“黑河流域地表水与地下水转换关系研究”项目组
最近河海大学教授陈建生等在《地球学报》(2003)和英国《自然》杂志简讯版(2004)及在会议、报刊网站等撰文提出祁连山冰雪融水通过深大断裂和碳酸盐岩溶洞形成地下水河(500多公里)直接补给巴丹吉林沙漠地下水和黑河下游额济纳盆地，地下水库的补给量不少于“6×108m3/a”，地下河补给速率非常快，沙漠地下水和额济纳盆地承压地下水年龄仅为2
0～30年等观点。作者认为，这种观点缺乏可靠的科学依据。
自2002年起，黄委会水文局研究所、中国科学院地质与地球物理研究所和中国地质大学组成项目组(以下简称黑河项目组)，共同开展“黑河流域地表水与地下水转换关系研究”(该项目列入国际原子能机构2003～2004年技术援助项目，项目号为cpr/08/15)。经过近3年的研究工作，项目组已获得了大量黑河水化学和同位素数据(陈教授文章中的部分数据也来自该项目组，但采用未经项目组同意)。根据项目组获得的这些数据，陈教授提出的依据及结论多有值得商榷之处。
祁连山冰雪融水由深大断裂和石灰岩溶洞进入巴丹吉林沙漠和额济纳盆地缺乏地质依据
陈教授等称“巴丹吉林沙漠及其下游地下水都是来自祁连山顶部附近的雪水，在祁连山老龙岭、南山走廊的雪水融化后并没有形成径流补给到黑河，而是直接渗入灰岩地层或通过山前的深大断裂汇入灰岩溶蚀层，构成自祁连山→巴丹吉林→古日乃→额济纳长达数百公里的喀斯特大溶洞通道”。
根据对有关地质图、地质勘探剖面和地球物理勘探剖面资料，碳酸盐岩地层仅分布于祁连山局部地区，不足以构成大范围喀斯特通道的地层条件。祁连山前深大断裂走向为北西西—南东东，多数向南西倾斜。山体与走廊平原之间为“叠瓦状”大型逆冲隐伏断裂带及其所派生的山麓中新生界皱褶。山体一侧为上升盘，压性断裂带及其所派生的山麓中新生代褶皱构成阻水屏障，使大部分地段的山区地下径流不能直接流入走廊平原，阻止了山区基岩裂隙水与走廊平原第四系松散岩类孔隙水之间的水力联系。山体与走廊平原衔接地带地下水位突变，产生100～200m或更深的“地下跌水”。北缘大断裂高度糜棱岩化的阻水作用，使山区地下水侧向补给走廊平原的数量十分有限。
祁连山与巴丹吉林沙漠之间为河西走廊中新生代断陷盆地和北山隆起带。龙首山由前震旦纪和白垩纪地层组成。在龙首山北侧为横跨巴丹吉林沙漠南部的古生代—中生代花岗岩带。这种构造条件构成祁连山地下水向北的阻水构造。
巴丹吉林盆地主要由早、中侏罗世古陆前缘山麓洪积、冲积等粗碎屑，河流相，湖泊相沉积组成。以盆地沉降中心向四周由深湖—半深湖—浅湖—滨湖—河流—冲积扇等沉积相为依次呈环状扩展的形式，在古陆边缘堆积了洪积—冲积等粗碎屑沉积，湖盆内部凹陷中心沉积了以半深湖相多旋回叠加沉积的大片暗色泥页岩、泥灰岩相带。泥页岩带构成了大范围内的阻水层。这种盆地结构更明显地将盆地表水和盆地浅层地下水、深层地下水和基岩裂隙水隔离开。根据钻探资料，在盆地中也没有发现存在灰岩地层，更未发现喀斯特溶洞存在的证据。所谓存在“深大断裂及岩溶导水通道——地下河(500公里)的提法”缺乏地质依据。
沙漠中出现钙华和钙质胶结与地下水是否经过石灰岩地层没有必然联系
陈教授认为“在沙漠湖泊中发现的钙华与钙质胶结证明地下水经过了石灰岩地层”，这种推断是片面而武断的。沙漠中缺乏存在石灰岩地层等基本的地质条件，钙华的形成可有多种成因，钙华能否指示地下水一定经过了石灰岩需要综合分析当地的地质条件。由钙华的存在就推导出在沙漠地区深部喀斯特岩溶地下水向上越流补给浅层地下水是错误的。
在干旱区，由于蒸发强烈，水的矿化度的提高，水中钙离子与碳酸根离子过饱和就可出现碳酸钙沉淀，形成钙质胶结或钙华。这种现象在干旱区湖泊中非常普遍。即使地下水经过石灰岩地层，也不一定形成钙华与钙质胶结，因为其形成受多种地质条件制约。
根据项目组采集古日乃和额济纳东居延海地下水水化学水样分析，水中阴离子主要以硫酸根离子和氯离子为主，阳离子以钠离子为主，地下水化学特征并没有显示地下水由喀斯特水越流而上。
水同位素数据有多解性
陈教授等选用巴丹吉林沙漠、古日乃地下水同位素数据和祁连山降雨同位素数据，划出一条蒸发线，断定出古日乃地下水直接来源于祁连山冰雪融水，认为“在巴丹吉林沙漠及其下游的泉水和地下水中的 [1] [2] [3] 下一页
氢氧重同位素都显示为强蒸发，这说明大气降水在入渗地层之前就受到了很强的蒸发作用，只有常年的积雪满足这个条件”，“雪水在融化入渗前由于升华作用雪水中的重同位素富集”所致。冰雪稳定同位素组成一般贫重同位素，关于冰雪由于升华而强烈富积重同位素，未见有关这方面文献报道，陈教授也没有提出有关证据或数据。
此外，当地降水同位素的变化同样可能会影响地下水同位素组成。例如，据已有的古日乃等测点历年各次降水中氢、氧稳定同位素观测数据，该地区同位素组成有很大变幅，可以涵盖祁连山的降水同位素组成的变化范围。1988年8月降雨的δ18o由-2.89‰， δd=-19.3‰，1988年1月降雪的δ18o=-30.83‰，δd=-247.4‰。利用沙漠区内的降水同位素和地下水同位素同样可以划出蒸发线，地下水的来源同样可以解释为当地降水。
同时据项目组近三年来对黑河流域不同水文站降雨同位素分析资料表明，扎马什克水文站，祁连水文站，莺落峡等山区水文站降雨的同位素组成变化较大，并明显受季节影响。即使是莺落峡水文站降水同位素的变化范围也较大，都可以涵盖陈教授引用的祁连山冰雪同位素组成。
同位素的解译有多解性，如果不结合区域水文地质条件和其他方法来印证，会得出荒谬的结论。
用高程效应推测地下水补给高程时需考虑多种因素
额济纳北部靠中蒙边境一自流井稳定同位素组成异常偏负，其同位素组成d18o为-10.22％，dd为-87.5％，就根据同位素高程效应推断其一定来源祁连山雪水，这种推论值得商讨。因为同位素组成贫重同位素还有其它解释，如气温比现今低的地质历史时期形成的地下水同位素组成也贫重同位素。
在黑河流域是否存在降水同位素高程效应还是一个有待研究的问题。据有关文献，在内陆地区，不一定存在降水同位素高程效应，陈教授也没有提出存在高程效应的证据。
高程效应仅是影响大气降水同位素组成的因素之一，而纬度效应、大陆效应、风、季节效应和温度等同样是影响大气降水同位素组成的重要因素，都可以明显地改变降水同位素组成。高程效应本质是温度效应。随着高程的增加，温度下降，降水同位素组成逐渐偏负。应用高程效应推测地下水的补给高程前，需要排除其它因素的影响，需确定是否能从当地降水中识别出高程效应，一般是应用于同一个流域内。
根据黑河项目组的连续两年的连续取样分析，发现祁连山区降水同位素受季节影响程度要大于受高程的影响程度，已有降水同位素数据还没有显示祁连山区的降水明显地受高程影响。陈教授等利用高程效应推测沙漠地区地下水补给源时，还需要多考虑一些当地的实际情况和其它因素的可能影响。
祁连山冰雪融水对地表河流有明显的补给
陈教授等根据石羊河河水与黑河河水稳定同位素组成对比分析认为，黑河水同位素组成远比石羊河河水富积，推断黑河水没有接受冰雪融水的补给。
祁连山积雪存于海拔4500米以上，4800米以上则为冰川。祁连山积雪和冰川是河西走廊的水源涵养区。据当地水文部门多年水文观测和多家科研部门分析，黑河流域内冰雪融水量为2亿方/年左右，占黑河年均径流量近10％。仅根据同位素高程效应的间接证据就否定冰雪融水对河流补给是草率的。
根据黑河项目组在黑河上游进行的河水逐月取样分析结果，河水同位素组成季节性效应显示存在明显的冰雪融水对黑河的补给作用。
额济纳盆地浅层地下水年龄较新而深层地下水年龄较老
陈教授等称古日乃浅层地下水和额济纳承压地下水是由深部基岩承压水越流补给，补给年龄为20～30年，浅层地下水老、深层水年龄新。其引用的3h和cfc数据大都来自黑河项目组。其中引用的采于2002年9月黑河下游索果诺尔自流井的3h值为7.6tu，并据此推断地下水年龄为30年左右，该数据有误，这个数据是实验室提供的初步结果，最新提供的数值是3.65±2.34tu。古日乃浅层地下水具有较高的3h值，为10～17tu，同时在古日乃采集的深层地下水(据调查，井深大于100m)，其水中3h值仅为0.42tu，说明古日乃浅层地下水存在现代水补给，浅层地下水并不是从深部越流补给的。
中科院地质与地球物理研究所副研究员秦大军从2002年至2004年3次在索果诺尔自流井取cfc样品，测量结果为水中cfc含量接近或低于检测限，表明该泉水基本没有近50年以来的现 上一页 [1] [2] [3] 下一页
代水补给，这一点与该泉水中氚值低相一致。
在额济纳盆地项目组采集了大量浅层地下水、深层(>100米)地下水3h和cfc水样。发现浅井水都含有较高的3h和cfc，多数深井水3h和cfc含量较低，一些深井样品的3h和cfc低于检测限，表明深井地下水的年龄要老于浅层地下水样品的年龄。
将浅层地下水年龄数据作为深层(承压)地下水年龄是误解。在进行地下水样品数据分析时，需确定样品所代表的含水层。对于多层含水层结构的地下水系统，应该首先确定含水层空间分布情况，顶底板隔水层的连续性，以及不同含水层之间水力联系才有意义。陈教授等应首先深入了解不同样品的取样条件和代表性，然后再分析和下结论。
文中存在严重引用性错误
陈教授在其发表的系列文章称“额济纳盆地承压水头高出潜水位60m”，据其称引自文章《西北黑河下游额济纳盆地地下水系统研究》(武选民等，西北黑河下游额济纳盆地地下水系统研究，水文地质工程地质，2002年第1、第2期)，经对照该文章，没有查到有关如此描述的内容。项目组在黑河下游进行的水文地质调查，也没有见到或听说这种现象。
陈教授在其《同位素方法研究巴丹吉林沙漠及其下游盆地的地下水补给》中称“索果诺尔自流井的水来自基岩承压水，流量终年不变，水位呈季节性变化，每年的4月份水位最高，10月份水位最低，但年变幅仅为2m”，根据参考文献，也引自武选民的同一篇文章。但经查对，也没有发现如此描述内容。实际上，武选民的原文是 “潜水动态受径流和蒸发蒸腾双重作用的控制，从年初或3月份开始冬季冻融水和上游的径流补给作用的相对加强，地下水位持续上升至4月中或5月份达到高峰值，之后随着径流补给强度的减弱和蒸发蒸腾作用的加强，地下水位开始缓慢下降到10月末或年底达到谷值，地下水位变幅一般为2.0m左右”。指的是额济纳旗县城潜水动态变化，而不是自流井的变化，陈教授的引用明显属“张冠李戴”。
此外，索果诺尔自流井的水“流量终年不变”也是没有依据的，据项目组调查，上世纪90年代以来，自流井的流量呈衰减趋势。
黑河地下水来源及下游生态保护的建议
陈教授等提出的巴丹吉林沙漠、黑河下游古日乃浅层地下水和额济纳盆地深层地下水来源于祁连山冰雪融水的观点缺乏可靠的科学依据。
陈教授根据缺乏可靠科学依据的研究，否定现有黑河治理方案，提出解决黑河问题的新建议，缺乏科学依据、缺乏可行性，不利于黑河下游的环境治理和保护。同时在没有确凿证据的情况下，就作为已定论的东西在各种“媒体”进行“宣传炒作”是不合适的，有违科学精神。
黑河流域，尤其是黑河下游流域生态环境的持续恶化，已经给当地及周边环境带来了严重的危害。
很多的研究工作都表明黑河水对下游地下水的补给以及对下游生态环境恢复起着重要作用。保证黑河下游河道一定的流量，对于维护沙漠中的绿洲和生态环境是至关重要的。
项目组总结认为，黑河下游生态退化的根本原因是黑河河水入境水量的持续减少，以及人类活动加重了水资源的消耗，短缺，以及生态环境的退化。拯救下游天然绿洲，缓解沙漠化的程度，以及区域环境的改变最要紧的莫过于合理分配利用黑河流域水资源，大力强化节水措施，保证向下游地区一定的河水流量，对草场实施休牧和轮牧。
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