河北省张家口市安固里淖干涸原因探究

辛 博

河北省地矿局第三地质大队 河北 张家口 075000

正文：

安固里淖的干涸，不仅仅是是一个简单的水循环的问题，是经济与环境的问题，造成的影响与社会效应会逐步显现出来。

河北省张家口市张北县安固里淖位于河北省西北处张北县公会镇附近，位置紧邻内蒙古自治区，是离京津地区最近的高原地区距张北县城约30km。张北县公会一带地处内蒙古高原南缘，属河北省北部坝上低山丘陵波状平原地形、南部及东南部，多呈浑圆状，垄岗状及馒头状，地面标高1380～1500m，最高峰1529.3m，相对高差150m左右。中间发育有现代河流及湖淖等地表水体，最低处安固里淖边缘标高1312.1m。

淖，在蒙语中是湖泊之意。安固里淖历史悠久，据说从一千多年前的辽代开始，这里就是著名的皇家游乐避暑圣地。作为张库大道一个重要的商贸中心有着“坝上明珠之称”的安固里淖从水草兴旺，候鸟嬉戏到如今的一片苍茫只用了短短的几年时间，现今干涸已有近十三年。

而据笔者调查研究安固里淖干旱的主要原因有四点，一是气候干燥，蒸发量远远大于降水量、二是过量的地下水开采、三是内陆水系补给条件差，四是上游水利工程兴建和拦蓄，虽与其他地区干旱原因相似但有具体现略有不同。

一、该地区总体上属于温带大陆性气候，从气候条件上看，是属于典型的大陆性干旱和半干旱地区。在厄尔尼诺、大气环流及特定的地形地貌特征影响下，寒冷，少雨，干旱严重，中午气温偏高，无霜期短，风沙天较多。张北县降雨受气候、地形影响较大，有明显的地带差异性，县东北地区由于地形抬升作用，形成狭长的多雨带，多年降雨量在450-550mm，是季节性河流的发源地，向北地区逐渐变小，安固里淖地区为张北县最干旱地区，多年降雨量不超过350mm，而蒸发量却可达1470mm左右。年均7级以上大风日数30天左右，年均风速4.8m/s，年均大风日数63.3天，年最高大风日数可达96天，独特的“大风气候”使得河流、湖泊、植物、土壤水分蒸发强烈，而湖泊的原始面积较大易蒸发的特点导致下渗补给地下潜水减少。该地多年平均气温为春季-10℃—4℃，夏季9℃—22℃，秋季5℃—17℃，冬季-16℃— -4℃，目前地球处于间冰期，气候正处于全球逐渐变暖阶段，该地区的气温逐年渐序升高也影响地下水补给。

气温的升高和气候的干旱使得该湖泊进水量远远低于被蒸发的水量，独特的“大风气候”也加速了地表潜水的蒸发速度，导致湖泊面积逐年减少渐而干涸。

二、过量的地下水开采直接的导致了湖泊干涸,张北县以前是传统的农业县九十年代前期主要经济作物以小麦，土豆，等抗旱农作物为主，但农产品产量少，经济效益差严重影响着当地居民收入。九十年代初期县里开始引导农民种菜，和发展错季蔬菜以增加农民收入，并逐年增加种植面积发展错季蔬菜产业。2002年是13.6万亩，至今约251.82亩，十五年的时间增长了近19倍。夏秋季机井用水两个月不停泵，不合理的大水漫灌方式也使地下水开采量成倍翻番，导致原本流入安固里淖的水量渗入地下，没有了或减少了地表的径流。笔者有幸参与该地区的国家地下水监测工程（河北省部分VI标段土建施工部分）的工作中，发现在秋季蔬菜丰收时，洗菜也对地下水位产生巨大影响；外地车辆集中收菜时，要及时对蔬菜进行装车冲洗，如萝卜、芹菜等，这些也会产生巨大的用水量。

地下水开采强度的增大和成井深度的增加也有着重要的影响，从2001年到2003年间，张家口坝上地区的深水井每年都以10%的速度递增，以安固里淖所在地张北为例，2001年张北县有水井1609眼，2003年底增长到3179眼，两年时间增加了近两倍，到2004年，地下水位已比1980年下降了3-5m，现至今当地地下水位约在9m左右。

张北县平原区面积2102（km2），开采量6345.27（104m3），至今有机井数2601（眼），机井密度1.24（眼/km2）开采强度3.02（104m3/km2），机井密度较5年前翻了一倍。区域地下水的持续下降，使得浅层含水层的逐渐疏干，从而出现了井水干涸，机井掉泵的现象，也使得湖泊逐渐干涸。

机井的不合理分布、开挖、废弃也是重要的影响因素，有些地方紧距离几米，就分布有数眼，并未根据该区域水文地质单元的可开采量、允许取水量、环境的敏感程度、地下水位允许下降值、含水层的赋水特性，水力坡度等进行综合合理的水资源规划。打井行业门槛较低，乱象丛生，随意布井，成井率和成井质量都有待提升，直接的影响到水井的使用年限，和塌孔风险。国家曾为支援张家口坝上地震灾区援建打井500余眼，而张北县作为受地震破坏影响最严重地区，也布置有多眼机井。该批机井在特定时代背景下为了保证成井率多数井成井深度大，而该地区浅层含水层较薄，打深井打透浅层含水层，导致浅层水流至深层，疏干浅层含水层。该区域地层主要为亚黏土，砂砾石互层，相互错落，底部为基岩，也就证明笔者着一推断并不是毫无根据。

工矿企业日常生产生活用水量巨大，大部分厂区内至少拥有一眼机井来满足日常的生产活动，工矿企业无节制过量地下水开采直接的导致了湖泊干涸。

三、安固里淖地区受地形地貌的制约，地下水系统成为较独立的内陆水系，部分河流最终流入内陆湖泊，诸多河流在内陆逐渐消失于地表，最终未流入海洋。地处内蒙地轴张被台拱，是高原波状平原孔隙、裂隙孔隙和裂隙孔洞水文地质区。并具有封闭的水文地质单元，水文地质单元是划分若干个区域，具有一定边界和补给、径流、排泄条件的地下水分布域。海拔标高约为1312.1m左右,略呈波状起伏，滩地与之相间。地层时代为Q3-4新生界第四系上更新统～全新统湖积砂砾石孔隙含水层。含水层以砂、砂砾石为主，砾石分选性差，磨圆度较好，含孔隙潜水，埋藏浅，水位埋深2～10m，大气降水补给，富水性较弱，单井出水量一般在10～20m3/h。该区域受地形地貌影响拥有独立的水文地质单元也是湖泊干涸的原因之一。

据该区统测地下水历年数据得知该区域年地下水动态特征，低水位期一般出现在一年中6～9月份，受农业影响用水量增加，地下水位显著下降。高水位期为11月到次年4月，随着冬季到来当地无主要经济作物需要浇灌，水位回升速度显著加快。春季气温回升冰雪融化及降水的到来4月份可达到全年水位最高值。夏秋季降雨量较大，大气降水补给和蒸发排泄补给及开采地下水的影响关系密切，但夏秋季补给量远远小于蒸发量。

四、水库是张北县主要的蓄水工程之一主要的目的是灌溉和防洪，本县共有水库9座，中型水库1座，小（一）型水库4座，小（二）型水库4座，总蓄水量12510×104m3。安固里淖干涸也与水库的修建有关，由于近几年大气降水较少，各地区筑坝截流，导致水库蓄水严重不足，安固里淖较大的补给源黑水河，三台河受水库的拦蓄直接影响下游地表径流。没有上游地区的补给导致下游区域植被减少，植被减少以后土地蓄水能力变弱，大雨过后雨水会加速流失，干旱时，因雨水已经流失，所以地面径流减少，进而使得安固里淖面积逐渐减小直至干涸。水库的修建利用改变了当地小区域的地下水补给、径流、排泄条件，会使得当地下游地区造成不同程度的次生盐渍化，部分可溶盐及难溶岩化学组分堆积迁移，影响局部地下水化学类型。该区域水库利用经济效益低，造成危害广持续影响时间长，难以恢复。安固里淖的干涸只是其重要的表现形式，今后水库附近会产生一系列与之相关的地质问题、环境问题与社会问题，该地区水库的修建与使用值得认真思考与反思。

五、以上四点为笔者运用先进的水文资源理论为依据进行科学分析，从而得出安固里淖干旱的原因。以下笔者运用成熟的计算模型分析地下水均衡要素和简述地下水均衡模型。

（一）地下水均衡要素

地下水的均衡要素分补给，和排泄两大类。补给项有大气降水入渗补给、河流潜水补给、裂隙侧向补给、灌溉回渗补给、河水入渗补给；排泄项有潜水蒸发排泄、地下水开采排泄、地下水溢出排泄、出口基流排泄。

（二）地下水均衡模型

式中：

∑Q补：地下水补给量（万m3）

∑Q排：地下水排泄量（万m3）

△Q：地下水蓄水变量（万m3）

△H：水位变差值（m）

μ：水位变幅带中含水层重力给水度

F：计算面积（Km2）

安固里淖从水域十万余亩到今天的完全干涸历经的是一个漫长的过程，那笔者简单的分析下安固里淖湖泊有无恢复的可能。安固里淖上世纪至今有过四次干涸情况，分别是1965年、1971年、1984年、和最后一次2004年。干涸周期约为6-20年，假设当地短时间受强降雨影响，地区周边形成季节性河流补给，可短时间恢复较小湖泊面积，以下进行数据模拟推测。

前提 安固里淖为封闭的水文地质单元，周边玄武岩为隔水层。

Q补≥Q排 才能使得湖泊有水

Q补=河流补给+降水补给+侧向补给

Q排=蒸发量+居民饮用水+农业灌溉

补给量以1981年至2010年收集数据为例，年平均降水量为383.8mm，侧向补给和河流补给量较小，可忽略不计。

降雨量为383.8毫米，及一平方米的降雨量是383.8mm，安固里淖面积约10万亩，即是666.67*100000=66667000㎡；66667000*0.3838≈2559万吨

蒸发量为1995年至2014年，年平均蒸发量为1640mm，66667000*1.64≈10933万吨

据经验值当地居民人均用水为12m3/Y，当地常住人口为1.78万人，年用水量为21.36万吨。

该地区农业用水量据全县用水量推算为5269.14万吨/40≈132万吨。Q补=2559万吨Q排=（10933万吨+21.36万吨+132万吨）11086.36万吨。

得知

Q补2559万吨＜Q排11086.36万吨

据模拟推测得知，补给量远远小于排放量，湖泊会短时间内蓄水，但经蒸发作用影响强烈最终仍会干涸。

水量平衡法进行模拟试算

湖泊，湿地、鱼塘补水等，以规划水面积的水面蒸发量与降水量之差计算，采用水量平衡法。

W1=ω[αEt+St-Pt]

式中；ω为水面积；Et为t时段水面蒸发量，由水文气象部门蒸发皿测得；α为蒸发皿折算系数（根据水文气象部门资料确定）；Pt为第t时段降雨量；St为第t时段渗漏流量（由调查、实测或经验数据估算）

ω=66667000㎡

α=0.67

Et=1640mm

St=300mm

Pt=383.8mm

t=1Y（一年）

测算得知 39133529=66667000*（0.67+0.3-0.383）可降水量小于蒸发量，湖泊会短时间内蓄水，但经蒸发作用影响最终仍会干涸。

经过近些年坝上地区丰水期与枯水期降深隔年的比对，降水量大的年份全区水位降深幅度小，降水量较小的年份全区水位降深幅度相对较大尤其是今年水位变差较大，也就是说，固里淖干涸原因是降雨量减少。

结束语：湖泊的干涸不仅仅是水文条件、生态环境、水位下降的问题，目前我国缺少系统的对坝上地区水文地质环境的保护与研究。

安固里淖的干涸只是局部有地缘代表性的一个例子，其中探究方法依然存在一些技术上与科学性的问题，但是湖泊的干涸所产生的地质问题、环境问题与社会问题值得认真思考与反思。