四川省地下水资源分布的初步分析

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  摘要:本文分别采用不同的方法,对四川省平原区和山丘区地下水资源量进行计算,以地下水总补给量来表征平原区地下水天然资源量,以河川基流量来表征山丘区地下水天然资源量。进一步查清四川省地下水资源量及其分布,为地下水资源可持续开发利用、配置与管理提供科学依据。以缓解我省水资源的供需矛盾,促进和保障我省人口、资源、环境和经济的协调发展。
  关键词:地下水;资源量;分布;四川省
  地下水是我省经济社会发展的重要水源之一。在我省特别是平原区,地下水在生活饮水、农田灌溉、工业生产和维系良好生态与环境方面发挥了重要作用。随着经济社会的发展和人口的增长,对水资源的需求量越来越大,为了缓解水资源的供需矛盾各地纷纷打井扩泉开采地下水,局部地区由于过量开采地下水,导致地下水水位持续下降;近年来一些地区由于废污水过量排放和面源污染的不断加剧,造成地下水水质恶化,地下水资源开发利用中存在的诸多问题已危及水资源的可持续利用,对经济社会可持续发展和生态安全构成威胁,加强对地下水资源的管理和保护刻不容缓。在水资源短缺日趋严重的今天,进一步查清四川省地下水资源量及其分布,为地下水资源开发利用与管理提供科学依据,以缓解我省水资源的供需矛盾,促进和保障我省人口、资源、环境和经济的协调发展。
   1 地理位置及地貌特征
  四川省位于我国西南部,地处青藏高原与长江中下游平原之间的过渡地带,东与华蓥山东缘为界,西与青藏高原相依,北与秦巴山区连接,南与云贵高原为邻。行政区划上,分别与重庆、贵州、云南、西藏、青海、甘肃和陕西七省(区、市)接壤。地理坐标介于东经97°21′~108°30′,北纬26°03′~34°19′之间,东西长1075km、南北宽921km,幅员面积48.43万km2
  四川幅员横跨我国东西两大构造域,西部為地槽区,东部为地台区。前者沉积了厚达万米以上的复理石建造,出现大量的酸性岩浆岩活动及区域变质;后者是一个有6000~8000m 碳酸盐—碎屑岩盖层的准地台。地台区内以台拗为中心形成盆地,四周围限着各种类型的褶皱带和台缘坳陷带。这一区域大地构造格局严格地控制着四川的地貌发育史,西部槽区发育成由北西向南东倾斜的高山高原区,东部台区发育成为盆地,盆地边缘的褶皱带和台缘坳陷带发育成侵蚀切割十分剧烈的中、低山山地。以上区域构造、地貌条件既控制着我省大地自然地理单元的区划,也控制了我省不同水文地质类型的组合和区域水文地质条件的形成,使全省十分明显地分为川东盆地、盆周岩溶山区、川西南山地和西部高山高原区四个不同的水文地质单元。
  四川省地貌类型齐全,地势复杂多变,既有盆地、平原、丘陵类型,又有山地、高原类型,整个地形西高东低,高差悬殊,切割强烈。高山、极高山地貌主要集中于西部,中山分布于凉山、盐源及盆周地区,高山、极高山和中山约占全省面积74.6%,低山、丘陵分布于东部盆地内,约占全省面积21.3%。平原则主要分布于成都附近、安宁河河谷、西部高原,主要有成都平原、彭眉平原、峨眉平原、安宁河谷平原、盐源盆地、石渠高原河谷、红原——若尔盖草原等地约占全省面积4.1%。
   2 水文气象
  2.1 河流水系
  四川省境内河流除川西北高原阿坝藏族羌族自治州的黑河、白河属黄河水系外,其余均属长江水系。在长江水系中除川东北边境的汉江支流任河直接出境外,其余都从四周汇入境内长江,主要河流有金沙江、雅砻江、安宁河、岷江、青衣江、大渡河、沱江、涪江、嘉陵江、渠江及长江干流等。全省流域面积在100 km2以上的河流1229条,500km2以上河流325条,1000 km2以上的146条,10000 km2以上的17条。东部盆地区主要河流有岷江、青衣江、沱江、涪江、嘉陵江、渠江;西部高山高原区主要河流有大渡河、雅砻江、金沙江。
  全省水资源二级区有7个:金沙江石鼓以上、金沙江石鼓以下、岷沱江、嘉陵江、宜宾至宜昌、汉江、黄河龙羊峡以上。
  全省水资源三级区有14个:玛曲以上、直门达至石鼓、雅砻江、石鼓以下干流、大渡河,青衣江和岷江干流、沱江、广元昭化以上、涪江、渠江、广元昭化以下、赤水河、宜宾至宜昌干流、丹江口以上。
  2.2 降水
  全省1956~2005年多年平均年降水量47398586万m3,平均年降水深为978.8mm。受季风环流和复杂地形地貌的综合作用,我省总的降水特征是时、空分布极不均匀。
  在空间上:根据1956~2005年降水量等值线图分析,东部盆地和川西南山地多于西部高原,盆周山地多于盆地丘陵。盆周山地一般为1000~2000mm,盆地西缘山麓尤其雅安的荥经一带形成一个1400~2400mm的高值带,其中大相岭高值中心尤为突出,达到2500余mm为全省之冠。盆地西缘山麓及北川—雅安—峨眉—木川一带降水量达1300mm以上,尤其雅安荥经峨眉等地降水量可达1400~1900mm,盆地东部和川西南山地区降水一般为1000mm以上,盆地内沱江、涪江中下游一带降水量700~900mm,川西南金沙江河谷地带降水量仅300mm左右,西部高原一般降水量小于800mm,而巴塘、得荣、乡城及岷江流域的汶川地区降水量不足500mm,在平武、贡嘎山地区年降水量却可达1000mm。
  在时间上:全年70%以上降水量集中在5~9月,而12月至次年3月的降水量仅占全年降水量10%左右,连续四个月最大降水量占全年降水量的百分率,由东部边缘的55%递增到西部边缘的80%。降水量年际变化较大,大部分地区最大年降水量与最小年降水量之比值在2.0以上,局部地区甚至达到7.0,全省一般在1.5~5.1之间。
  2.3 蒸发   水面蒸发量受自然地理和气象因素的影响存在明显差异。
  从1980~2005年多年平均年水面蒸发量等值线图看出全省年蒸发量变化在500~1400mm之间,东部盆地区在500~700mm之间(盆地西部少于盆周),蒸发量较大的月份为7月和8月,较小的为12月和1月。500mm 低值区在川东大竹县一带,大竹县的新生站多年平均年水面蒸发量444.7mm是全省的最低值。川西南山地区受地势差异影响,年水面蒸发量差异较大,一般在900~1400mm之间,安宁河中下游、雅砻江下游金沙江河谷为1200~1400mm,其余地区在900~1200mm之间。在时间分布上,以4~5月份蒸发量较大,12月和1月蒸发量较小。川西北高原区在700~1400mm之间,大渡河中游的小金站蒸发量为1484.1mm,是省内蒸发能力最强的地区,以4~5月份蒸发量较大,12月和1月蒸发量较小。
  2.4 气候
  四川省处于多种季风环流影响的过渡地带,由于青藏高原和盆周山区的共同影响,地带性、非地带性以及垂直气候带谱的多种叠加组合形成的纷繁复杂的气候类型,表现在:区域差异特别大,光热水的区域分布极不均衡;山地气候垂直变化显著,亚热带上限高度高,垂直气候带谱完备;季节性气候别具特色,局地气候千差万别。结合各地区主要季风特征,我省气候大体可分为三个区域:平武—都江堰—泸定—盐源一线以西的高山高原区为川西北高原温带—寒带气候区,该线以东的北部盆地区为四川盆地中亚热带气候区、南部高山区为川西南山地半湿润气候区。
  四川盆地中亚热带气候区:主要受副热带季风影响,总的特点是冬暖、春早、夏热、秋爽的季节气候特征及气温日较差小、冬春少雨、夏秋多雨、云量多、日照少、湿度大的特点,多年平均相对湿度为70~80%。盆地区年平均气温多为14~18℃,西部和南部年日照仅1000~1200小时,中部和东北部为1200~1400小时。盛夏,西部多暴雨洪、涝,东部常少雨伏旱,有“东旱西涝”的特点;秋季多连阴雨,尤以西缘和南缘显著。盆地各部降水量季节特点和水热组合不同,盆西多春夏旱,少伏旱,盆东(即“红层”地区)盛夏连晴高温,7月平均温度25~29℃,春夏伏旱交错发生,为我省著名旱区。盆地区冬夏作物一年两熟,局部可三熟;适宜种植各类亚热带经济林果。
  川西南山地半湿润气候区:主要受热带季风影响,以垂直气候类型为主,总的特点是冬暖、夏凉、四季区分不明显,气温年变化小,日较差大,冬季晴朗干燥、夏季雨水丰沛,干湿季分明,日照多且强,具良好光热条件。攀枝花~米易局部河谷为南亚热带,年平均气温19~21℃,光照强,年日照数2300~2700小时,宜于发展双季稻三熟和热量条件要求不高的南亚热带经济林果。其余为中亚热带和北亚热带区,年平均气温10~19℃,年日照数2000~2500小时,适于发展林牧业。
  川西北高原温带—寒带气候区:受高原季风控制,日照多、辐射强、云量少、气温日较差大,冬长夏短,四季不明;其东缘和南缘,河谷深切,高山对峙,气候垂直变化大,以温带气候为主,局部河谷具有亚热带气候,年平均气温6~12℃,年日照数1800~2700小时,是我省主要林区。其中部和北部高原面上,地势平缓,以高原大陆性高寒气候为主,气候变化大,尤其是自河谷到高原面,垂直分带异常明显,总热量少,干燥,年平均气温0~6℃,年日照数2200~2700小时,局部可种青稞,草原资源丰富,宜于发展牧业。
   3 地下水的分布
  3.1 松散岩类孔隙水
  主要分布于成都平原、彭眉平原、峨眉平原、安宁河谷平原、盐源盆地、石渠高原河谷、红原——若尔盖草原等地,面积共约2万km2,地层以砂砾卵石层为主,因成因类型及含水岩组的岩相岩性不同,其水文地质条件也有所差异。
  3.2 碳酸盐岩岩溶水
  四川省碳酸盐岩(裸露型)主要分布于盆周及川西南山地、盆东及川西高原局部地段,面积共约5.82×10 km2。據岩性组合差异分为碳酸盐岩类裂隙溶洞水和碎屑岩、碳酸盐岩溶洞裂隙水(碳酸盐岩占30~70%)。两者富水性有一定差异,一般是前者大于后者。
  3.3 基岩裂隙水
  本类地下水可分为碎屑岩类孔隙裂隙水和变质岩、岩浆岩裂隙水。
  3.3.1 碎屑岩类孔隙裂隙水
  分布面积15.14×104km2,该类地下水一般上部为潜水,下部为微承压——高水头层间裂隙水,按地下水赋存空间性质及水动力特征又分为三个类型:
  裂隙水:分布在东部盆地(红层)广大地区和局部盆周山地、川西南山地及川西高原区。含水岩组从新近系至震旦系皆有,以侏罗系、白垩系砂岩为主。裂隙水以风化带裂隙含水为主,含水带厚度一般30~50m,富水程度极不均一,普遍贫水,单井涌量小于100 m3/d,泉流量0.01~0.51L/s,水质良好。
  可溶性溶孔(洞)裂隙水:分布在盆地西侧边缘、威远穹隆北西翼外围和西南山地的西昌、会理等地。含水岩组主要由新近系、白垩系、侏罗系的富含钙质、膏盐层的砾岩、红色砂岩组成。富水程度视溶孔发育程度而定,一般单井涌水量100~1000 m3/d,泉流量1~10L/s。
  层间裂隙水:分布在盆地内、盆地周边及西南山地区的背斜翼部、倾没端及向斜轴部,形成自流斜地或向斜盆地。含水岩组由白垩系和上三叠统须家河组砂岩夹页岩、泥岩及煤层等组成,厚度大而稳定。一般为承压水,初始水头高,而后递减,含水层顶板埋深24~40m。成都东部台地白垩系夹关组含水层顶板埋深可达100~250m,富水性一般较好,单井涌水量100~300 m3/d,在背斜缓翼局部地段单井涌水量大于1000 m3/d。
  3.3.2 变质岩、岩浆岩裂隙水   分布面积25.02×104km2,其中变质岩裂隙水分布面积20.80×104km2,变质岩裂隙水主要赋存在西部高原高山区三叠系西康群砂板岩、片岩和东、西、南边缘山地元古界、古生界的石英岩、板岩、千枚岩、结晶灰岩、大理岩、变质火山岩等的构造裂隙、风化网状裂隙中,水量贫乏,水质良好。常在地势低洼处、坡脚、沟旁、断裂带以泉的形式分散溢出,一般流量在0.1~1L/s以下,相对富水地段泉流量可达1L/s左右。岩浆岩裂隙水分布面积4.22×104km2,分布于西部高山高原区(岩浆岩)、西南山地区(以喷出酸性玄武岩为主)。地下水赋存于风化裂隙中,以下降泉的形式分散排泄,水量贫乏,一般泉流量小于1L/s,在断裂带附近或与围岩接触带泉流量可大于1L/ s,且常为温泉。
  3.4 浅层地下水的补给
  降雨量、农灌用水量、河渠渗漏量都是平原地下水的主要补给源。降水入渗补给量是山丘区地下水的主要补给源。
   4 浅层地下水资源量
  4.1 浅层地下水资源量计算
  本次评价的地下水是指赋存于地表面以下岩土空隙裂隙中的饱和重力水。地下水资源量指地下水中参与水循环且可以更
  新的动态水量(不含井灌回归补给量)。
  以近期条件(1980~2005年期間)为基础,评价与大气降水和地表水体有直接水力联系的浅层地下水。采用水均衡法评价地下水资源量。由于我省特殊的自然地理条件,丘陵山区、高原山地分布极广,约占全省总面积95.9%,平原平坝仅占4.1%,且不同地区地下水类型以及补、径、排条件各异,所以,在地下水资源计算时,分平原平坝和山丘区两大部份,分别采用不同的方法进行计算。以地下水总补给量来表征平原地下水天然资源量。以河川基流量来表征山丘区地下水天然资源量。即求出评价区多年平均补给量或排泄量。
  1)平原平坝区地下水天然补给资源量计算方法
  平原平坝区地下水具有埋藏浅,垂直交替和水平径流转化等特点。平原平坝区地下水天然补给量(阿坝州、甘孜州不考虑农灌和渠系入渗外)包括:降雨入渗补给,河、渠入渗补
   5 结语
  四川省的地下水资源量相对应我国北方来说较丰富,但是由于受降水、岩性及地质构造等因素的制约,地下水分布不均,盆地内部红层丘陵低山地区是我省干旱缺水最严重的地区。
  平原地下水具有分布普遍、厚度稳定、补给充沛、资源丰富、埋藏浅,易开采等特点。但是平原地下水不适宜大规模集中连续开采,如开采过量,采补失去平衡,将造成地下水位持续下降形成降落漏斗、出现地面塌陷等环境地质问题。
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