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[转贴] 沙漠“地下河”能开发利用吗？ [复制链接]

落魄狭

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电梯直达

1楼

发表于 2011-8-1 21:19:41 |只看该作者 |倒序浏览

在南京举行的全国水文学术讨论会上，中国科学院院士汪集作了关于“巴丹吉林沙漠发现‘地下河’”的专题报告。汪集指出，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，在中国巴丹吉林沙漠地下发现了一条年补给量超过5亿立方米的“地下河”，这个发现可能彻底改变内蒙古额济纳地区水资源调配的格局，有必要重新论证在黑河流域实施地面调水工程的科学性。
　　“骆驼泉”源自“地下河”
　　《地下水维持高大沙山》一文第一作者、河海大学同位素水文学研究所所长陈建生，带着研究小组六进巴丹吉林沙漠，让他坚信沙漠地下有“河”的，是一口被内蒙古额济纳旗当地人称为“骆驼泉”的自流井。“同位素研究表明，骆驼泉来水既不是附近的黑河，也不是当地降雨，”陈建生大惑：这干旱地区的水，能从哪里来？研究小组成员、教授顾慰祖认为，额济纳旗的水应该来自沙漠。
　　沙漠里的确有谜。一是高大沙山不移动。丹巴吉林沙漠因其有“沙漠珠穆朗玛峰”之称的高大沙山而闻名于世，美国宇航局评其为“全球最奇特的地貌”。在伊和吉格德沙山北侧，陈建生找到了一株约30厘米高的植物化石。化石已有4000年高龄，却依然直立。这证明沙山至少在4000年里没有移动过。这种现象世界上绝无仅有。
　　二是沙山旁有湖泊。研究小组在沙漠深处看到144个湖泊，总面积超过23平方公里。其中，72个湖泊常年有水，12个还是水质很好的淡水湖泊，最大湖泊面积达1.5平方公里，最深处16米。当地年蒸发量4000毫米，远远高于50毫米的年降水量。“因此，湖泊来水只能是深层地下水。”陈建生说。
　　小组在一些湖泊中发现由碳酸钙晶体沉积而成的钙华，对碳酸钙的同位素分析表明，湖泊水不断得到来自地下深层的补给。陈建生确认：巴丹吉林沙漠地下有丰富水量，且有强大补给，是一条有源的“地下河”。沙山屹立的秘密就在于，类似黏合剂的水分，帮助沙山抗住强大西北风的侵袭。
　　“地下河”源头在祁连
　　“地下河”源头在哪？研究小组首席科学家汪集告诉记者，同位素分析表明，水源高程应在4000米以上，水龄分析最终帮助研究小组将源头锁定为500公里外、沙漠西南端的祁连山脉。
　　汪集为记者勾勒了这条“地下河”的概貌：祁连山雪融水进入山脉断层，然后借道阿尔金断裂带，在距离地表1公里－3公里下的“河床”内向北流动，每年约流动20公里，最终到达巴丹吉林沙漠及更北的额济纳旗。研究小组目前估算，“地下河”年有效补给量至少5亿立方米，补给周期仅为30年左右。
　　“河水”令人捉摸不定
　　内蒙古额济纳旗地区是中国西北有名的干旱地区，针对该地水资源的研究，科学界长期以来已经形成两个定律：补给水源只有一条黑河；当地地下水补给周期长达3000年－13000年。正是在此基础上，国家出台了黑河下游限用深层地下水的管理措施，制定了“引大（青海省大通河，黄河的一条支流）济黑（黑河）”、“引大济西（河西走廊石羊河）”、黑河中游修建正义峡水库等一系列向下游增加地表调水的工程计划。
　　对此，中国地质科学院水文地质环境地质研究所研究员张光辉说，科学家曾发现罗布泊地下有大量存水，可这些水矿化度极高，不具备现实使用价值，“巴丹吉林沙漠地下水是否普遍可用，需要进行群井抽水检测，这还要一个漫长的过程。”
　　此外，中国工程院院士陈志凯对巴丹吉林沙漠地下河的水量持有疑义。他告诉记者，“有效补给量为5亿立方米”这一判断尚需论证，就目前的情况看，巴丹吉林沙漠“地下河”还无法改变额济纳盆地的用水格局。
　　陈建生自己则坦言，巴丹吉林沙漠的巨大沙山依靠地下水固定，如果地下水开采过度，将导致沙山成为流动沙丘，所以能用的地下水究竟有多少，有待进一步研究。
　　汪集院士也告诉记者，地下水的补给量、运行路径、距离地表距离、补给周期等问题，将是他们下一步研究论证的重点。

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落魄狭

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2楼

发表于 2011-8-1 21:21:03 |只看该作者

沙漠惊现"地下河" 专家破解湖泊形成之谜

北京科技报报道巴丹吉林沙漠位于内蒙古自治区西部的阿拉善盟境内，总面积4.92万平方公里，是我国第三、世界第四大沙漠。这里地处西风环流带，北风劲吹，最大风速高达9米/秒，降雨量每年不足40毫米，而蒸发量大于4000毫米，是我国极为干旱的地区之一。然而，在巴丹吉林沙漠深处，湖泊却星罗棋布，有113个之多。在极度干旱的沙漠里，为何会有如此之多的湖泊？这个谜团长期困扰着科学家。近日，英国《自然》杂志发表的一篇由中国科学家主笔的论文最终揭开了谜底。

在中国西北阿拉善高原上的巴丹吉林沙漠，分布着不计其数的新月形、金字塔形沙丘和各种形态复杂的沙山，高度一般在200米左右，最高为500米以上，有人称之为“沙漠珠穆朗玛峰”。除此之外，那里还分布着100多个被当地人称为海子的湖泊，现在，仍然有水的湖泊有70多个，面积达23平方公里之多。这些湖泊里芦苇丛生，水鸟嬉戏，鱼翔浅底，一直享有“漠北江南”之美誉。

11月25日，英国《自然》杂志上发表的一篇论文使这里再次引起世人的注意。这篇名为《地下水维系高大沙山景观》的论文由河海大学、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共同合作完成。该论文指出，巴丹吉林沙漠中的沙山为什么始终不移动？这里为什么分布着如此之多的湖泊？原因在于这里的沙漠下面隐藏着一个大型的地下水库。这个大型地下水库与500公里以外的祁连山冰川积雪之间，更存在着一条巨大的“调水通道”———祁连山深大断裂。近日，记者采访了论文的第一作者、河海大学同位素水文学研究所所长陈建生教授。

沙漠深处的追踪

陈建生教授告诉记者，巴丹吉林沙漠风大雨少，极其干旱，但却有着中国乃至世界上最大的沙山。从2001年起，在首席科学家、中国科学院汪集院士的指导下，陈教授及其合作者便开始了对巴丹吉林沙漠地下水的补给来源的苦苦追踪。研究小组多次深入沙漠腹地，一次，在一个湖泊旁的沙山边上挖到了一株年龄约4000多岁的植物化石。这一化石的发现让他们兴奋不已，这说明沙山至少在4000年内纹丝未动，否则植物化石早就随风倒下了。松软的沙山不仅未被当地强劲的狂风吹散，而且还能长达几千年岿然屹立，原因何在？“可能是沙山有稳定的水源补给。”陈教授初步推断。

经过进一步深入研究后，他们惊讶地发现，高大沙山的内部确实是潮湿的，体积含水率为2%至20%。他们在对沙漠中的一个大沙丘进行考察时，在其表面下仅20厘米的地方发现了大量的潮气。研究人员还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！由此推论，是沙山里面含有的水分起到了类似粘合剂的作用，从而使沙山得以抵抗住强大的西北风的侵蚀。那么，沙山中的水分来自何方？这成了摆在研究者们面前的新问题。

令人兴奋的发现

在降雨量每年不足40毫米而蒸发量大于4000毫米的情况下，巴丹吉林沙漠中沙山和湖泊里的水究竟来自哪里呢？陈教授发现，仅1.5平方公里的诺尔图湖，每天的蒸发量就足以满足西北地区10万人的生活用水。如此巨大的蒸发量必定要有相当的水源补给，水源来自何方？这是研究者们不可回避的又一个问题。

既然当地降雨量每年不足40毫米而蒸发量大于4000毫米，那么这些水决不是来自于降水。他们在当地的沙山和湖泊中分别发现了钙质胶结和钙华，他们由此认定，沙山和湖泊里的水来自深层地下水。

深层地下水又来自哪里呢？他们采用同位素水文学的研究手段，一路追踪到了500公里以外的祁连山。他们发现，沙丘和湖泊水中各种氧同位素的比例与祁连山雪的氧同位素比例吻合。然而，祁连山位于巴丹吉林沙漠西南500公里的地方，那里的水又是如何到达沙漠的呢？

研究人员通过溶解在水中的锶判断，祁连山的雪融化后，通过地下深处的断层(即地质上著名的阿尔金断裂带)源源不断地进入沙漠。也就是说，500公里外的祁连山冰川积雪融水正是巴丹吉林沙漠之水的发源地，在地下1万米深处，两者靠一条隐蔽的“地下河”一脉相承，“河床”则是因地球板块运动生成的深大断裂带。

据推算，“地下河”每年对巴丹吉林沙漠的补给量在5亿立方米以上(比黑河流量的1/3还多)，补给周期约为30年左右。正是这条“地下河”对巴丹吉林沙漠源源不断的水分补给维系了当地沙山群集、湖泊密布的奇特景观。

质疑与反驳接踵而至

陈建生他们发现了巴丹吉林沙漠深处的地下补给体系后，先后在《水利经济》及其他专业杂志上陆续发表了论文。论文的发表，震惊了学术界，同时也引起了一些学者的反驳。一些学者认为，沙丘中存在的水主要来自日常降水，另一部分学者认为，湖泊中的水是在最近一次的冰川活动中积蓄下来的。

陈教授在接受记者采访时对以上观点进行了质疑，他说，最近一次的冰川活动距今至少也有一两万年了，而巴丹吉林沙漠每年的蒸发量超过4000毫米，即使按照湖泊水面蒸发量来计算，一年的蒸发量按2000毫米，一万年的时间里2万米高的水柱也会全部被蒸发掉，所以根本不可能是冰川活动留下来的水。

另外，湖泊中和附近往往有几十上百个泉，仅诺尔图湖泊平均每天的泉水补给量超过一万立方米，对不断涌进的水怎么解释呢？

陈教授说：“如果湖泊没有补给的话，蒸发一万多年还会存在湖泊甚至淡水湖泊？这是个普通常识问题。”陈教授还对一些学者采用氢、氧稳定同位素及含水量在包气带垂向的变化研究地下水的多年平均补给率及水文气候变化提出了反驳，他指出：包气带中的水分子是极不稳定的，随着温度与湿度的微小变化吸附在沙粒表面的水分子始终在运动着(蒸发、凝结、交换)，几百年来包气带中的水分子不知道交换了多少次，怎么可能利用它来研究几百年前的补给率甚至水文气候变化呢？陈建生指出，一些学者的研究方法的错误必然导致对自然现象认识的偏差与错误！

“地下河”为调水提供新思路

陈教授告诉记者，“地下河”的发现有重大的意义，西北地区长期存在的缺水难题说不定能够就地解决。这一发现对我国的调水方式也提供了新思路，目前，国家调水都是先将已知的地表水用水库存起来，但蒸发损耗无法避免，浪费巨大。

根据中国地质调查局最新的调查，西北地区为了向下游地区输送26亿的水，在水库和渠道中被白白蒸发掉的水高达20亿，蒸发量达到43%。如果调水工程中能将阿尔金断裂等这样的地下天然输水通道利用起来，则可大大减少无效蒸发。

当记者问及开发利用“地下水库”会有什么实际操作难度时，陈教授说，实际上在额济纳盆地有现成的天然通道(深大断裂)，我们只需要采用物探的方法调查清楚断裂通道的分布规律，其实不需要做太多的工程，因地制宜地充分利用地下的输水通道，将沙漠中无效蒸发掉的水充分利用起来。问题的关键在于我们要改进目前的这种兴修地面水库的调水策略，这才是忧虑所在。

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发表于 2011-8-1 21:22:21 |只看该作者

撒哈拉沙漠发现地下河

俄科学家日前利用卫星对地表的遥感探测先进技术，在毛里塔尼亚境内的撒哈拉大沙漠里找到了地下河。
　　据莫斯科地球地质信息分析中心负责人图特欣介绍，俄科学家发现的地下淡水资源完全可以满足该地区阿塔尔市的５万居民饮用。　
　　报道说，应毛里塔尼亚ZF的请求，俄科学家在这一北非国家境内进行了卫星探测。今年７月，根据探测结果，俄专家在距地表３０米处发现水流。本来毛方对这一结果已十分满意，但俄科学家认为，在距地表２５０米深处，即在火山熔岩下面可能还藏有更丰富的水资源。俄科学家为钻透坚硬的火山熔岩折断了３根钻石钻头，终于在２５０米深处发现了水流湍急的淡水河，水流量为３·２万升／小时。
　　据分析，很可能是在史前年代，该地区火山的熔岩覆盖了波涛汹涌的河流，后来就形成了地下河。

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