松嫩平原地下水資源評價區劃分析

尉意茹，李治軍，戴長雷，常曉峰

(1.黑龍江大學寒區地下水研究所，哈爾濱 150080；2.黑龍江大學水利電力學院，哈爾濱 150080；3.黑龍江大學中俄寒區水文和水利工程聯合實驗室，哈爾濱 150080)

空間區劃分析是地下水資源評價的基礎之一，通過區劃來研究地下水資源無疑是一種重要的手段。而水資源對作為我國重要的大型商品糧基地和畜牧業基地的松嫩平原是一種戰略性的資源，地下水在水資源中又占很大的比重，不但是松嫩平原人們生產生活依賴的自然資源，也是維系生態環境的重要保障，更是推動經濟發展與社會進步的重要支撐要素[1]。近年來，相關學者做了一系列的研究，廖資生、林學鈺按地下水流場和地貌對松嫩平原地下水進行了區劃[2]；楊湘奎通過同位素技術對松嫩平原地下水補給機制進行了研究[3]；唐金平、萬哲慧等通過貝葉斯模型對地下水資源、地表水資源進行評價[4,5]；馮艷如、肖鴻等研究了地表水與地下水耦合模型開發與驗證[6]；徐羽、Kristine T.等研究了水資源與城鎮之間的關系[7-9]。本文根據上述研究基礎，再結合松嫩平原實況，分別耦合地表水和行政區對地下水進行分區，為松嫩平原地下水資源評價提供基礎，從而更好地開發利用地下水資源。

1 區劃原則與依據

1.1 區劃原則

自然區劃的主要任務是通過對研究區域分化，建立以區劃圖形式表示的區劃方案，從而便于對區域進行管理[6]。區域在地理位置、高度及其他地理因素上的不同會形成獨特的區域特征，區域特征因素間的聯系與區別是進行區域分化的主要考慮方向[10]，而進行區域劃分時主導因素可以是單個的也可以是多個因素組合的形式[11]。其主要原則有3類：主導因素原則；綜合性原則；適當考慮行政區劃原則。在松嫩平原的地下水資源進行區劃分析時綜合考慮3種原則，并根據區劃目的的不同而各有側重。

1.2 區劃依據

1.2.1 地下水劃分依據

地下水資源受地質等多種因素影響，是一個由多因子構成的多層次的復雜系統，在地下水環境中，影響水資源的因素很多，正確分析影響因素的特征信息以及各因素之間的相互作用，才能得到較為可靠的綜合分析結果[12]。進行地下水區劃分析無疑是一種行之有效的方法，結合地形地貌特征、主要開采含水層、水化學類型、水質特征4個因子間的相互影響作用，將松嫩平原的地下水資源劃分為松花江高平原，嫩江高平原，大興安嶺山前平原，中央低平原，松花江、嫩江干流五個地下水亞系統。

1.2.2 地表水劃分依據

地表水劃分依據的是松嫩平原內的水系。松嫩平原主要的地表水系有嫩江、松花江主干流、第二松花江和內流區，根據水系的流量和所處的地理位置將松嫩平原劃分為嫩江主干流流域、訥謨爾河流域、烏裕爾河流域、洮兒河流域、松花江主干流流域、拉林河流域、呼蘭河流域、第二松花江以及中央內流區、霍林河流域10個流域區[13]。

1.2.3 行政劃分依據

松嫩平原地跨黑龍江 、吉林和內蒙古自治區，總人口約1 141萬人 。行政區劃主要分為13個二級行政區域，主要包括黑龍江省的齊齊哈爾市、大慶市、綏化市和黑河市、伊春市、哈爾濱市的部分地區；吉林省的白城市、松原市以及長春市、吉林市、四平市的部分地區；內蒙古自治區的呼倫貝爾市、興安盟的部分地區。

2 疊加地表水的地下水區劃

地表水和地下水之間存在著水量、化學物質、能量等的交換，影響著區域水資源的形成和結構特征。研究地下水和地表水之間的關系，對于評價水資源量，進行地下水合理開發利用都具有十分重要的作用[14,15]。因此進行地下水和地表水耦合區劃研究就具有十分重要的意義。通過在松嫩平原地下水五個亞系統分區的基礎上，疊加區域地表水系流域分區，得地下水和地表水耦合圖，其示意圖如圖1所示。

將松嫩平原地下水與地表水進行耦合，共得到20個分區，如表1所示。可以看出地表水對地下水的分區影響很大，通過地表水和地下水的相互補給，使得地下水和地表水分區的很多區域相互重合。訥謨爾河、烏裕爾河聯合流域基本上與嫩江高平原地下水亞系統重合；中央低平原地下水亞系統包含全部的內流區域。

表1 松嫩平原地下水和地表水耦合分區

地表水與地下水相互作用極其復雜，他們水量之間相互補給，若只根據地下水相關要素就對松嫩平原地下水進行區劃研究，明顯會存在較大的誤差，而且單純地下水要素分區得的子區域面積大，這些都不方便進行地下水資源的研究[16,17]。但是通過對地下水和地表水的進行耦合分析，隨著耦合模型的可視化交互界面的確定就使得研究變得簡單，從而方便計算地下水資源量，預測和規劃地下水可允許開采量，為地下水評價提供依據[18]。

3 疊加地表水和行政分區的地下水區劃

行政區域與生態環境之間存在著相互作用、交互耦合的關系，水資源是流域發展最基本的約束條件，采用單一指標無法真實反映系統間的內在耦合機制與規律[19]。通過水資源對行政發展的約束性和行政單位對水資源的控制性，由兩者間的相互作用，能使我們加強流域水資源綜合管理[20]，因此進行行政與水資源環境之間的耦合具有重要的理論意義和實踐價值。通過在地下水和地表水耦合基礎上疊加行政因素，繪制松嫩平原的地下水、地表水、行政耦合圖，其示意圖如圖2所示。

圖2 松嫩平原行政、地表水與地下水三因素耦合區劃

將松嫩平原的行政、地表水、地下水三因素進行疊加分析，共得到43個分區，如表2所示。可看出松花江、嫩江干流地下水亞系統，嫩江高平原地下水亞系統和大興安嶺山前平原地下水亞系統內分區最為復雜，代表在這些區域內水系復雜，行政區集中。

表2 松嫩平原地下水、地表水和行政分區

續表2 松嫩平原地下水、地表水和行政分區

行政區劃不但方便對區域的管理，而且通過行政區內管理者的政策、設備資源、人力資源等的實施和分配都會為行政區域內各種自然資源的研究變得容易[21]。在地下水、地表水耦合基礎上再疊加行政因素就可充分發揮行政優勢對水資源評價的作用。通過松嫩平原區域內各研究機構可以為研究地下水資源提供降雨量、地表水流量、地下水入滲量等數據和信息。而且通過行政管理者的規劃和政策等，也方便對松嫩平原的地下水資源進行管理，控制地下水開采量，防治地下水污染，對松嫩平原的發展規劃具有實際的意義。

4 結果與討論

地下水資源量評價的基礎主要包括數據處理和空間區劃兩方面，對松嫩平原進行區劃分析是從空間方面來進行研究，是其地下水資源量評價的基礎。

(1)區劃的原則主要分為主導因素、綜合性和適當考慮行政區劃3種原則。根據不同的依據將松嫩平原地下水劃分為5個亞系統、地表水劃分為10個流域區、行政劃分為13個二級行政區。

(2)地下水疊加地表水后，耦合分析，共得到20個分區。便于整合流域和地下水間的分界線，便于進行松嫩平原的地下水和地表水相互作用研究，更為準確計算地下水資源補給量和對地下水資源進行評價提供基礎。

(3)將松嫩平原的行政、地表水、地下水三因素進行疊加分析，共得到43個分區。為地下水資源量計算提供數據支撐和技術支持，并且利于管理。