河海大學(xué)學(xué)者發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)白山天池是藏水北調(diào)“地下河調(diào)水”的天然出水口，不啻我國(guó)水利史上一聲春雷

“地下河調(diào)水”：我國(guó)水利史上第一聲春雷
中國(guó)南方水多，北方水少，北方大部分土地都因?yàn)槿彼荒馨l(fā)揮效益。南水北調(diào)工程解決了華北等地區(qū)居民的飲水問題，但是，南水北調(diào)工程的耗資與維持費(fèi)用都是天文數(shù)字。為了改變北方的干旱局面，一些專家提出了“紅旗河”、“天河”等調(diào)水工程設(shè)想，目的是將西藏高原的河水以及空中的云水調(diào)到北方干旱區(qū)。設(shè)想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感?！凹t旗河”與“天河”由于高額的工程費(fèi)、維持費(fèi)以及目前尚未達(dá)到的可呼風(fēng)喚雨的科學(xué)手段而備受詬病。

2021年7月世界頂級(jí)地學(xué)刊物《Geology》（地質(zhì)學(xué)）刊登了河海大學(xué)、西湖大學(xué)、美國(guó)加州大學(xué)、瑞士聯(lián)邦理工大學(xué)學(xué)者的論文“Missing water from the Qiangtang Basin on the Tibetan Plateau”(青藏高原羌塘盆地的水失蹤了)，河流在經(jīng)過羌塘盆地近南-北走向的裂谷地帶后消失了，西藏內(nèi)流區(qū)每年丟失的水量約為540億方，達(dá)到一條黃河的年流量。研究證實(shí)，地下河進(jìn)入裂谷后通過導(dǎo)水通道向青藏高原北東的干旱地區(qū)排泄。這項(xiàng)研究為利用天然地下導(dǎo)水通道實(shí)現(xiàn)藏水北調(diào)提供了新思路。
河海大學(xué)陳建生教授通過研究玄武巖地下水發(fā)現(xiàn)，與火山口連通的玄武巖中存在導(dǎo)水通道，這些導(dǎo)水通道是熔巖流在冷卻過程中形成的收縮縫，熔巖流曾經(jīng)是火山巖漿的通道，火山活動(dòng)結(jié)束后，保留在巖石圈中的熔巖流冷卻成巖，固體在冷卻過程中體積收縮，于是在熔巖流中形成了收縮縫，大型的收縮縫直接可達(dá)到幾米，被稱為熔巖隧道，與火山口連通。研究發(fā)現(xiàn)，地下水可通過熔巖隧道進(jìn)行輸運(yùn)，高海拔的地下水通過熔巖隧道向低海拔地區(qū)排泄，地下水的導(dǎo)水介質(zhì)更接近管道流特征，完全不同于地下水傳統(tǒng)意義上的：孔隙介質(zhì)、裂隙介質(zhì)與巖溶介質(zhì)。

西藏的滲漏水通過裂谷進(jìn)入到熔巖隧道之中，在封閉的巖溶隧道中流動(dòng)，最終在火山口或者斷裂帶中向地表排泄。由于西藏高原的東北緣正是我國(guó)最缺水的干旱地區(qū)之一，如果這些神秘失蹤的地下水經(jīng)過東北緣干旱地區(qū)向低海拔地區(qū)排泄，那么在干旱區(qū)深部地層中就可能存在著導(dǎo)水通道，深循環(huán)地下水通過火山口或斷裂帶向干旱區(qū)排泄。通過玄武巖火山口找到失蹤水并非難事，如果我們能夠找到并利用這些天然的導(dǎo)水通道進(jìn)行調(diào)水，則必然事半功倍。以上就是陳建生教授提出“地下河調(diào)水”的科學(xué)依據(jù)和認(rèn)知過程。
獻(xiàn)上“連通器”原理示意圖，酬謝廣大讀者的共同關(guān)注
2021年10月15日《今日頭條》首發(fā)了《重大發(fā)現(xiàn)：西藏與我國(guó)北方旱區(qū)存在天然輸水通道，藏水北調(diào)有望夢(mèng)想成真》，后經(jīng)好幾個(gè)媒體平臺(tái)的轉(zhuǎn)載，引起了廣大讀者的濃厚興趣和廣泛關(guān)注。十天之內(nèi)，僅《今日頭條*彩色港》評(píng)論212條，獲贊1348。閱讀量何止百萬(wàn)！

綜觀網(wǎng)上留言，可從贊揚(yáng)、期盼乃至質(zhì)疑聲中領(lǐng)悟社會(huì)關(guān)切的焦點(diǎn)：超凡脫俗的“地下河調(diào)水”有何科學(xué)支撐？
細(xì)讀華文出版社近期出版的《西藏之水救中國(guó)-地下水篇》，可從陳建生教授“深循環(huán)理論”誕生和驗(yàn)證實(shí)踐中得到隨物見影的啟迪。
由于疫情的障礙，加上紙質(zhì)圖書銷量所限，致使這一科學(xué)設(shè)想至今聞?wù)吡攘取?br /> 為酬謝廣大讀者對(duì)“地下河調(diào)水”科學(xué)原理的共同關(guān)注，陳建生教授特地以長(zhǎng)白山天池為出水端，繪出了一幅“連通器”原理示意圖，亦稱“地下河調(diào)水”科學(xué)原理示意圖。連通器由三部分組成：出口端、導(dǎo)管和入口端。
“連通器”原理示意圖

長(zhǎng)白山是由新生代以來的火山玄武巖堆積而成，長(zhǎng)白山天池位于火山椎體的頂部，是世界上海拔最高的火山湖。水位高度為海拔2189.7米，天池火山口的北坡有個(gè)破缺，湖水由此破缺口溢出，這就是松花江的源頭，瀑布在懸崖上跌落68米，瀑布如雷，水花四濺。冬天湖面封凍，湖水仍舊以潛流溢出，瀑布照樣高懸。天池集水面積為21.4平方千米，湖水面積為9.82平方千米。天池流域年降水量為0.43億立方米，而溢出湖面的出水量為1.23億立方米，65%以上的瀑布水來自于火山口內(nèi)的熔巖隧道。
長(zhǎng)白山天池（2014年7月陳建生攝）
長(zhǎng)白山天池構(gòu)成一個(gè)典型的深循環(huán)地下水連通器：火山口為出口端，入口端位于西藏裂谷帶，導(dǎo)管位于巖石圈中。同位素分析確認(rèn)，長(zhǎng)白山天池瀑布水與當(dāng)?shù)亟邓嬖诿黠@差異，而與羌塘盆地丟失的部分水之間存在“父子關(guān)系”?！皩?dǎo)管”是由熔巖流演變而來的，巖漿活動(dòng)停止后，巖石圈中的熔巖流停止流動(dòng)，熔巖受圍巖影響下降，熔巖在冷卻成巖的過程中形成的收縮縫，最終演變成為地下水的導(dǎo)水通道。最初的深循環(huán)地下水為高溫?zé)嵋?，隨著圍巖被冷卻，瀑布水溫度逐漸降低，現(xiàn)在已經(jīng)降低為常溫。長(zhǎng)白山天池震撼視頻

天池溢流何處來？
事實(shí)上，天池水面之上還有兩個(gè)大型的溫泉群，溫度在40-73℃，被稱為湖濱溫泉，泉眼的海拔達(dá)到2193米。這些溫泉的涌水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于瀑布的流量，圍巖的溫度還較高，但溫泉與冷泉的同位素與水化學(xué)類型相同，顯示為同源。

經(jīng)研究分析，天池泉水的來源必須同時(shí)滿足四個(gè)基本條件：（1）補(bǔ)給源區(qū)的高程遠(yuǎn)高于2200m；（2）源區(qū)的河流與湖泊存在滲漏；（3）源區(qū)滲漏水的同位素與天池水相同；（4）源區(qū)的水汽通量出現(xiàn)“減少”，而排泄區(qū)的水汽通量出現(xiàn)“增加”；
天池周邊1300千米范圍內(nèi)沒有高于天池水位的山脈，距離天池最近而且高程符合要求的只有山西的五臺(tái)山，但五臺(tái)山?jīng)]有河流與湖泊，降水同位素比天池水嚴(yán)重貧化。另外幾個(gè)山脈如秦嶺、六盤山、賀蘭山等，雖然海拔高于2200米，但是不符合（2）-（4）條。
對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，只有西藏高原能夠同時(shí)滿足所有條件。根據(jù)水量平衡推算，陳建生認(rèn)為，西藏高原的滲漏應(yīng)為內(nèi)流區(qū)的滲漏量加上外流區(qū)的滲漏量，另外，云貴高原的河流也存在滲漏，初步估算，深循環(huán)地下水的年流量大于1000億立方米。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，天池年降水量為0.43億立方米，而溢出湖面的出水量為1.23億立方米。湖水進(jìn)出不平衡的差額為0.8億立方米。用大眾語(yǔ)言表述：天池的巨量?jī)?chǔ)水以及多出的0.8億立方米的外溢水從何而來？

河海大學(xué)江巧寧、陳建生在2015年9月《水資源保護(hù)》發(fā)表了一篇專業(yè)論文：《深循環(huán)地下水給長(zhǎng)白山天池的水量平衡關(guān)系》。
文章說：“為了研究天池外圍的水量平衡關(guān)系，我們?cè)谔斐刂車鷦澐殖?個(gè)大域：高麗城子(4728平方千米)、漢陽(yáng)屯(8532平方千米)、長(zhǎng)白(2211平方千米)與南坪(6745平方千米)，總面積為22216平方千米。在高麗城子流域內(nèi)又選擇了九公里(253平方千米)與漫江(586平方千米)兩個(gè)小流域；在漢陽(yáng)屯流域又選擇了二道白河(210平方千米)與松花江(1900平方千米)兩個(gè)小流域。4個(gè)小流域的特點(diǎn)是面積小，但流量大，河流源區(qū)都是天池周邊的火山巖椎體坡面上穩(wěn)定的泉群。8個(gè)流域都各有位于其下游的水文觀測(cè)站，在所選擇的流域內(nèi)還分布有雨量站?！笨梢哉f，“這8個(gè)流域完整覆蓋了長(zhǎng)白山天池的周邊區(qū)域，并為探究區(qū)域水量平衡問題提供了良好的前提條件?！?/p>

長(zhǎng)白山天池接受深循環(huán)地下水補(bǔ)給示意圖

研究結(jié)果表明，天池集水區(qū)以外地區(qū)的水量也出現(xiàn)不平衡。根據(jù)水量平衡關(guān)系可計(jì)算出外源水對(duì)天池周邊4個(gè)流域的補(bǔ)給量分別為：南坪5.35億立方米、長(zhǎng)白3.78億立方米、漢陽(yáng)屯兩個(gè)小流域?yàn)?4.12億立方米，總補(bǔ)給量為23.25億立方米。以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：天池高水源于西藏高原滲漏水。天池溢流的重要啟示
找到了天池高水的源頭，就從流體力學(xué)原理中尋得了天池高水的托舉力量。宛若中學(xué)物理課本上提及的“連通器”。根據(jù)天然地勢(shì)得知，這個(gè)巨型“連通器”的進(jìn)水端與出水端的高低之差少說在2000米以上。這么大的重力作用，何愁天池高水托舉乏力！

解開天池高水托舉力之因以及泉源之謎，對(duì)于“地下河調(diào)水”有著十分重要的意義。一旦找出天池與藏南裂谷的對(duì)應(yīng)關(guān)系，藏水入東北旱區(qū)就成為現(xiàn)實(shí)。因?yàn)殚L(zhǎng)白山天池瀑布是松花江的源頭，另外，圖們江與鴨綠江也發(fā)源于長(zhǎng)白山，從天池、望天鵝等火山椎體涌出的泉水是這三條江穩(wěn)定的補(bǔ)給源。因此，欲解決上述三江流域旱區(qū)缺水，只需將雅魯藏布江水引入天池對(duì)應(yīng)的裂谷，大量的西藏水就會(huì)沿著漫長(zhǎng)的地下河道進(jìn)入天池，再由天池流入所需之地。所以說，“地下河調(diào)水”的第一步是選好北方旱區(qū)的出水口。第二步，進(jìn)行出水口與裂谷對(duì)應(yīng)點(diǎn)的科學(xué)測(cè)定。

有人或許會(huì)問：天池出水口是裸露的，只需認(rèn)識(shí)它、使用完，而不必花力氣尋找它。而那些埋沒在沙漠以及黃土高原深處的出水口如何尋找？對(duì)此，陳建生教授已有成套的設(shè)想和許多成功的實(shí)踐，后續(xù)我們將撰文披露，與眾共享，大家有需要交流探討的，也歡迎評(píng)論區(qū)留言或轉(zhuǎn)發(fā)、分享。