青藏高原多年冻土地区城镇供水方向分析(以唐古拉山镇沱沱河地区为例)
青藏高原多年冻土地区城镇供水方向分析(以唐古拉山镇沱沱河地区
为例)
摘要：水资源不仅决定着城镇的空间分布，更重要的是还决定着城镇的规模。本文通过分析青藏高原多年冻土地区唐古拉山镇沱沱河地区地下水水文地质条件，结合水量和水质分析，指出该区地下水不宜作为供水水源，并建议将开心岭处构造上升泉泉水作为其现状和远期规划供水水源。
关键词：多年冻土；地下水；构造上升泉；城镇供水；
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
唐古拉山镇地处青藏高原腹地、三江源自然保护区内，长江正源沱沱河位于境内，全镇平均海拔在4700米以上，属内陆高寒气候区，生态环境极其脆弱。
镇政府驻地位于沱沱河地区，距格尔木市区425公里，是青藏公路上的重要驿站，青藏铁路在此设有沱沱河站，驻地及周边常住人口约1600人，主要是学校、宾馆、科研机构及驻军人员。
根据青海省用水定额（青海省水利厅，2009年2月），农村居民生活用水定额，水源水量缺乏地区用水定额为40—50L/人·d。取50L/人·d计算，唐古拉镇沱沱河地区需水量为80 m3/d。自2007年青藏铁路运行以来，沱沱河火车站为解决职工饮水问题，使用了无锡天康环保设备有限公司制造的水处理设备进行水质净化处理，水处理能力为60m3/d，现状仅能满足沱沱地区400人饮水需求，旅
社、餐馆饮水由专门运水车从火车站拉水供给，供需矛盾严峻。供水矛盾，已成为制约唐古拉镇发展的一个重要因素。
2气象、水文
区内受海洋性风系影响较弱，气候干寒，多风少雨，具大陆性气候特征。据沱沱河沿气象站资料，多年平均气温－4.2℃。1月最冷，平均气温－24.8℃，极端最低气温－33.8℃，最热的7月平均气温7.5℃。每年9、10月到翌年4、5月大地冻结，冻结期长达7个多月，是中国最寒冷的地区之一。西部的沱沱河源头年降水量仅200mm左右。降水量年内分配不均匀，5～9月间降水量占全年降水量的85%～96.7%，以降雪为主。年蒸发量1170.8～1660.8mm。
区内分布的主要河流为沱沱河，沱沱河位于长江源区西部，发源于唐古拉山主峰各拉丹冬雪山姜根迪如冰川。流域面积1.76×104km2，有冰川面积381km2。据沱沱河水文站资料，多年平均流量29.1m3/s，年均径流量9.18×108m3，径流补给主要为降水和冰川融水。
3、冻土特征
冻土是指在地表下一定的深度内地温持续两年以上处于0℃以下的土层（冰、土及岩石），是地质历史时期和气候变迁背景下受区域地理环境、地质构造、岩性、水文和海拔高程等因素共同影响下通过地气间物质和能量交换而发育的客观地质实体。
在唐古拉镇沱沱河地区广泛分布，通过浅井和钻孔揭露发现，区内季节性冻土埋深2.0—3.5m，永久性冻土区间分别为：2.9—12m、43—43.4m，永久性冻土岩芯中含冰量较高。
3冻土区水文地质条件
3.1冻土区地下水类型及富水性
地下水形成条件受气象和水文、地形地貌、地层岩性和构造等诸多因素控制，根据含水介质类型、含水层埋藏条件、地下水的水理性质及水动力特征，区内冻结层水可划分冻结层上水和冻结层下水两类（见表1）。
地下类型划分表 表1
3.1.1冻结层上水
冻结层上水是指多年冻土层上部融冻层中的地下水。寒冷季节常冻结成冰，温暖季节融化成水。分布于唐古拉镇沱沱河平原区和南部山区。
平原区冻结层上水主要接受冻土层消融以及地表水入渗补给。含水层岩性为砂砾卵石、泥质砂砾卵石、粉砂和泥砾等，厚度薄，一般小于3m，富水性差，小于100m3/d，属水量贫乏区。据沱沱河谷两岸的06、07号孔资料可知，含水层岩性为全新世淤泥质砂砾石和砂砾石组成，含水层厚度1.02～1.12m，地下水位埋深0.98～1.15m，单位计算涌水量5.62～12.67m3/d，水化学类型以 HCO3·SO4·Cl—Mg·Na为主。
山区冻结层上水主要接受大气降水及冰雪融水补给。含水层岩性为砂岩、灰岩、花岗岩等，单泉流量0.107～0.995lL/s，属水量贫乏区，水化学类型以HCO3—Na·Ca为主。
3.1.2冻结层下水
冻结层下水是分布于多年冻土层下含水层中的水温高于!1的常年液态水。分布于唐古拉镇沱沱河地区平原区，主要通过河流融区获取冻结层上水和地表水的补给。含水层岩性为泥岩、砂岩和粉砂岩等，水量贫乏，小于100 m3/d，属水量贫乏区。据水文地质钻孔资料，冻结层下水含水层岩性为泥岩，含水层厚度为49.8m，多年冻土埋深2.9～50m，承压水顶板埋深50m，水位埋深31.2m，单井计算涌水量53.37m3/d，水化学类型以HCO3·SO4·Cl—Na为主。
3.2冻土区地下水补给、径流和排泄条件
平原区结层上水接受大气降水、河流沟溪水的入渗补给和基岩山区冻结层上水的侧向径流补给。该类地下水在山间沟谷及山前倾斜平原地带，因地形坡度相对较大，径流条件相对较好，以径流排泄为主。在山间盆地的中心地段和冲洪积扇前缘，因地形相对平缓，含水介质颗粒细小，地下水径流不畅，导致水位抬升，往往形成沼泽湿地。排泄方式主要以下降泉形式泄出地表，其次以蒸发和侧向径流排泄。
山区冻结层上水通过风化裂隙和构造裂隙接受大气降水和冰雪融水的补给后形成裂隙潜水。由于该类含水层分布位置较高、地形坡度大，径流条件好，排泄方式主要向地势低洼处径流排泄，部分在适宜地段以下降泉形式泄出地表，其次是通过构造融区补给冻结层下水。
冻结层下水主要通过构造融区获得大气降水、冻结层上水的补给，地下水在水头压力作用下，沿多年冻结层之下的裂隙通道运移，多以地下径流方式排泄，部分在适宜地段沿断层破碎带以上升泉的形式泄出地表。
3.3融区地下水
青藏高原多年冻土区的融区十分发育，其成因类型极为复杂，分布于不同的地貌位置及构造单元，故融区水包含了各种地下水的类型[2]。据融区埋藏条件、水力性质及分布特征，分为河流融区松散岩类孔隙潜水和构造断裂带融区水。
河流融区松散岩类孔隙潜水：分布于沱沱河河谷中游地段，主要接受河水入渗补给。含水层岩性为冲积的砾卵石，厚度薄，富水性差，多小于100m3/d。
构造断裂带融区水：以上升泉的形式出露于青藏公路90道班开心岭处（距唐古拉山镇18km），其成因主要受控水构造控制。该控水构造位于歹字型构造体系与次一级旋卷构造复合部位，以及旋卷构造的断裂与北西向压扭性断裂衔接部位。在一系列张扭性断裂作用下，由于此旋卷构造规模较小，在单纯一种扭应力的作用下，断裂切割地壳较浅，为地下水的浅循环创造了条件。断裂本身导水并富水，在山区接受补给后，顺地势向低凹处运移，受到阻挡后，以上升泉的形式出露地表。据物探资料，该断裂为南倾断裂，破碎带宽180m左右。
调查得知：该上升泉水主要接受南北两侧高海拔山体大气降水入渗补给，交替积极，动态较为稳定，长观得知：平均流量为673.92m3/d，矿化度0.728g/l，水化学类型为HCO3·SO4—Ca，水量丰富。
3冻土区地下水质分析
根据《地下水质量标准》（GB/T14848—93）[3]和《生活饮用水卫生标准》（GB5749－85）[4]，沱沱河地区平原区冻结层上水和冻结层下水，矿化度多大于1g/l，氯化物、硫酸盐的含量均有不同程度的超标，水质差，无法饮用；山区冻结层上水及构造带状融区水，矿化度多小于1.0g/l，水化学指标均未超标，水质好，适合饮用。
4供水水源的选取
在供水水源选择上， 要全面和综合考虑各种水源类型、水量及水质，才能充分利用和开发有限资源。沱沱河地区冻结层上水和冻结层下水水量贫乏，水质较差，不符合饮用水标准，经处理后才可作为供水水源。此种供水方案，需购置水质净化设备，成本较高，并且供水规模也有限。
对开心岭处（唐古拉镇南约18km）上升泉分析：泉水动态较稳定，流量
673.92m3/d。矿化度0.728g/l，水化学类型为HCO3·SO4—Ca。根据《供水水文地质勘察规范》[5]：利用泉作为供水水源时，需水量显著小于泉的枯水流量时，可根据泉的调查和枯水期的实测资料直接进行评价。 唐古拉镇沱沱河地区现状需水量为80 m3/d，远小于673.92m3/d。因此，可利用该泉作为唐古拉镇沱沱河地区现状和远期规划供水水源。
5 总结
结合青藏高原多年冻土地区唐古拉镇沱沱河地区供水方向分析，可得如下结论：
1.青藏高原多年冻土区城镇供水水源选取时，要充分研究冻结层上水、冻结层下水以及融区地下水水文地质特征，结合其水量和水质分析，才能确定供水水源。
2. 在寻找地下水供水源时应重点研究基岩山区储水构造，因为这些地区地下水径流通畅，水循环积极，水量一般也较为丰富，水质较好。
参考文献:
[1] 辛元红李永国等.长江源区生态环境地质调查报告[M].2008:169－170.
[2] 毕焕军. 青藏高原多年冻土区地下水特征及开发利用前景分析[J].冰川冻土，2003,25:17-19
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