長白山天池作為“三江之源”,它供給着鴨綠江、松花江、圖們江的水源。位于海拔2189.1米的火山口,是世界上海拔最高的火山湖。千百年來長白山天池裡的水,都是隻出不進的狀态,但是它為什麼沒有枯竭?
有專家研究發現稱,長白山天池的源泉很可能來自千裡之外的青藏高原。
但是長白山天池和西藏有千裡之隔,而且西藏的水為什麼又會流到長白山?專家給出的這個答案聽起來就像天方夜譚,那麼長白山天池裡的水到底是怎麼來的?會不會真如專家所言,來自青藏高原?
長白山火山如同一個巨大漏鬥,儲存着20.4億立方米的天池水,容量足有145個西湖那麼多。别看天池儲水量大,湖面卻很小,僅9.82平方千米,隻比西湖大一半。
湖面面積小,每年的雨水補充自然也不夠多,就像小時候碰到雨天拿盆接水,誰的盆大,誰接到的水就多一樣。天池流域每年通過降水獲得的水資源僅有0.43億立方米,作為三江之源,它每年卻要流淌1.23億立方米的水,其中有65%以上的水源來曆不明。
沒有地上河補充水源,自然降水也不豐沛,專家猜測這部分多出的水另有源頭。火山是溝通地底的天然通道,位于火山口的天池水很可能源于地下河流。
對于這個世界上海拔最高的火山湖,要想通過地下河對它進行水源的供給可不容易。
補給天池的地下水,必須要滿足三個條件:
首先,補給源頭的海拔高度必須大于長白山天池
其次,在補給源頭的河流湖泊一定要存在明顯的滲漏
最後,補給源頭的降水同位素必須和天池泉水相同或相似
假設長白山天池下面有根導管連通另一個水源,這根管子就是地下河,水源想要輸水過來那必須要比長白山高。
根據條件篩選目标,在天池周邊1300千米範圍内都沒有比它更高的山脈,距離它最近且海拔比它高的隻有山西的五台山,可惜的是五台山沒有河流湖泊,根本無法供水。
放眼整個中國,比長白山天池高的山脈還有不少,比如說賀蘭山、秦嶺等等,但都沒有同時滿足這三個條件,唯一滿足所有條件的就是青藏高原。
青藏高原作為亞洲第一高原,有“亞洲水塔”之稱,冰川融水孕育了七條重要河流,由它對外輸出水源自然不成問題。
隻是這一東一西跨越數千多公裡的距離,還是通過曲折的地下河進行疏水,這要多大的水流量才能供給到天池,這樣匪夷所思的事情一時半會兒很難讓人相信。
青藏高原的水文被分為内流區和外流區,外流區年均徑流量為 4280億平米,初步估算,深循環地下水的年流量大于1000億立方米,長白山天池每年的溢水量為1.23億立方米。
從數據上看,如此多的地下河流量分到長白山天池上連千分之一都不到,如果有可靠的路徑,從青藏高原輸水給天池似乎也不是不可能。
滿足了前兩個條件,我們要再核實下第三條,用同位素檢測是否從青藏高原出來的地下水流到了長白山天池。
根據2019年3月河海大學學報發表的《長白山礦泉水補給徑流與排洩關系》論文,我們得到了想要結果:長白山天池及附近的泉水與河流的氫氧同位素比當地降水的加權平均值貧化,而與西藏羌塘盆地的泉水相同或相似。
長白山天池的湖水和當地降雨沒有多大關系,反而與西藏的泉水相似,這證實了天池水确實來自青藏高原,雖然跨越了如此遙遠的距離,但天池水确實具有高原“血統”。
地下河是如何跨越千裡把兩者聯系在一起的呢?
連接火山湖和西藏的地下水道由熔岩流演變而來,火山休眠後,岩石圈中的熔岩流也停止活動。圍繞熔岩周圍的岩石圈具有很強的導熱性能,熔岩經過岩石圈層散熱,溫度逐漸下降。
由于熱脹冷縮的原理,岩漿在冷卻成岩的過程中形成許多細密的收縮縫,這條疏松多孔的岩石帶就是連接西藏和天池的地下河通道。
長白山由新生代火山玄武岩堆積而成,在玄武岩中的形成熔岩隧道非常特殊,它的孔隙形狀一般為近圓形,直徑在0.5到3厘米之間,孔隙率達15%到40%,近九成的孔洞、孔隙互聯互通。
地下水在這樣的孔隙中透過性非常強,比滲透性最大的砂礫石還高出三四個量級。正是這樣良好的通過性才能保證不遠而來的水資源能夠源源不斷地補充進長白山天池。
火山口作為出口端,熔岩隧道作為導管,入口處在西藏裂谷帶,三者共同構成了一個典型的深循環地下水連通器。得天獨厚的地質條件造就了長白山天池,讓它成為世界上海拔最高的火山湖,同時還是三江的發源地。
奪天地之造化,開發地下水利工程
從西藏到長白山天池,千分之一的量都造就了三江之源,如果能合理開發地下水通道,是否可以解決全國幹旱地區的用水問題?
大自然的鬼斧神工令人敬畏,青藏高原冰川融水流經全國,更是長江、黃河的發源地,哺育着整個華夏大地。
除了地上河,沒想到其地下水脈也同樣儲備驚人,每年近千億立方米的流水,如果能合理規劃,奪天地之造化,在合理的位置打通幾個關竅,說不定就能解決一方人民的用水問題。
我國南方水系衆多,雨水充沛,北方因為常年幹旱,很多土地資源無法得到有效利用。南水北調工程解決了華北地區居民飲水問題,卻沒有餘力來幹其他事情。
為了全國自然資源的合理分配和利用,我們國家也積極地嘗試和開發更多的“南水北調”,其中呼聲最高的就是對青藏高原冰川融水的開發。
搬運地上河水困難重重,工程大,造價高,維護困難,這些問題嚴重阻礙工程的開展,現在有了對地下河的研究,還有長白山天池跨度如此之大的自然案例,我們的水利工程也許可以考慮轉向“地下”進行。
針對青藏高原地下水資源的利用,我們必須解決一個問題。
長白山天池是自然形成的地下河出口,我們隻需要知道它、利用它,那對于那些埋沒在荒山野嶺、大漠戈壁的出水口我們該如何尋找?
嘗試解決這個難題,河海大學教授陳建生已經走在了我們前面,根據長白山天池水源理論和對青藏高原地下水的研究,他和團隊一起在巴丹吉林沙漠成功打出深層水。
為解決核心的選址開采問題,陳建生教授選擇從現有的長白山天池地下水出口入手,結合深循環地下水沿着闆塊縫合帶流動的特性,逆推出這條天然地下河的路徑。
這條通路從西藏裂谷帶出發,途經阿拉善、鄂爾多斯、華北平原等地直通東北的大興安嶺、長白山等地區。
為了驗證這個想法,他和團隊從起點出發,一點一點測算、實幹,為後人探明這條通途,也為中國水利做貢獻。
長白山天池可能永遠不會斷流,因為它其實來自青藏高原。冰川融水通過地下暗流通往全國,或許也為水利資源的合理開發提供新方向。
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