長白山天池：“地下河調水”的天然出水口
▓ 李伶
長白山天池 2014年7月陳建生攝
“地下河調水”：我國水利史上第一聲春雷
中國南方水多，北方水少，北方大部分土地都因為缺水而不能發揮效益。南水北調工程解決了華北等地區居民的飲水問題，但是，南水北調工程的耗資與維持費用都是天文數字。為了改變北方的乾旱局面，一些專家提出了“紅旗河”、“天河”等調水工程設想，目的是將西藏高原的河水以及空中的雲水調到北方乾旱區。設想很豐滿，現實很骨感。“紅旗河”與“天河”由於高額的工程費、維持費以及目前尚未達到的可呼風喚雨的科學手段而備受詬病。
2021年7月世界頂級地學刊物《Geology》（地質學）刊登了河海大學、西湖大學、美國加州大學、瑞士聯邦理工大學學者的論文“Missing water from the Qiangtang Basin on the Tibetan Plateau”(青藏高原羌塘盆地的水失蹤了)，河流在經過羌塘盆地近南-北走向的裂谷地帶後消失了，西藏內流區每年丟失的水量約為540億方，達到一條黃河的年流量。研究證實，地下河進入裂谷後透過導水通道向青藏高原北東的乾旱地區排洩。這項研究為利用天然地下導水通道實現藏水北調提供了新思路。
河海大學教授陳建生透過研究玄武岩地下水發現，與火山口連通的玄武岩中存在導水通道，這些導水通道是熔岩流在冷卻過程中形成的收縮縫，熔岩流曾經是火山岩漿的通道，火山活動結束後，保留在岩石圈中的熔岩流冷卻成巖，固體在冷卻過程中體積收縮，於是在熔岩流中形成了收縮縫，大型的收縮縫直接可達到幾米，被稱為熔岩隧道，與火山口連通。研究發現，地下水可透過熔岩隧道進行輸運，高海拔的地下水透過熔岩隧道向低海拔地區排洩，地下水的導水介質更接近管道流特徵，完全不同於地下水傳統意義上的：孔隙介質、裂隙介質與岩溶介質。
西藏的滲漏水透過裂谷進入到熔岩隧道之中，在封閉的岩溶隧道中流動，最終在火山口或者斷裂帶中向地表排洩。由於西藏高原的東北緣正是我國最缺水的乾旱地區之一，如果這些神秘失蹤的地下水經過東北緣乾旱地區向低海拔地區排洩，那麼在乾旱區深部地層中就可能存在著導水通道，深迴圈地下水透過火山口或斷裂帶向乾旱區排洩。透過玄武岩火山口找到失蹤水並非難事，如果我們能夠找到並利用這些天然的導水通道進行調水，則必然事半功倍。
以上就是陳建生提出“地下河調水”的科學依據和認知過程。
獻上“連通器”原理示意圖， 酬謝廣大讀者的共同關注
2021年10月15日《今日頭條》首發了《重大發現：西藏與我國北方旱區存在天然輸水通道，藏水北調有望夢想成真》，後經好幾個媒體平臺的轉載，引起了廣大讀者的濃厚興趣和廣泛關注。十天之內，僅《今日頭條·彩色港》評論212條，獲贊1348，展現量目前已達42萬+。
綜觀網上留言，可從讚揚、期盼乃至質疑聲中領悟社會關切的焦點：超凡脫俗的“地下河調水”有何科學支撐？
細讀華文出版社近期出版的《西藏之水救中國-地下水篇》，可從陳建生教授“深迴圈理論”誕生和驗證實踐中得到隨物見影的啟迪。
由於疫情的障礙，加上紙質圖書銷量所限，致使這一科學設想至今聞者寥寥。
為酬謝廣大讀者對“地下河調水”科學原理的共同關注，陳建生教授特地以長白山天池為出水端，繪出了一幅“連通器”原理示意圖，亦稱“地下河調水”科學原理示意圖。
“連通器”原理示意圖
連通器由三部分組成：出口端、導管和入口端。
長白山是由新生代以來的火山玄武岩堆積而成，長白山天池位於火山椎體的頂部，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破缺，湖水由此破缺口溢位，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，湖水仍舊以潛流溢位，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，而溢位湖面的出水量為1.23億立方米，65%以上的瀑布水來自於火山口內的熔岩隧道。
長白山天池構成一個典型的深迴圈地下水連通器：火山口為出口端，入口端位於西藏裂谷帶，導管位於岩石圈中。同位素分析確認，長白山天池瀑布水與當地降水存在明顯差異，而與羌塘盆地丟失的部分水之間存在“父子關係”。“導管”是由熔岩流演變而來的，岩漿活動停止後，岩石圈中的熔岩流停止流動，熔岩受圍巖影響下降，熔岩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水通道。最初的深迴圈地下水為高溫熱液，隨著圍巖被冷卻，瀑布水溫度逐漸降低，現在已經降低為常溫。
天池溢流何處來
事實上，天池水面之上還有兩個大型的溫泉群，溫度在40-73℃，被稱為湖濱溫泉，泉眼的海拔達到2193米。這些溫泉的湧水量遠遠小於瀑布的流量，圍巖的溫度還較高，但溫泉與冷泉的同位素與水化學型別相同，顯示為同源。
經研究分析，天池泉水的來源必須同時滿足四個基本條件：
（1）補給源區的高程遠高於2200m；
（2）源區的河流與湖泊存在滲漏；
（3）源區滲漏水的同位素與天池水相同；
（4）源區的水汽通量出現“減少”，而排洩區的水汽通量出現“增加”。
天池周邊1300千米範圍內沒有高於天池水位的山脈，距離天池最近而且高程符合要求的只有山西的五臺山，但五臺山沒有河流與湖泊，降水同位素比天池水嚴重貧化。另外幾個山脈如秦嶺、六盤山、賀蘭山等，雖然海拔高於2200米，但是不符合（2）-（4）條。
對比分析發現，只有西藏高原能夠同時滿足所有條件。
根據水量平衡推算，陳建生認為，西藏高原的滲漏應為內流區的滲漏量加上外流區的滲漏量，另外，雲貴高原的河流也存在滲漏，初步估算，深迴圈地下水的年流量大於1000億立方米。
據統計，天池年降水量為0.43億立方米，而溢位湖面的出水量為1.23億立方米。湖水進出不平衡的差額為0.8億立方米。用大眾語言表述：天池的巨量儲水以及多出的0.8億立方米的外溢水從何而來？
河海大學江巧寧、陳建生在2015年9月《水資源保護》發表了一篇專業論文：《深迴圈地下水給長白山天池的水量平衡關係》。
文章說：“為了研究天池外圍的水量平衡關係，我們在天池周圍劃分出4個大域：高麗城子(4728平方千米)、漢陽屯(8532平方千米)、長白(2211平方千米)與南坪(6745平方千米)，總面積為22216平方千米。在高麗城子流域內又選擇了九公里(253平方千米)與漫江(586平方千米)兩個小流域；在漢陽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)兩個小流域。4個小流域的特點是面積小，但流量大，河流源區都是天池周邊的火山岩椎體坡面上穩定的泉群。8個流域都各有位於其下游的水文觀測站，在所選擇的流域內還分佈有雨量站。”可以說，“這8個流域完整覆蓋了長白山天池的周邊區域，併為探究區域水量平衡問題提供了良好的前提條件。”
長白山天池接受深迴圈地下水補給示意圖
研究結果表明，天池集水區以外地區的水量也出現不平衡。根據水量平衡關係可計算出外源水對天池周邊4個流域的補給量分別為：南坪5.35億立方米、長白3.78億立方米、漢陽屯兩個小流域為14.12億立方米，總補給量為23.25億立方米。
以上實驗資料表明：天池高水源於西藏高原滲漏水。
天池溢流的重要啟示
找到了天池高水的源頭，就從流體力學原理中尋得了天池高水的託舉力量。宛若中學物理課本上提及的“連通器”。根據天然地勢得知，這個巨型“連通器”的進水端與出水端的高低之差少說在2000米以上。這麼大的重力作用，何愁天池高水託舉乏力！
解開天池高水託舉力之因以及泉源之謎，對於“地下河調水”有著十分重要的意義。一旦找出天池與藏南裂谷的對應關係，藏水入東北旱區就成為現實。因為長白山天池瀑布是松花江的源頭，另外，圖們江與鴨綠江也發源於長白山，從天池、望天鵝等火山椎體湧出的泉水是這三條江穩定的補給源。因此，欲解決上述三江流域旱區缺水，只需將雅魯藏布江水引入天池對應的裂谷，大量的西藏水就會沿著漫長的地下河道進入天池，再由天池流入所需之地。所以說，“地下河調水”的第一步是選好北方旱區的出水口。第二步，進行出水口與裂谷對應點的科學測定。
有人或許會問：天池出水口是裸露的，只需認識它、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？對此，陳建生已有成套的設想和許多成功的實踐，我將撰文披露，與眾共享。
2021.11.4
本文作者李伶·光榮在黨五十年
作家簡介
李伶，1940年生於江蘇句容縣，1961年參軍，2001年退休。原為第二炮兵(火箭軍前身)政治部創作室主任，中國作家協會會員，三次榮立三等功。著有長篇小說《鴛鴦谷》，長篇紀實文學《楊虎城的密使》《青山垂虹》《狼煙》《驚世鼙鼓》《西安事變的序曲》《1933：影響中國歷史走向的漢中密約》《開國將領的奇婚奇緣》，報告文學集《悲壯的女性》，電視劇《澤國晨鐘》等。其前瞻性報告文學《西藏之水救中國》為地表水的開發和利用提供了嶄新的思路和長遠目標， 其姊妹篇《西藏之水救中國一地下水篇》被輿論界譽為“為缺水的中國提供了一條地下路徑”。選題追求：我寫人不知，人知我不寫。
