为主。 -!／.之间，较建库前增大了’倍多，致使枯水期格
完全 损 坏、倒 塌 的 建 筑 物 ’’,0( *.，围 墙 长 度 补给量约0"0.,$&’() *!／+，总排泄量为0"0(’$
’,!((*，仅直接经济损失就达’’,(万元，从而对 &’() *!／+。’$$!!’$$#年人工河的启用，打破了
生态环境产生了强烈的影响。
已建立的平衡状态，从而引起补排关系再次变化，与
量较建库前增加!"!#$%&’()*!／+。 !"’"! 水库兴建对生态环境系统的影响
水库的兴建对地表水、地下水系统都产生了强
态、均衡要素等再次发生变化。与’$$(年相比地下 水补给量减 少 了 !,2，地 下 水 位 持 续 大 幅 度 下 降， 如人工河渠首以北的冲洪积扇中下部观测孔水位急
烈影响，如格尔木河渗漏量变大，泉集河流量增加， 剧下降，下降幅度介于(",!#"#* 之间。通过地下
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表" 水库运行后期地下水系统均衡表
泉集河
潜水蒸发
地下水量／（!*-&"／1） 侧向径流
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开采
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总计
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河下河段 网 状 河 面 积 约 !"#$%&’，渗 漏 量 为 $#$ !+-!年以后，冲洪积扇地下水位大幅度上升，最为
&"／(；修水库后，格尔木河下河段网状河面积为)’ 严重时，地下水位回升)#-& 之多，!+-"年以后地
%&’，渗漏量为!"#!*&"／(，增加了!倍多。
下水位略有下降（图!），至!+-+年地下水位再次上
（%）(&年代后期（’)(*年）在乃吉里峡口修建 尔木河下河段的渗漏量较无调蓄作用时多渗入’+)% 水库一座，主要用于水力发电和调节洪水。该水库 -!／.。其二是调节了洪水，使洪水流量减少’"/! 建成后，对解决格尔木地区电力不足起到了积极作 ’*/释放入水库下游河道中，而被控制的那部分水 用。但由于水库兴建，人为地设置了地下水补给的 体逐渐释放入下河道中。
政策的实施，格尔木市作为青海省西部柴达木盆地 突出。
南缘的新兴盐化、石化工业城市，有着得天独厚的矿
产资源，决定了格尔木地区在振兴青海和我国西部 经济中的地位。经过勤劳勇敢的格尔木人民多年艰
)
格尔木冲洪积扇区水资源系统特征
苦创业，现已沿格尔木河流域形成了以上游水能开 发区、中游城市与农业开发区和下游盐湖开发区为 主的三个经济开发带，如今格尔木市已成为青海省 西部的经济、文化、科技中心和青海省第二大城市。
这个生态系统中，水对生态平衡的稳定起着决定性 目，已形成大规模开发的势态。同时，城区内加油
作用。
站、洗车厂随处可见。由于格尔木冲洪积扇包气带
（$）区内山前冲洪积扇区，干旱少雨，地表植被 防护性能较差，从而引起水土污染，其污染范围和污 稀少，包气带岩性防护性能差，是水资源易受污染的 染程度有逐年增长之趋势。
高风险区。
! 人类重大工程对格尔木冲洪积扇水 % 人类重大工程在格尔木冲洪积扇的 资源与生态环境系统的影响
建设历程
!+" 水库兴建对水资源和生态环境系统的影响
格尔木是一个资源型地区，辖区内有世界上最 !+’+’ 水库兴建对地表水系统的影响
大内陆沉积盐湖察尔汗盐湖，此外农牧、水能等资源
水库兴建对地表水系统的影响表现在调节地表
自然条件形成了十分脆弱的生态环境，高寒缺氧、干 人们在开发利用水资源的过程中缺乏统一规划与科
旱缺水、植被稀少、土地贫瘠、自然灾害频繁等是制 学管理，从而诱发了一系列生态环境负效应。这些
约区内经济发展的主要因素。随着国家开发中西部 负效 应 随 着 经 济 的 发 展，需 水 量 的 增 加，已 日 渐
［关键词］ 人类重大工程；冲洪积扇；水资源；生态环境；格尔木 ［中图分类号］ 2?"! ［文献标识码］ / ［文章编号］ )((<@AA==（!(()）(!@(((*@(* ［作者简介］ 王文科（)A*!@），男，教授，博士生导师，现从事水资源开发与生态环境保护的教学与研
究工作。
格尔木地处柴达木盆地南缘昆仑山前，恶劣的 了强烈的响应，极大地改变了天然水循环过程，加之
单一巨厚潜水含水层的富水性强，水质好，多层结构 自然网状河道改为单河道且具有防渗措施的人工
潜水含水层的富水性弱，水质较差。
河。这一归流防渗工程的兴建，对治理该地区地下
（"）山前地下水库储存调节功能良好，开发利 水位上升引起的灾害起到了积极作用，却引起了地 用条件优越。单一潜水含水层具有分布广、埋藏深、 下水位大幅度下降。嗣后，由于突发性洪涝灾害的
水是人类生存的首要物质基础，是绿洲生态系 统存在的根本保证。水资源的开发利用在格尔木社 会经济发展中起到了重要作用，保证了居民生活饮 用，支撑社会经济发展，维系生态环境和促进盐化工 业兴起。但随着人类经济技术活动的加强以及人类 重大工程的兴建，对格尔木河流域水资源系统产生
格尔木冲洪积扇既有西北内陆干旱区冲洪积扇 的共性，也有其个性。其水资源系统具有如下特征：
第!"卷 第!期 !(() 年 * 月
西安工程学院学报
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人类重大工程对格尔木冲洪积扇 水资源与生态环境系统的影响研究
定水头边 界，调 节 了 河 流 丰 枯 流 量，改 变 了 河 流 流
此外，由于水库控水和排淤，破坏了原来河流下
态，增大了万河方流数补据给强度，引起冲洪积扇区地下水位 河段的河道形态，改变了河流流态，扩大了河流的渗
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西安工程学院学报
’"卷
漏面积，延长了河流渗漏的时间。修水库前，格尔木 致使格 尔 木 冲 洪 积 扇 地 下 水 位 持 续 上 升，尤 其 是
王 文 科)，栾 约 生!，杨 泽 元)，乔 晓 英)，杨 晓 婷)
（)&长安大学 国土资源部干旱半干旱地区水资源与国土环境开放实验室， 陕西 西安 <)((=>；!&长江勘测技术研究所，湖北 武汉 >"(())）
［摘要］ 格尔木冲洪积扇地处内陆高原，干旱少雨，生态环境极为脆弱，水不仅是区内人民生活和国民 经济发展的生命物质基础，也是维持区内脆弱生态环境平衡的主要因素。自=(年代以来，该区兴建了 一系列重大工程，这些重大工程的兴建对经济发展起到了决定性作用，但同时也诱发了一系列生态环境 负效应，造成了巨大的经济损失。因此在研究格尔木地区水资源系统特征的基础上，分析了人类重大工 程对格尔木冲洪积扇水资源与生态环境系统的影响，提出了水资源与生态环境系统保护的对策和措施。
水库兴建后，细土平原区泉集河流量也发生了 升。根据建库前后各均衡要素变化可知，水库运行
变化。!+,,年以前泉集河总流量为)&"／(左右， 后，格尔木河渗漏量大大增加，占补给量增加量的
!+-’年泉集河流量达到!"#$)’&"／(，较建库前增 -!#-’/，是冲洪积扇水位上升的主要原因，排泄量
加!倍多，!+-"年+月总流量达到!.&"／(，枯水期 增加最多的是泉集河流 量，占 排 泄 量 增 量 的 $-/
水转化构成水资源转化和循环的基本方式。
（!）*&年代初期至)&年代初期，格尔木市人民
（!）冲洪积扇区地下水分布具有明显的分带 政府为了治理水位上升引起的灾害问题，投资!&&&
性。横向上，离河越近，富水性、径流条件、水质越 万元，修建了长’’+%#,-，宽"%+$- 的条形河槽，
好，离河越远，富水性、径流条件、水质越差；纵向上， 采用毛石衬砌，并于’))%年’’月正式启用，河流由
小于!*&"／(。
（表!，表’）。水库运行前地下水系统基本处于均衡
"#!#’ 水库兴建对地下水系统的影响
态，水库运行后，地下水系统明显处于正均衡状态，
水库兴建后，打破了地下水系统已有的平衡状 地下水贮存量增加。前期总补给量 为 .#$)0!*-
态，从而引起水动力场和各均衡要素发生较大改变。 &"／1，后期总补给量,#+"’-0!*-&"／1，若以补给
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王文科等：人类重大工程对格尔木冲洪积扇水资源与生态环境系统的影响研究
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量的增量作为地下水资源量的变化，则地下水资源 化，减少渗漏量，改变了渗漏位置，使地下水水位动
地下水位整体抬升，致局部地带上升达#")*，市区 水均衡计算，结合地下水系统的结构和水力特征分
积水面积达,"#,-*.，使冲洪积扇前缘的泉水溢出 析可知地下水系统资源组成发生了很大变化。’$$(
带南溯 ’!!-*，沼泽面积扩大，导致弃 耕 地 %#% 年属平水年，地下水系统在经受乃吉里水库建成影
/*.，弃牧草场##/*.，盐渍化面积扩大’#$,/*.， 响后，经过多年调整，已基本处于相对稳定状态，总
!"" 人工河运行对水资源和生态环境系统的影响 ’$$(年相比，补给量大大减小，仅只有 !"#)’)& 格尔木地区为了治理兴建水库引起地下水位上 ’()*!／+，而排泄量为,"!%$,&’()*!／+，系统处于
补给要素 前期 后期
补给量增加量 前期储存量变化量
排泄要素 前期 后期
排泄量增加量
后万期储方存数量变据化量
图! 典型观测孔地下水位历时曲线 表! 水库运行前期地下水系统均衡表
格尔木河渗漏
地下水量／（!*-&"／1） 水库渗漏 渠系水入渗 单河道河谷潜流
基岩裂隙水补给
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［ ［收基稿金日项期目万］］方!国((土数)@资据(源)@部)优(秀青年教师基金资助
下水又以泉的形式溢出补给地表水，至盐沼平原，地 表水再一次渗漏转化成地下水，最终汇入达布逊湖。
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王文科等：人类重大工程对格尔木冲洪积扇水资源与生态环境系统的影响研究
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从水资源的形成区到消亡区，以河水!地下水!河 普遍上升，局部地带因地下水位上升形成灾害。
厚度大、颗粒粗等特点，至细土平原区，受岩性影响 频繁发生，人工河多次被冲毁，在’))%!’))$年间 形成一条近东西向条带状的“潜伏式地下截流坝”， 处于一边修复，一边冲毁状态，至’))(年人工河完 构成有利的天然地下水库，给水资源调蓄提供了优 全冲毁又恢复到天然网状河道。
越的天然条件，只要调控得当，既能调蓄利用洪水资
（)）区内降水量稀少，山前不足>!BB，有限的 降雨对山前水资源的形成意义不大，因此平原水资 源的形成以山区水资源在平原的重复转化为其基本 特征。
（!）地表水、地下水转换频繁。河流在山区接 受大气降水和地下水的补给，出山口进入戈壁平原 产生大量渗漏转化成地下水，构成典型的河流—地 下含水层系统。至细土平原段由于受岩性制约，地
（"）进入)&年代后期，格尔木市工矿企业迅速
源，又能减少地表水资源无效蒸发量，提高水资源的 发展，以国家重点工业如格尔木炼油厂二期工程扩
利用率。
建、青钾二期工程扩建和新建油气新工程等项目为
（#）区内以格尔木河流域水资源、地表径流、地 龙头，带动了地方工业的发展，先后兴建了高纯镁砂 下径流为脉络，构成了一个完整的流域生态系统，在 厂、硫酸钾厂、钾镁厂、硫酸厂、铬铁合金厂等开发项