大慶市承壓地下水動態變化特征及其控制對策

慕　山，于翠玲

(大慶市水利規劃設計研究院，黑龍江 大慶 163311)

?

大慶市承壓地下水動態變化特征及其控制對策

慕山，于翠玲

(大慶市水利規劃設計研究院，黑龍江 大慶 163311)

摘要：根據大慶市深層地下水開采量及埋深等數據資料，分析了大慶市深層地下水動態變化規律，總結了近幾年地下水開發利用情況,分析了降水量、蒸發量、工農業開采量及生活用水量等影響因素對深層地下水埋深的影響程度，提出了措施和建議，其目的是為合理布局開采井位置和制定完善的水資源調控方案提供理論依據。

關鍵詞：承壓地下水；含水層；開發利用；動態特征；控制對策

1區域基本概況

大慶市位于黑龍江省西部，松嫩平原中部，轄5區和4縣58個鄉鎮12個林牧場。幅員面積21 219 km2，占全省總面積的4.7%，其中市區面積5 107 km2。

大慶市地處松嫩平原，全市總的地勢為東北高、西南低，地形平坦，一般地面高程在120～160m，自然坡降在1/5000～1/3000左右，地貌呈緩坡狀，局部地貌分布有起伏的沙丘、湖泊、沼澤、濕地、鹽堿低洼地等構成了本區地形地貌的基本特征。

大慶市地處中緯度歐亞大陸東岸，屬中溫帶半濕潤、半干旱季風氣候區。四季冷暖分明。春季多風少雨，夏季雨熱同期，秋季晴朗氣爽，冬季寒冷干燥。多年平均氣溫2.2～4.4℃，極端最低氣溫-39.2℃，極端最高氣溫39.8℃。全市多年平均降水量420.0mm，降水量年內分配不均。大慶市降水表現出明顯的季風性特征，7—9月份降水量豐沛，占全年降水量的60%左右，區域降水年際變化存在著較明顯的豐枯交替現象。

2承壓地下水含水層特征

2.1承壓地下水含水層分布

大慶市位于松遼盆地的北部，是一個中新生代大型的斷拗陸相沉積盆地，地層沉積總厚度可達6 000 m以上，在漫長的地質構造運動作用下，使大慶地區地下巖層形成中部為隆起構造——大慶長垣構造，兩側為凹陷構造——三肇凹陷和齊家古龍凹陷。經鉆探證實：大慶市上部地層分布有第四系、第三系泰康組、大安組、依安組、晚白堊系明水組承壓地下水含水層，各組巖層中沉積有較為發育的砂礫石層、砂礫巖、中粗砂巖含水層系，其中蘊藏著豐富的地下水資源。第四系白土山組孔隙承壓含水層主要分布于大慶市的林甸縣、杜蒙縣和肇源縣；第三系泰康組砂礫巖含水層，主要分布于大慶的西部地區，呈條帶狀分布；第三系大安組砂礫巖含水層，主要分布于大慶南部的肇州縣至吉林省大安市一帶；白堊系上統明水組含水層，廣泛分布于區域內。第三系泰康組承壓含水層和第四系白土山組承壓含水層，都具有分布面積廣、厚度大、水量豐富、補給源充足、易開采等特點，目前已做為大慶市地下水開采的主要目的層。

2.2承壓地下水資源開發利用

大慶市境內無江無河，地下水資源成為工農業生產和城市生活主要供水水源。20世紀60年代油田開發初期工業和居民生活為目的的形成集中開采，20世紀80年代初農田灌溉、農村生活為目的的分散開采，全市地下水總開采量僅為2.6×108m3，其中城鎮工業及生活用水1.63×108m3。20世紀90年代初承壓地下水開采量增加到3.8×108m3，比80年代增加1.5倍。90 年代中期開始全市灌溉面積進一步擴大，加之鄉鎮企業的興起，特別是油田開采進入中后期，使地下水的開采規模更加擴大。1997年全市地下水總開采量達到5.79×108m3，為80年代承壓地下水開采量2.2倍。工業用水開采量2.35×108m3。進入21世紀以來，由于加強地下水資源管理和大力開發地表水資源，地下水開采量在逐步下降，2003年大慶市承壓地下水開采量為5.47×108m3，2014年大慶市承壓地下水開采量為5.03×108m3。

從地下水資源50多年開發數據分析，20世紀80、90年代期間大慶市地下水開采量為高速增長時期，也是地下水供需矛盾顯現和加劇時期，地下水伴隨地下開采增量水位持續下降，地下水降落漏斗區和超采區及形成。到了21世紀，隨著大慶節水型社會的建成，大力開發利用地表水資源，地下水開采量基本處于下降狀態。

3承壓地下水水位動態演化特征及影響因素

3.1承壓水水位動態演化

從上世紀60年代開始，由于受石油開發的影響，大規模開發利用承壓地下水資源，從東部開采明水組含水層發展到西部開采第四系白土山組和泰康組含水層，1960—1975年由于水源地下水開采量的逐步增加，西部水位由最初的9.1m下降到25.7m，東部水位由最初噴出地表5m下降到32.0m，這一時期每個水源地水位降深所形成的單個漏斗已經基本相連，地下水漏斗雛形基本成形；1976年到1985年由于承壓地下水開采量逐步增加，西部水位下降到29.5m，東部水位下降到33.5m，這一時期地下水漏斗基本形成，并不斷擴大，但水位下降速度緩慢；1986—1998年由于承壓地下水開采量增加較大西部水位下降到34.2m，東部水位下降到44.0m，這一時期地下水漏斗基本穩定，水位下降速度加快；1998年到2014年西部漏斗和東部漏斗由于受地下水開采量減少的影響，水位在不斷回升，西部水位最高回升到22.2m，東部水位最高回升到38.5m。

圖1西部地區泰康組承壓水降落漏斗剖面線

3.2承壓地下水水位動變化特征及影響因素

根據區域大慶市多年承壓地下水監測井所處的地貌單元、地質特征，水位變化特征受區域氣象、水文、水文地質、人文因素等等條件影響。

3.2.1降雨入滲-蒸發對水位變化影響

在漏斗區外分別選取大慶市內潛水井和承壓水井，分析2000—2014年每年各月地下水埋深數據結果。多年平均降水量為420.0 mm，2000年年降水量為296.84 mm，為枯水年，2012年年降水量為524.8 mm，為豐水年。2000年1—5月，潛水井埋深和承壓井埋深呈增加趨勢，潛水井埋深最大值出現在5月；6—10月，潛水井埋深和承壓井埋深都減小，承壓井埋深最大值出現在11—12月，埋深變化不大。相比多年水位埋深平均值，潛水為3.55 mm，承壓水為8.35 mm，潛水井埋深下降了1.1 m，承壓井埋深下降了0.47 m。

2012年1—5月，潛水井埋深和承壓井埋深都增大，5月潛水井埋深達到最大值；6—8月，潛水井埋深持續降低，承壓水埋深持續增加，8月潛水埋深最小，承壓井埋深最大。9—12月，潛水井深逐漸增大，承壓井埋深逐漸減小。

從枯、豐水年水位變化分析，潛水井埋深和承壓井埋深都有不同程度的變化。豐水期降水大蒸發小，潛水井埋深和承壓井埋深均減小，枯水期降水小蒸發大，潛水井埋深和承壓井埋深均增大；承壓井埋深變化滯后于潛水井埋深；豐水年相對枯水年來說地下水埋深均偏低。埋深受氣候變化影響明顯，與降水量及蒸發量的相關性均較大。

3.2.2農業灌溉對水位變化影響

主要分布在城市、鄉鎮承壓集中開采區外部。這一區域地下水的動態變化主要受農業灌溉開采和氣象因素的影響。大慶市境內無江無河，農業灌溉主要以開采地下水作為灌溉水源，截止2014年底全市共有農業灌溉機電井18548眼，根據地下水多年監測資料分析可以看出，地下水水位每年在1—4月份逐漸下降，但降幅較小，到了5—6月份，由于地下水開采量加大，加上氣溫高降雨少蒸發量大，承壓地下水位的降幅也增大。每年大都在5月中旬6月中旬，出現年內水位的最低值。進入7月份后，由于降雨量的增加，蓄水工程和水田的對地下水補給，承壓地下水水位開始逐漸回升，9—10月份水位升至最高。之后水位開始緩慢回落。大慶市開采地下水近些年機電井數量見表1。

表1　深層地下水機電井數量統計表

3.2.3水源地集中開采發對水位變化影響

水源集中開采承壓對地下水水位的影響，主要分在城市和城鎮水源地集中開采區。目前大慶市承壓水集中開采區有6個，承壓水地下水集中開采區2000多km2，其中以大慶市城市地下水集中開采區為主要的開采區域。地下水主要水源地開采地下水情況見表2。

表2　大慶市地下水水源地建設統計表

在地下水集中開采區域內，根據多年地下水動態監測井數據看出，地下水位同開采初期相比均呈現下降趨勢，開采初期降幅較小。隨著開采量增大降幅增大。大慶市區地下水由于集中開采，在長垣東西兩側已經形成了地下水降落漏斗，漏斗規模和水位變化與開采量呈正相關，承壓水位最大埋深基本出現在7—10月份。西部漏斗區水位埋深逐年增大，1975年水位埋深20.18m，最大埋深出現在1995年，水位埋深35.94m(前進水源)，平均年下降0.78m，2000年以來科學開發利用地下水資源，水位逐步在回升，2014年水位埋深24.13m，平均年上升0.59m；東部漏斗區由原始噴出地表從1970—1996年水位下降由21.9m下降到37.5m，平均年下降0.62m，從1996—2000年水位下降由37.9m下降到48.3m，平均年下降2.08m，2000年至今，地下水位開始緩慢回升。

依據多年的地下水監測資料分析，可以看出，區域內地下水水位與區域近年開采量的加大及降雨量的多少有著密切的關系。大慶市區域內承壓地下水水位總體呈下降趨勢，隨著農村種植結構改善，農村的需水量也日益加大，對地下水的開采量增大，因此造成地下水水位的逐步下降，隨著生活水平的不斷提高和城鎮化規模的不斷擴大，城鎮水源地集中開采區水位也會逐步下降。而大慶市區由于大力開發利用地表水，科學開發利用地下水，集中開采水源地下水開采量逐步減少，地下水水位逐步在恢復。

圖2　前進水源年度開采量與水位變化關系圖

圖3　西部漏斗區水位與開采量關系圖

4控制對策與措施

1)發展節水型工業和農業，建設節水型社會。節約用水是節約水資源的有效途徑，要將行政手段與經濟手段有機結合起來，采取有效措施將大慶市建成節水型社會。

2)國民經濟發展要注重產業布局的合理性，充分考慮當地的水資源情況，避免盲目建設造成的區域水資源失衡。

3)漏斗區經過近幾年的限量開采已經收到了明顯的效果，承壓地下水水位有明顯的回升趨勢，應繼續加大管理力度，制定合理的水資源開發方案，科學調配地表水和地下水。特別是漏斗區要結合地質條件和資源量，調整地下水源的開采方案，達到水位回升的目的，使有限的水資源發揮出最大的效益。

4)繼續加強和完善對地下水資源的動態監測工作，合理布置監測井，及時準確地掌握地下水資源的量、質等動態變化，為地下水資源的合理開發利用提供依據。

5)運用經濟杠桿和價值規律理論，制定合理的水價，調節用水量的需求。提高工業用水重復利用率，大力發展高效節水灌溉農業，推廣先進的生產和生活器具，加強污水處理力度，實施污水資源化。

6)走科學治水之路，推動水資源管理信息化建設。大慶建市20年來，堅持依靠科技進步，實施科學治水，工農業生產和人民生命財產安全得到保障,但是隨著大慶市社會經濟的不斷發展，必須有現代化水資源管理作保障，及時準確地提供水量水質信息、水工程信息和水環境信息等水資源信息，以科技創新為動力，實現水資源的可持續發展。

參考文獻：

[1]郭秀珍，袁春來，劉文玲，劉漢偉.松嫩平原西北部地下水動態及環境問題[J].黑龍江環境通報，2005(01)論文

[2]田輝，郭曉東，朱巍，張梅桂.松嫩平原地下水動態的影響因素初探地下水[J].2011(05)論文

[3]慕山.大慶市水源地地下水開發利用與保護黑龍江水利科技[J].2004(4)論文

[4]秦延軍，宋雷鳴，劉梅俠，劉金和.大慶油田西部地區地下水動態監測網優化設計[J].2001(02)論文

[5]地下水動態監測分析報告.大慶市水利規劃設計研究院[R].2000—2013報告

[6]大慶市地下水超采區調查與評價.大慶市水務局[R].2004報告

[7]周志祥，秦延軍，劉明俠，等.地下水降落漏斗演化特征與控制油氣田地面工程[J].2007(11)論文

[8]朱巍，唐雯，張梅桂.大慶市地下水動態特征分析[J].2013(05)論文

文章編號：1007-7596(2016)04-0136-04

[收稿日期]2016-03-28

[作者簡介]慕山(1964-)，男，吉林德惠人，大慶市水利規劃設計院院長，教授級高工，本刊編委；從事水文地質、水資源監測、水資源配置、水環境治理、農業節水灌溉等，大慶市專家委員會委員，水利部水資源論證報告評審專家，參與完成國家“863”重大項目一項，獲省部級科技進步二等獎2項，獲黑龍江省優秀工程咨詢成果一等獎2項；于翠玲(1975-)，女，黑龍江訥河人，大慶市水利規劃設計院設計分院院長，高級工程師，從事水文水資源、供水排水、水資源管理、水資源開發利用等。

中圖分類號：TV211.1+2

文獻標識碼：B