西北五省区的煤炭资源水资源及生态环境叶贵钧（煤炭工业技术委员会地质分会北京100713）开发面临贫乏的水资源与脆弱的生态环境问题。本文针对该区的煤炭资源开发、水资源合理利用和生态环境保护，提出了一些建议。
中国图书资料分类法分类号P641. 8 P618. 11 1引言西北五省（区）系指陕西、甘肃、宁夏、青海和新疆五省（区） ，总面积约万km 2，占全国土地面积的32 ，是我国主要干旱、半干旱内陆盆地、黄土高原和沙漠分布区。
区内蕴藏着丰富的自然资源，是21世纪西北经济发展的有利因素，但不利因素除了原有经济相对落后、交通不便外，西北地区处于干旱、半干旱区，降雨量小，蒸发量大，水资源贫乏，生态环境十分脆弱，这严重地制约着西北地区经济发展。本文试图根据西北五省（区）煤炭资源、水资源和生态环境特征，对西北东部黄土高原区开发煤炭资源、保护与合理利用水资源、保护生态环境等提出一些初步看法。
2西北五省（区）煤炭资源与水资源分布特征2. 1煤炭资源丰富水资源贫乏据第三次全国煤田预测资料，西北五省（区）煤炭资源总量为26 734. 3×10 t，占全国的58 ，是全国煤炭资源最丰富区。煤炭质量优良，鄂尔多斯盆地榆神府矿区为优质动力用煤，桌子山―贺兰山赋存部分炼焦用煤，新疆准噶尔、伊犁、哈密等大型含煤盆地侏罗纪含煤性好，以低变质烟煤为主，资源规模极大。但是这五省（区）水资源总量仅2 335. 20×占全国水资源总量的8. 3 地下水天然/a，占全国地下水天然资源总量13. 3 ，地下水可采资源量438. 76×10占全国地下水可采资源总量14 ，除山西省外，本区是全国水资源最贫乏区，这严重制约着该区煤炭工业的建设与发展。
2. 2西北地区的东部与西部煤炭资源与水资源存在显著差异东部煤炭资源较丰富，水资源贫乏西部煤炭资源丰富，水资源亦较丰富。
a.可以同时计算出含水层介质的有效孔隙率，减少野外试验项目不一定需要完整的曲线，因此可以适当缩短野外试验时间c.求参计算过程可以完全程序化，由计算机完成，从而可以消除人为因素对计算结果精度的影响。
1王秉忱，杨天行等。地下水污染与地下水质模拟方法。北京：北京师范学院出版社， 1985 2陈崇希，李国敏。地下水溶质运移理论及模型。武汉：中国地质大学出版社， 1996 3 Bear J著。许绢铭，李俊亭等译。地下水水力学。北京：地质出4卢崇飞，高惠璇等。环境数理统计应用及程序。北京：高等教育出版社， 1988煤田地质与勘探西北五省（区）煤炭资源的自然分布，依据主要含煤地质时代的成煤大地构造单元，大致以东经104°30′为界，划分为东、西部两个赋煤区。西部为西北赋煤区，其范围包括新疆、青海北部与甘肃六盘山以西，该区煤炭资源量为19 900. 60×10占五省（区）的74. 40.（主要分布在新疆，占西北五省（区）的71. 72 ）东部为华北赋煤区，其范围包括陕西、宁夏与甘肃陇东与陇西高原部分，其煤炭资源量t，占西北五省（区）资源总量的西北赋煤区与华北赋煤区分布在不同的大地构造背景下，其气候、水文、地形、地质构造、地层分布和岩性结构等均不相同，正是这些因素控制着地下水资源的形成和分布，故104°30′经线也是水文地质分区界线。东西两区的自然地理、地貌、地质与水文地质条件存在差异，其地下水资源形成条件不同，两区的水资源差异很大。
2. 2. 1西区典型干旱内陆盆地区西区降水量一般小于200 mm，柴达木盆地和塔里木盆地及其外围多小于100 mm，盆地中部则区水资源相对较丰富，主要特征是：a.分布有巨大的第四系松散岩类储水层。区内地势高亢，起伏多变，分布有昆仑山、巴颜喀拉山、阿尔金山、祁连山、唐古拉山、天山等高山，它们的海拔多在4 000～6 000 m，在这些山脉之间分布有大型封闭的内陆盆地（如准噶尔盆地、柴达木盆地、塔里木盆地等）。这些盆地为第四纪山前坳陷或新生代断陷盆地，第四纪以来继续下沉，盆地和山前倾斜平原区沉积了巨厚砂砾石含水层，形成了巨大的地下水储水系统。
b.存在巨大的储水层地下水补给水源。区内降水量受地形控制，具有明显的垂直分带性。降水量由盆地中心向四周逐步增加，盆地四周高山区可达积雪形成山岳冰川区。融雪期间，这些融化水会形成地表径流并汇流成河，在河流出口处，流经山前平原顶部洪积扇时， 80～85的地表径流下渗补给砂砾层地下水。
区内分布常年有水的内陆河流。这些河流发源于降水充沛的高山区，主要由融冰雪水、降水或地下水补给，据不完全统计，年径流量大于10×10 /a的内陆河流有17条， 1×10的有90条。（表1）西部水资源约1 617. 64×10占全区水/a的内陆河流域河名测站名年均径流量/10伊犁河哈什河乌拉斯合托海巩乃斯河则克合特克斯河卡甫共海准噶尔盆地乌伦古河二台玛纳斯河红山咀塔里木盆地五龙喀什河同克孜勒克喀拉喀什河乌鲁互提叶尔羌河卡群盖孜河克勒克克孜勒河卡拉贝利托什罕河沙里兰克库马拉河协合拉里马力克河千佛洞渭干河大山国开都河邦尔基柴达木盆地那仁郭勒河那林郭勒河西内陆黑河莺落峡资源量69. 27 地下水天然资源量967. 42×10 /a，占全区83. 36 ，其中山前平原区511. 82×2. 2. 2东部干旱黄土高原区本区主要由高原、山地及平原组成。高原包括陕北、陇东与陇西高原，鄂尔多斯高原灵盐台地，山地包括六盘山―宁中山地、贺兰山―桌子山山地，平原包括关中平原、银川平原。
高原绝大部分为黄土所覆盖，经水流冲刷形成了塬、梁、峁等黄土地貌景观。黄土下覆下白垩统志丹群碎屑岩类裂隙孔隙含水层，这些岩层组成黄土基岩丘陵、山地丘陵区。
区内降水量由北西向南东增加，多年平均降水本区水系多属黄河流域的外流河。黄河流径银川平原，河套平原，自托克托南流至风陵渡折回东流，此段黄河较大的支流由北至南有黄甫川、窟野河、秃尾河、无定河、清涧河、延河等，渭河为其二级水系，较大的三级水系有乌兰木伦河、悖牛川、榆溪河、泾河、洛河等。
区内主要有4种地下水类型：2. 2. 2. 1松散岩类孔隙水分布于鄂尔多斯高原四周的断陷盆地，包括西侧银川平原、卫宁平原，南侧关中平原及山间河谷阶地。含水层主要为第四纪砂砾卵石层，厚度在银川平原和关中平原可超过1 000 m，银川平原最厚可达1 700 m，卫宁平原第四系最厚不超过200 m.地下水淡水开采深度一般不超过200～300 m，单井出水/d.关中平原地下水主要接受煤田地质与勘探大气降水补给银川平原和卫宁平原地下水主要接受农田灌溉和灌渠渗漏补给，补给量达89.
2. 2. 2. 2碳酸盐岩岩溶水隐伏的寒武、奥陶系灰岩岩溶裂隙水分布于鄂尔多斯盆地西缘与南缘。西缘：北起桌子山、贺兰山―青铜峡固原断层与青龙山―平凉断层之间（官厅―平凉―华亭矿区―陇县） ，富水性中等，单井出水水质较差，矿化度2～4 g / L，局部地段如彭阳县―平凉一带，灰岩埋藏浅，岩溶裂隙发育，富水性较强，水质好，矿化度 1 g /L，单井出水量 200 m南缘：西起凤翔―乾县―淳化―耀县―韩城―黄河谷地，富水性强，水质好，矿地下水主要接受大气降水面状渗入补给，其次是河流、水库点线状补给。
2. 2. 2. 3基岩裂隙水分布于鄂尔多斯盆地陕北、陇东与陇西黄土高原，鄂尔多斯高原灵盐台地。主要以陕甘宁区下白垩统志丹群含水岩组孔隙裂隙水为主。该含水岩组自上而下可分为3个含水岩组， 6个含水岩段。（表2）在灵盐台地这6个含水岩段均有分布。陇东高原分布有第六、第五、第四和第三含水岩段，在西峰―镇原一带施工了5个钻孔，单井出水量1 166～/d，水质较差。陕北黄土高原分布有第四、第三、第二、第一含水岩段，在黄陵矿区第三含水岩段（洛河砂岩含水层）进行供水，其单孔涌水量均在/d以上，获得B级允许开采量28 000 m d，目前已建立水源地，供水能力合计达3×10地下水主要接受大气降水的渗入补给，上游承压水侧向补给和地表水、潜水的越流补给。
2. 2. 2. 4黄土地下水分布在黄土高原和黄土台塬，一般富水性弱。在黄土塬区塬面平坦、宽阔，沟谷切割较弱，有利于大气降水渗入和地下水的富集。地下水主要补给来源是大气降水渗入，台塬区尚有部分地表水入渗补给，山区侧向径流和越流顶托补给。
东部水资源量717. 56×10占西北全区水资源量30. 73 地下水天然资源量193. 14×10 /a，占全区地下水资源量16. 64.
3西北五省（区）煤炭资源开发与水资源和生态环境关系西北区西部典型干旱内陆盆地的新疆自治区水资源丰富，其水资源量959. 68×10 /a，占全区41 地下水天然资源量571. 62×10占全区第三含水岩组第六含水岩段（泾川组k第五含水岩段（罗汉洞组k第二含水岩组第四含水岩段（环河组k第三含水岩段（华池组k第一含水岩组第二含水岩段（洛河组k第一含水岩段（宜君组k 49 ，该区煤炭资源也最丰富。但远离煤炭市场，又受交通条件制约。是21世纪煤炭资源后备区。
东部黄土高原区的鄂尔多斯盆地，是我国迄今探明的最大煤盆地。尤其是侏罗系动力煤，煤质优良，储量丰富，地质构造及水文地质条件简单，煤层埋深浅且较稳定。区内分布有神北、榆神、黄陵、焦坪、彬长、灵武、华亭、靖远等矿区，为新建、在建和规划拟建矿区，是21世纪西北地区煤炭工业建设的主要基地。但这些矿区水资源贫乏，地下水天然资源量/a，占西北五省（区）地下水天然资源总量的3 ，占东部区的18. 5.矿区水资源勘探滞后，大部分矿区没有进行过系统的供水水源勘探与统一的水资源规划，现有水源一般是在边建设、边生产过程中逐渐建成，迄今为止区内各矿区经水源勘探提交B C D各级允许开采量仅0. 94×10 /a，占矿区分布区内地下水天然资源量2. 6 ，这加剧了矿区水源供需矛盾。同时黄土高原是我国水土流失最严重地区，其北部又处于毛乌素沙漠东缘，生态地质环境条件脆弱，使本区煤炭资源开发面临较大的环境压力。区内环境问题众多，其中主要的是土地沙漠化、水土流失和水环境问题，由于各煤矿区所处位置不同，受自然条件、地质和水文地质因素控制，本区存在的主要环境地质问题具有如下差异。
3. 1神北、榆神矿区的保水采煤与沙漠化问题该区处于毛乌素沙漠前缘草滩与陕北黄土高原的接壤地区，整个矿区以中度、轻度沙漠化土地为主，次为强度沙漠化土地，潜在沙漠化土地最少。（表3）矿区及其西部大面积分布有第四系上更新统萨拉乌苏组含水层，水资源比较丰富，水质优良，是矿区主要供水水源。但该含水层覆盖在含煤地层上部，开采煤层将导致地下水位下降，这部分水资源遭到破坏，并加剧矿区土地沙漠化与水土流失，故矿区开发存在着保水采煤问题。
3. 2陕北黄土高原的水土流失问题a）。区内的黄河支流均是产沙的主要河流，黄甫川、窟野河、无定河、清涧河、延河、泾河支流马莲河、渭河支流葫芦河及北洛河等，均流经矿区。区内煤矿区都存在不同程度的水土流失问题。（表3）各矿区煤叶贵钧：西北五省（区）的煤炭资源水资源及生态环境矿区名称开发现状地形地貌地层岩性土地沙漠化/强度中度轻度潜在评价水土流失流失程度神府已开发盖沙黄土丘陵地貌，地形破碎，沟壑密集，岩土体结构疏松第四系风积沙、第三系红土，侏罗系含煤砂岩强―极强榆神未开发矿区西部为风沙滩地，地形平坦，矿区东部地形破碎，沟壑密集，为盖沙黄土梁峁地貌第四系风积沙黄土、侏罗系含煤砂岩微度―中等华亭小规模开发地处陇东黄土高原西部。
为土石质丘陵地貌，冲沟发育，地势西北高，东南低主要为黄土，另有第三系、白垩系零星分布位于非沙漠化区轻度彬长未开发地处陇东黄土高原南缘，黄土塬塬梁破碎，沟壑纵横主要为黄土，沟中有第三系和白垩系出露位于非沙漠化区强度黄陵小规模开发地处陕北黄土高原子午岭山地丘陵区。地势西高东低主要为黄土和白垩系位于非沙漠化区微度焦坪已开发地处陕北黄土高原子午岭地区主要为第三系和白垩系位于非沙漠化区微度系上部白垩系下统洛河组砂岩裂隙孔隙含水层个别地段水量较丰富，可建立小型水源地，但无法满足本区煤炭工业发展的需要。区内地表水系较发育，有较多流经矿区及其边缘的三、四级以上水系，多为季节性河流，开发程度低，曾采用遥感技术评价地表水过境流量的原理与方法，结合其含沙量值与地表水利用率，估算了区内各矿区可利用的过境地表水径流4东部黄土高原区煤炭资源开发的建议4. 1开展各矿区供水水文地质调查、水资源量及保证程度分析，进行区内水资源规划，在此基础上加快矿区供水水源勘探。
4. 2解决矿区水源问题必须充分利用流经矿区及其边缘三级以上水系的过境地表径流量，实行地表水、地下水联合调度，缓解矿区水源供需矛盾。
4. 3各矿区煤炭资源开发应根据相应的地质、水文地质条件，采取不同的保水采煤措施，防止因煤层开发而造成矿区范围地下水位大幅度下降，降落漏斗大面积的扩展。
4. 4在认真分析各矿区所处生态地质环境背景及存在的主要环境地质问题基础上，研究矿区采煤引起的矿区及其周围生态环境变化，其发展趋势和需采取的相应防治方法正确处理开发煤炭资源、保护水资源、保护生态环境三者的关系。
4. 5充分认识区内煤炭资源合理开发的重要性，应将煤炭开发规划纳入本区水资源保护和生态环境保护的宏观调控规划，开发要统筹进行。
1籍传茂，王兆馨。地下水资源与可持续利用。北京：地质出版社，2中国煤田地质总局。中国煤炭资源预测与评价。北京：科学出版煤田地质与勘探
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