松嫩平原地下水位動態特征分析

張梅桂+黃永明+蔡賀+朱巍

摘要：選用松嫩平原地下水位多年動態監測資料，繪制地下水位動態曲線，論述松嫩平原不同地貌單元及不同含水層地下水位年際及年內動態變化特征，分析探討影響地下水位變化的各種因素，指出人為因素是引起松嫩平原地下水位變化的重要原因之一。合理開發利用地下水資源，避免地下水位持續下降，可以有效保護松嫩平原地質環境。

關鍵詞：松嫩平原；地下水位；動態特征；影響因素

中圖分類號： P641.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）18-4306-07

松嫩平原是東北經濟區的主體，是我國主要的糧食產區和重要的能源、汽車、機械加工制造基地。隨著社會經濟的快速發展，對地下水的開發利用和依賴程度越來越高，從而引發了一系列的環境和生態問題，如地下水位持續下降、降落漏斗面積不斷擴大、土地荒漠化、水質污染趨勢加重等一系列與地下水有關的環境地質問題[1，2]。根據中國地質調查局統一部署，2008-2010年先期在松嫩平原開展了地下水動態調查評價及研究工作。通過此項工作，對松嫩平原地下水環境監測網進行調整、優化和完善，并逐步建立起地下水動態評價體系，實現地下水資源動態評價，為改善該地區地下水資源環境質量，保障飲水安全、糧食安全和生態安全，實施地下水科學管理提供了地質依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

松嫩平原位于東北中部，行政區跨黑龍江省、吉林省和內蒙自治區一少部分。北至黑龍江省的嫩江縣，南至吉林省長嶺縣南部的松遼分水嶺，西側以大興安嶺東部低山丘陵區與山前傾斜平原分界線為界，東側邊界至小興安嶺-長白山山前高平原東緣，總體形狀呈南北長，東西窄的長橢圓形，面積18.7萬km2。松嫩平原為寒溫帶大陸性季風氣候區，受西伯利亞大陸氣候影響，具有明顯的大陸性氣候特點。

松嫩平原是一個潛水普遍分布，包括古近系依安組，新近系大安組、太康組和第四系承壓水及第四系潛水在內的多層疊置結構的大型蓄水盆地[3]。根據區域地貌特征和區域水文地質條件可分為東部高平原，中部低平原，西部大興安嶺山前傾斜平原及河谷平原4個水文地質區。東部高平原和西側的大興安嶺山前傾斜平原，既是山區基巖裂隙水的排泄區，又是中部多層承壓水盆地的補給區。按照主要含水層的上、下疊置關系，松嫩平原含水層系統結構可分為單層結構含水層系統、雙層結構含水層系統和多層結構含水層系統3種類型。單層結構含水層系統主要分布在西部山前傾斜平原，雙層結構含水層系統主要分布在東部和北部高平原，多層結構含水層系統主要分布在中部低平原。

通常情況下，地下含水層（含水系統）經常與環境發生物質、能量與信息的交換，時刻處于變化之中[4]。在與環境相互作用下，含水層各要素（水位、水量、水化學成分、水溫等）隨時間的變化稱作地下水動態。它是地下水系統在外界因素刺激下所形成的一個歷史過程。

通常表現出周期性波動和隨機性變化特征的地下水動態反映了地下水要素隨時間變化的狀況，是含水層（含水系統）對環境施加的激勵所產生的響應。

1.2 方法

在充分收集利用前人資料的基礎上，通過對重點地區開展水文地質補充調查，修復已有受損監測井、布設新增監測井并安裝自動監測儀，實現對地下水動態數據的自動測量和傳輸。監測內容主要為地下水水位和水溫，監測頻率為5 d/次，也可根據需要監測頻率。

通過對實測數據進行統計分析并繪制相關曲線，可以實時掌握松嫩平原地下水動態變化特征，分析引起地下水動態變化的影響因素[5]。

2 結果與分析

2.1 地下水水位多年動態特征

2.1.1 第四系潛水水位多年動態特征 1985年以來，隨著松嫩平原人口的增加，國民經濟的快速發展，需水量不斷加大。1994-2004年的10年間平均每年增加18 900萬m3，地下水開采呈加速趨勢，在降水量沒有足夠補給的情況下，潛水水位出現了明顯的區域性下降，水位埋深小于5 m的區域明顯減少。

松嫩平原由于中部低平原的降水量明顯少于東部高平原[5]，蒸發量高于東部高平原，因此中部低平原地下水下降區范圍大于東部高平原。對比中部低平原地區不同年代的潛水水位埋深等值線圖發現，1985-2004年低平原潛水位下降比較明顯，一般下降幅度為0.5～5.0 m。乾安至大慶地區下降幅度較大，一般為3.0～5.0 m。據地下水動態監測資料顯示，1998-2009年間，低平原如白城扇形地孔隙潛水每年以0.75 m的速率逐年下降，洮南區大通鄉、鎮賚縣套保鄉、長嶺縣東6號等地區，第四系孔隙潛水以每年0.15～0.30 m的速度逐年下降（圖1）。

長嶺縣太平川、乾安縣大師鄉1998-2004年的6年間，地下水位呈下降趨勢，下降速率為每年0.1～0.5 m；2003-2005年以后，受開采限制的影響，這些地區地下水位開始企穩，并出現回升，上升幅度為0.5～3.0 m（圖2）。

東部高平原潛水含水層在1985-2004年間平均下降1.0～3.0 m。集中開采地段，如長春、哈爾濱、扶余、榆樹、雙城、綏化等部分地區，水位一般下降了2.0～5.0 m。河谷潛水下降幅度較小，一般為1.0～2.0 m或沒有明顯變化。王府-伏龍泉砂礫石臺地地下水水位下降幅度最大，達5.0～10.0 m， 部分地區達到10.0～20.0 m。東部高平原的農安縣伏龍泉、德惠市萬寶鄉，松拉河間地塊扶余縣北部的新民鄉、伊家店等地，1998-2004年的6年間，地下水位呈下降趨勢，下降速率為每年0.1～0.5 m，其中德惠市萬寶鄉則以平均每年1 m以上的速率下降。2003-2005年以后，這些地區地下水位開始企穩，并陸續回升，上升幅度為0.5～3.0 m（圖3）。

2.1.2 第四系孔隙承壓水水位多年動態特征 第四系承壓水水量豐富，水質好，為松嫩平原主要開采層，受補給量減少和開采量逐年加大的影響，大部分地區地下水位呈下降趨勢。水位下降較大的區主要出現在泰來、乾安、通榆、長嶺西北和前郭西部一帶，水位下降幅度一般在1.0～2.0 m；在泰來、通榆南部、長嶺北部一帶為3.0～5.0 m，局部地帶達10.0 m。其中鎮賚縣城南部的鎮南種羊場和長嶺縣東6號，1998-2009年地下水位呈直線下降趨勢，下降速率為每年0.3～0.5 m（圖4）。通榆縣城區、長嶺縣太平川、前郭縣南部的深井子鄉、松原市的土城子鄉等地，水位動態曲線與潛水多年變化相似，1998-2004年間，地下水位呈下降趨勢，下降速率為每年0.1～0.4 m；此后，地下水位開始企穩，不再下降，通榆縣城區、長嶺縣的太平川則呈現回升勢態（圖5）。松原市八家子鄉受開采影響，地下水位年變幅較大，多年則呈波狀變化，1998-2009年降幅為1.0 m；前郭縣中部的韓家店，由于地下水資源較豐富，第四系孔隙承壓水動態曲線呈波狀變化。

2.1.3 新近系裂隙孔隙承壓水水位多年動態特征

受開采影響，地下水位大部分呈下降趨勢，地下水位下降范圍占80%以上。其中通榆、鎮賚、長嶺、前郭和乾安等地地下水位在1998-2009年的12年間呈現逐年下降趨勢，下降速率為每年0.2～0.5 m（圖6）。

2.2 地下水水位年內動態特征

2.2.1 潛水地下水動態變化特征 第四系孔隙潛水廣泛分布于松嫩平原，水位埋藏較淺，一般在3.0～10.0 m。受氣候條件和開采影響，東部高平原區和西部低平原區地下水位隨季節變化表現出明顯的區別。

1）低平原區潛水水位動態特征。低平原區第四系潛水主要分布于松嫩平原的西部，地勢平坦低洼，水位埋藏淺，受氣候因素影響較大，在春季氣候干旱少雨，蒸發作用強烈，地下水水位下降迅速，枯水期出現在4～5月，水位下降幅度大，持續時間短，到6月以后地下水接受大氣降水降雨的補給，水位迅速上升；8～10月出現豐水期，因地勢平坦、低洼，地下水徑流較緩慢，豐水期持續時間長。地下水水位動態曲線波峰平圓，地下水水位動態成因類型主要為降水滲入-蒸發-徑流型（圖7）。在低平原大部分地區第四系潛水2008年豐水期水位埋深為3.0～6.0 m。局部地段水位埋深為6.0～9.0 m。地下水水位高程在120.0～150.0 m。2009年枯水期水位埋深為4.0～7.0 m。局部地段水位埋深為7.0～10.0 m。2009年枯水期與2008年的豐水期地下水水位相比，齊齊哈爾、林甸、杜蒙、泰來、依安、哈爾濱的部分地區地下水水位呈下降趨勢，下降幅度在0.6～2.0 m。富裕、訥河的局部地區地下水水位呈上升趨勢，上升幅度在0.4～0.9 m。

2）河谷平原潛水水位動態特征。每年年初地下水不斷向河水排泄，水位不斷地下降，加之河谷平原區水位埋藏淺、蒸發作用較強烈，2～5月水位達到低谷，出現枯水期，枯水期持續時間長，進入6月雨季來臨，地下水接受大氣降雨滲入和河流側向滲入補給，地下水水位大幅度升高，8～9月地下水水位上升到峰值，出現豐水期，豐水期持續時間短，9月后水位持續下降，水位動態曲線呈波谷平圓，波峰較尖，花江河地下水水位動態成因類型主要為滲入-徑流型-蒸發型（圖8）。嫩江河谷2008年豐水期潛水水位埋深為1.4～9.0 m；松花江河谷潛水水位埋深為2.6～8.5 m。2009年枯水期松谷潛水水位埋深為2.9～8.8 m。

2.2.2 第四系承壓水水位動態特征 高平原區承壓水地下水水位動態主要受氣象和人類開采因素的影響，也呈現以年為周期的變化特征，由年初開始地下水水位急劇下降，5月或6月形成最低值，灌溉季節過后，開采量減少，加之大氣降水的入滲和側向逕流的補給地下水位又急劇回升，至9、10月上升到最高水位，隨后地下水水位逐漸下降至年底，高水位的形成時間比其它地貌單元滯后1個月左右。水位動態成因類型主要為徑流型，在城鎮，由于受開采地下水的影響，水位動態成因類型為開采-徑流型（圖9）。

低平原第四系承壓水主要分布于齊齊哈爾市西南部、大慶市及松原市西部，含水層分布穩定，水位埋藏較深，水位變化較第四系孔隙潛水小，明顯滯后于第四系孔隙潛水。低平原第四系孔隙承壓水水位動態變化受水文氣象因素的影響較第四系孔隙潛水相對較小，但具有明顯的季節性變化規律，補給、徑流、排泄條件不同，水位動態特征具有明顯的差異。在泰來和杜蒙一帶，地下水水位變幅較小，水位動態曲線較平緩，枯、豐水期水位差相對較小，而在其他地區枯、豐水期水位差相對較大，第四系孔隙承壓水水位自年初開始下降，在6～8月達到低谷，出現枯水期，至9月以后水位逐漸上升，在10～11月達到峰值，出現豐水期，12月后水位緩慢下降，水位動態曲線波峰、波谷明顯，水位動態成因類型主要為徑流型（圖10）。在城鎮，由于受開采地下水的影響，地下水曲線出現波動，水位動態成因類型為開采-徑流型（圖11）。

新近系承壓水呈條帶狀分布于訥河-齊齊哈爾-泰來-大安一帶。該含水層埋藏深，受自然因素影響較小，受人類開采因素的影響，地下水水位波動較大，其地下水動態類型為開采-徑流型（圖12）。

3 小結與討論

3.1 討論

松嫩平原地下水的動態變化是在一定時期內，各種自然因素和人為因素隨時間綜合影響的直接結果。影響松嫩平原地下水動態的因素主要有氣候、水文、地形地貌、地質、土壤和生物、人類活動等因素[6-10]。

1）氣候因素。氣候變化是影響地下水動態的主要因素。松嫩平原在近60年時間內氣候變化的總體特征呈現氣溫逐漸升高，降水量緩慢下降。它的作用緩慢、持久，影響面廣，具有季節性和多年周期性等特點。

2）水文因素。水文因素對地下水動態的影響，主要發生在河谷平原沿河一帶，如松花江、嫩江、呼蘭河、阿什河、拉林河等河谷兩側，是局部性的。對地下水的影響程度，主要取決于地表水與地下水之間的水力聯系情況，以及地表水與地下水之間的水位差，并跟隨地表水位波動而上升或下降。

3）地形地貌因素。地形地貌等控制了地下水形成、分布的整體格架，松嫩平原四周高中間低的地貌形態，形成了其總體的地下水補給、徑流、排泄的規律；地貌特征的差異性形成了地下水賦存規律的差異性。地形地貌控制地下水位埋深，而水位埋深大小直接影響降水滲入補給的強弱。

4）地質因素。地質因素對地下水動態的影響并不反映在周期上，而是反映在形成特征方面。地質構造決定了地下水的埋藏條件；巖性影響下滲、貯存和徑流強度。這些條件的變化，造就了地下水動態在空間上的變異性。

5）土壤和生物因素。土壤和生物因素一方面通過影響下滲和蒸發間接影響地下水的動態，另一方面還對地下水的化學成分產生一定影響。

6）人為因素。隨著國民經濟的發展和對水資源需求的增加[11]，人為因素對地下水動態的影響越顯突出。人為因素對地下水動態的影響有兩方面的作用。一是人們為了開發利用和控制地下水動態所采取的一系列措施，如打井抽水、人工回灌等，是針對地下水有目的有計劃的活動；另一方面活動雖然其出發點并不是針對地下水動態的，但活動本身派生出對地下水動態影響的效果來，如灌溉農田、工礦企業用水、各種排水工程、引水蓄水工程等，這類活動對地下水的影響廣泛而深刻、持續時間長，并會隨國民經濟的發展而不斷擴大。

3.2 小結

1）松嫩平原潛水地下水水位動態類型主要表現為降水滲入-蒸發-徑流型，直接受水文氣象及人為因素的影響。該地下水位變化大，并具有明顯的季節性和周期性的變化規律，雨季的早晚或持續時間的長短，直接控制著潛水豐水期形成的早晚和豐水期持續時間的長短。潛水水位年變幅的大小與降水量的多少成正相關，同時也和開采量的多少具有相關關系。

2）松嫩平原第四系承壓水地下水動態類型主要表現為徑流型和開采-徑流型。該含水層主要接受側向徑流補給，受自然因素影響較小，季節性和周期性變化不明顯，人工開采地下水是其動態變化的主要影響因素。

3）松嫩平原新近系承壓水地下水動態類型主要表現為徑流型和開采-徑流型，其動態變化特征及影響因素同第四系承壓水類似。

4）自然環境是影響松嫩平原地下水位動態的主要因素；同樣，人為因素也對地下水動態變化起著重要的作用。合理開發松嫩平原地下水資源，減少人工因素對松嫩平原地下水動態的影響，可以更好地保護松嫩平原脆弱的地質環境。

參考文獻

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[11] 盧 彥，李 光.松嫩平原區糧食生產與水資源需求分析[J].南水北調與水利科技， 2010，8（2）：66-68.

3.2 小結

1）松嫩平原潛水地下水水位動態類型主要表現為降水滲入-蒸發-徑流型，直接受水文氣象及人為因素的影響。該地下水位變化大，并具有明顯的季節性和周期性的變化規律，雨季的早晚或持續時間的長短，直接控制著潛水豐水期形成的早晚和豐水期持續時間的長短。潛水水位年變幅的大小與降水量的多少成正相關，同時也和開采量的多少具有相關關系。

2）松嫩平原第四系承壓水地下水動態類型主要表現為徑流型和開采-徑流型。該含水層主要接受側向徑流補給，受自然因素影響較小，季節性和周期性變化不明顯，人工開采地下水是其動態變化的主要影響因素。

3）松嫩平原新近系承壓水地下水動態類型主要表現為徑流型和開采-徑流型，其動態變化特征及影響因素同第四系承壓水類似。

4）自然環境是影響松嫩平原地下水位動態的主要因素；同樣，人為因素也對地下水動態變化起著重要的作用。合理開發松嫩平原地下水資源，減少人工因素對松嫩平原地下水動態的影響，可以更好地保護松嫩平原脆弱的地質環境。

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3.2 小結

1）松嫩平原潛水地下水水位動態類型主要表現為降水滲入-蒸發-徑流型，直接受水文氣象及人為因素的影響。該地下水位變化大，并具有明顯的季節性和周期性的變化規律，雨季的早晚或持續時間的長短，直接控制著潛水豐水期形成的早晚和豐水期持續時間的長短。潛水水位年變幅的大小與降水量的多少成正相關，同時也和開采量的多少具有相關關系。

2）松嫩平原第四系承壓水地下水動態類型主要表現為徑流型和開采-徑流型。該含水層主要接受側向徑流補給，受自然因素影響較小，季節性和周期性變化不明顯，人工開采地下水是其動態變化的主要影響因素。

3）松嫩平原新近系承壓水地下水動態類型主要表現為徑流型和開采-徑流型，其動態變化特征及影響因素同第四系承壓水類似。

4）自然環境是影響松嫩平原地下水位動態的主要因素；同樣，人為因素也對地下水動態變化起著重要的作用。合理開發松嫩平原地下水資源，減少人工因素對松嫩平原地下水動態的影響，可以更好地保護松嫩平原脆弱的地質環境。

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