塔克拉玛干沙漠每年有220亿吨深循环补给水可供开采利用
新疆生产建设兵团初步查明提取深层流动淡水最佳穴位
▓ 李 伶
先人早有报捷：塔克拉玛干大沙漠下有海量地下水
位于新疆塔里木盆地中心的塔克拉玛干大沙漠是中国最大沙漠，也是世界第十大沙漠。整个沙漠东西长约1000公里，南北宽约400公里，面积33万平方公里。平均年降水不超过100毫米，最低只有4-5毫米，而蒸发量却高达2500-3400毫米。大沙漠严重缺水，这是尽人皆知的不争事实。然而科学的探测却给人们带来了意想不到的惊喜。
上世纪八十年代中期，进入塔克拉玛干沙漠腹地勘探的石油工人，在井场作业时出人意料地发现了地下水。随后，由中国科学院、中国石油天然气总公司等共同组织的塔克拉玛干沙漠综合科学考察队进入沙漠腹地，在满加尔、塔中地区和和田河、克里雅河两岸，对地层剖面进行了详细的勘查研究。
考察队发现，在广阔的沙漠下面，分布着一个厚达200米至300米的含水层，总含水量约为8万亿立方米。出于慎重，新疆地质矿产局第一水文地质队对大沙漠下的地下水情况进一步调查，结果表明，中科院组织的综合科考队的考察结论是正确的。有专家说：“如果把这些地下水覆盖在沙漠上，可形成一个面积达33万平方公里，平均水深24米的“大湖”。更为可喜的是，塔克拉玛干沙漠地下水埋藏极浅。除东北部外，大部分地方埋深不超过10米。考察队员们在和田河和克里雅河干河床两岸还发现了多处淡水层。
根据这样的地理发现，有人高兴地问道：塔克拉玛干大沙漠下既然有海量地下水，何不大量取出使沙漠变良田呢？科普知识曰：地下水位之下的地层孔隙都充满了水，水量是根据容水率计算得出的。比如塔里木盆地面积40万平方公里，假设土层厚度为1000米，其孔隙率为20％，则地层中的孔隙水量为80万亿，相当于80条长江的年流量。如果没有水补充，这80万亿孔隙水就是死水，不能开采。
大沙漠中降水量极少，且蒸发量远大于降水量，故而沙漠中的降水不能产生地表径流，也不会下渗到地下水中。于是，又一问题产生了：塔克拉玛干大沙漠下究竟有没有地下水补充？有多少地下水可供开采利用？
新疆连连地震，沙漠洪水的直接导因
据中石化官方微博消息，2021年7月中下旬，位于塔克拉玛干沙漠的中国石化西北油田玉奇片区遭洪水袭击，淹水面积广达300多平方公里，油区道路多处冲堤溃坝、电线杆倾斜，近50辆勘探车辆、3万套设备被淹。
沙漠洪水冲毁道路 石油设备受淹
大沙漠中为什么洪水泛滥？有关部门解释说：“此次洪水是由于近期新疆轮台县天山山脉普降暴雨，加之夏季高山融化雪水，叠加形成季节性洪水所造成。”简言之，沙漠洪水两大原因：一是暴雨致洪；二是高温融雪致洪。
实情究竟如何？事发两年后的2023年11月，河海大学教授陈建生团队对沙漠洪水进行了深入细致的研究和探讨。
首先，他们查阅了泛洪属地轮台县及周边地区气象台的降水记录，这才发现：2021年7月2日-7月15日期间，除了阿克苏7月10日下了小雨之外，其他时间，喀什、克孜与阿克苏都没有发生降水。
有报道将他处天气预报的暴雨与轮台县实际发生的洪灾混为一谈。比如，中国新闻周刊记者报道说：“新疆维吾尔自治区气象台曾于2021年7月20日发布暴雨红色预警，预测喀什、克州、阿克苏山区等地的部分区域有中到大雨，局地暴雨。据预报，向来少雨的喀什地区、克州降雨，局地累计降雨量将达40～80毫米。从位置上看，预报可能发生暴雨的轮台县，毗邻阿克苏山区。”
针对这段文字，笔者三点评说：
1、这是7月20日的“红色预警”，而轮台洪灾发生于7月15日，此“警”与轮台洪灾发生日有数日时空差。
2、这里叙述的是“红色预警”，并非降雨实况。事实上，预报的“暴雨”并未发生，7月1日～7月31日，洪水发生地区未出现降雨。
3、文中的“毗邻”二字不确切。事实上，预测局部暴雨的喀什地区与克州距离洪水发生地轮台县分别为755千米与373千米。多大的暴雨方能经过这么远距离的沙漠渗漏而流至轮台县泛洪呢？
以上情况说明，大沙漠中“暴雨致洪”的理由不成立。
再探“髙温致洪”。
网上有人说：“正值炎炎夏日，加上全球变暖的趋势，不断创新高的气温使得新疆地区天山的冰雪持续融化，奔流而下。”
还有人说：“7月下旬以来，新疆轮台县天山山脉受天气影响，连日普降暴雨。高山融水和暴雨叠加在一起，大水就从山上冲下来了，形成了季节性洪水，流进了塔克拉玛干沙漠。”
陈建生团队查阅了新疆地区近5年来的温度记录，结果发现，该地区2019年7月最高温度平均值是33.9℃，而2021年7月的最高温平均值29.9℃，比2019年7月低4℃。奇怪的是：最高平均温度值的2019年7月并未引起融雪致洪，而低于其4℃的2021年却出现了洪水泛滥。显然，所谓“高温融雪致洪”的观点亦不能成立。
既然“暴雨致洪”和“高温融雪致洪”都不成立，那么，沙漠洪水真正原因是什么？
陈建生说：“沙漠洪水的直接导因是地震。”
根据是：他们查阅了新疆地区的地震记录，结果发现：2021.1-2021.7.31日，从北轮台断裂南边的雅克拉断凸起，近东西走向，长约300公里，南北宽约10公里范围内，3.0级地震共计34次，最大震级为5.4级。
卫星遥感图像表明：这一时期地震发生位置与洪水现场图像高度一致。尤其是7月8日发生了两场地震，7月15日卫星遥感图上便出现洪水泛滥了。这就印证了陈建生地下水理论中关于地震与深循环水密切相关的学说。因此，他认为：“轮台县属于地震多发区，地震是由断裂带发生位移错动而引起的。由于基底断裂带与深循环地下水导水通道相连通，地震发生后，基底断裂带突然发生了较大的错动与位移，导水性能突然增大，来自西藏高原的深循环地下水通过断裂带上涌的水量大幅度增加，并最终溢出地表形成泛滥的洪水。”
2021年塔克拉玛干的大沙漠洪水缘由示意图
去伪存真：前人探得的每年220亿吨补充量，就是可供开采利用的深循环水
地震使深层地下水大量上涌而致沙漠洪灾的说法引来智者一问：塔克拉玛干大沙漠下有多少深层补给水可供开采利用？
据水利专家王根绪等1999年的探测和精确计算，塔里木盆地地表径流量每年407亿立方米，地下水补给量为每年220.1亿立方米。塔里木盆地的地表径流量与地下水补给量之和为每年627亿立方米。对于这一测算数据，各路专家是认可的。分歧意见是：这220亿立方米地下水从何而来？可否计入水资源总量？
传统地下水循环理论认为，流域内的地表水与地下水都是来自于流域内的降水，不同流域之间的地下水不存在跨流域的补给，所以，不承认塔里木地区存有流域以外的外源水补充。他们认为：塔里木盆地的地下水都是来自于流域内部河流的下渗，这些通过河道下渗的地下水在山前河流入“盆”时已经作为地表水被统计过了，盆地内的地下水属于重复计量。塔里木盆地被减去的重复水资源量竟然高达196.6亿立方米。
陈建生通过同位素与水化学分析发现：塔里木盆地的地下水与河水存在明显差异，地下水不是来自于盆地河水的渗漏，而是来自于外源水。也就是说，塔克拉玛干大沙漠下每年有220亿吨来自域外的深循环水可供开采利用。
现将这些深循环水的产生机理以及大致流程简介如下：
2012年，陈建生团队在科学考察中发现，西藏内流区的河流与湖泊存在渗漏。后经过定量的研究证实，每年丢失的水量达到540亿吨，相当于一条黄河的水量。这一科研成果于2021年发表在国际顶级专业刊物《地质学》上。
这些丢失水在重力作用下沿着裂谷和断裂带下的深循环导水通道，在流经西北、内蒙古、东北、华北、苏北等地过程中，一部分以上升泉的形式溢出地表，成为内陆河流的源头。另一部分渗漏水流入了贝加尔湖以及我国东部和南部海洋，成为海底上升泉。
总体而言，这些源自西藏高原的渗漏水的深层导水通道共分为北、东、南三路。其中的北路通道穿越了塔里木盆地和准格尔的岩石圈，最终输入贝加尔湖。
由于东西走向的阿尔金断裂带是一条左行走滑的大型断裂带，它切割破坏了向北部贝加尔湖的输水深层通道，于是，大量的深循环地下水通过被沙漠覆盖的古火山口或断裂带进入塔里木盆地的含水层中。部分地下水溢出地表汇入河流或湖泊之中。由此可见，前人王根绪等根据抽水试验探得的塔里木盆地每年220亿吨的地下补充水量，应为来自域外的水资源。
长期以来，由于受到传统的流域水量平衡理论的束缚，有人认为这220亿吨中90%的水资源系塔里木盆地内部河流渗漏而产生的河陆循环水。为保持生态环境的良性循环，水利部门对河道渗漏水，实施了严格限制开采的政策。显然，这些被误判为河道渗漏水的外来水，不应该被纳入限制开采范畴。
弄清塔里木盆地的地下水资源是远道而来的深循环地下水这一基本原理，以其解大沙漠之渴便克服了认知障碍。
学习内蒙古榜样，新疆建设兵团初步探明提取深层流动淡水的最佳井位
陈建生这位地处南京的大学教授，获得塔克拉玛干沙漠洪水的调查权以及他那深循环理论对大沙漠下地下水的发言权，源于一个偶然因素。
2009年陈建生、谭红兵、饶文波教授在台特玛湖采集土壤与湖水样。
2009年，陈建生一行对塔里木盆地进行了水资源科考调查。他们惊奇地发现，在已经断流的车尔臣河下游出现了一个面积达到300平方千米的大湖泊，这个湖泊就是台特玛湖。上世纪70年代，车尔臣河断流了，台特玛湖随之缩小并逐渐消失。但2003年以来，在地下水的补充下，台特玛湖重现了往日的风采。经过同位素与水量平衡关系分析确认，地下水的补给源来自于塔里木盆地南部昆仑山的冰川融水，地震活动造成阿尔金断裂带地下水涌水量大幅度增加，从而造成了台特玛湖重现。相关的论文发表在国际专业顶级刊物2012年的《地球物理学快报》上。
国家发改委宏观经济研究院经济所研究员、曾挂职新疆建设兵团发改委主任助理的左传长同志，长期研究新疆地区的高质量发展相关问题，他一直在思考:水资源短缺已成为阻碍新疆经济腾飞的瓶颈，如何解决新疆经济发展中缺水困境？
曾在国家发改委担任处长职务的胡长顺博士向左传长研究员介绍了河海大学陈建生教授，及其创导的地下水深循环理论在指导内蒙古沙漠取水的实践活动中的连连战绩。
左传长研究员便带着曾为新疆建设兵团第二师第三十六团进行水资源调查的北京城建勘察院新疆公司王孝斌经理，来到内蒙古阿拉善右旗，亲眼目睹了陈建生地下水深循环理论之树上那一连串的灿烂花朵。
地处巴丹吉林大沙漠的阿拉善右旗历年来打了近千口取水井，一直没有解决饮用水问题。2013年，应阿右旗政府邀请，陈建生按其深循环理论，在大沙丘下盆地里选定8个井位，结果井井清泉，大多为优质矿泉水。从此，全旗90％农牧民及城镇居民喝上了廉价的自然优质矿泉水。
2014年，经国家法改委胡长顺处长牵线搭桥，陈建生仍以深循环理论为指导，改变了“区域循环理论”指导下在旧河道里打井的历来做法，而在远远高于旧河道的该市西南部的古火山区打出了4口自流井，大大缓解了该市供水的压力。
2018年，因黄河中游河水污染，多种盐量超标，应杭锦旗政府邀请，陈建生仍然按照深循环理论揭示的科学规律，在远离黄河50千米外的库布齐沙漠的铁盖庙古火山群址，打出8口井，使该旗临黄河的巴拉贡、呼和木独和吉日嘎朗图三镇3.6万农牧民喝上了来自沙漠的清洁水。
以上内蒙古沙海取水的成功范例，我在华文出版社出版的《西藏之水救中国地下水篇》开头三章以4万多文字和20多幅图片做了介绍。
李伶著，华文出版社出版的《西藏之水救中国地下水篇》封面及目录首页。
通过对内蒙古的参观访问，左传长一行有两点深刻体会：
一是内蒙古有关部门的政府官员，确实从人民利益出发，敢于以崭新的深循环理论指导沙漠取水的实践话动，故而成为旱区人民歌功的“敢吃螃蠏第一人”。
二是内蒙古沙漠取水的成功实践证明，陈建生的深循环理论是科学的。
左传长研究员、陈建生教授、李富强团长与刘涛工程师在野外考察。
心有所感，行有所动。2023年11月，在左传长研究员的推动下，河海大学与北京城建勘察院新疆公司对阿尔金山自然保护区内的河流与湖泊、发源于阿尔金山的米兰河、车尔臣河下游、台特玛湖、新疆建设兵团三十六团的地表水与地下水进行了深入考察调研。
三十六团张全礼副团长、陈建生教授、刘涛工程师、王王博士和张一彤博士在野外考察采样。
同位素分析结果显示，三十六团100平方公里以下的深层地下水，皆来自于西藏内流区，並在深循环的同一个涌水通道上。更为可喜的是：阿尔金断裂带将西藏渗漏水流向贝加尔湖的北路输水通道错断了，这个十字交叉的错断位置，正好在三十六团农场下边，因此，该团每年从输水通道破裂口得到的上涌地下水超过了2亿吨，而米兰河每年径流量仅为1.27亿吨，这说明，该团地下水为米兰河渗漏水的说法站不住脚。
总之，一系列证据表明，三十六团的深循环地下水只有少部分被开采用于农业生产，大部分地下水经过地下径流最终汇入东部的米兰河以及北部塔里木河。这些基本情况，包括三十六团地下水开发利用的大好前程，以及提取地下水的最估井位等，已被陈建生团体详细地写进了约5万字的《三十六团新水源地研究报告》中。能否像内蒙古那样在开发利用的实践检验中获得令人满意的效果？塔克拉玛干大沙漠翘首以盼！
2024年6月1日脱稿于北京
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