基于地下水位動態變化規律綜合分析

高淑紅

(齊齊爾市水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

0 引 言

齊齊哈爾地下水在氣象水文、地形地貌、地質等因素的控制下，具季節性的、年度的和多年的周期性變化特征。現以近幾年地下水動態數據對第四系潛水和第四系承壓水動態變化特征做綜合分析。

1 第四系潛水年內動態變化特征

1.1 影響地下水動態變化的主要因素

第四系潛水的動態成因類型分為：滲入—蒸發型、滲入—徑流型、滲入—蒸發—徑流型、滲入—蒸發—開采型、水文型、滲透—徑流型、徑流型等7種類型。

1)滲入—蒸發型。

該動態成因類型潛水分布于波狀低平原區和閉流洼地，徑流條件差。地下水埋藏淺， 一般0.5-2m，或2-4m。潛水水位動態主要受氣象因素控制，主要表現在大氣降水滲入補給和蒸發排泄上，使其具有明顯的季節性周期變化。豐水期基本與雨季(7、8、9月份)相對應，隨雨季降水量增加而水位上升，雨季的早晚和持續時間的長短，控制潛水高水位期的形成的早晚和豐水期持續時間的長短。在每年11月至翌年的2月結凍期，潛水接受的補給量明顯減少，水位緩慢下降，3-5月春旱季節，由于強烈蒸發，水位急劇下降，形成全年的枯水期。水位動態曲線呈寬谷狀和較尖峭的單峰狀，水位上升速度較快，下降緩慢。月平均最高水位出現的時間與大氣降水峰值時間基本同步或稍有滯后。

2)滲入—徑流型。

該類型主要分布于西南部的波狀低平原及高漫灘，地形坡度較大，地下水徑流條件較好，地下水位埋深相對較大，一般4-6m和6-12m，受蒸發影響小，因此，地下水位變化具典型降水滲入—徑流型特征。地下水主要以大氣降水滲入補給和徑流排泄為主。其動態變化規律基本與降水量規律一致。雨季迅速上升，峰值明顯，雨季過后水位逐漸降低。

3)滲入—蒸發—徑流型。

該類型主要分布在傾斜低平原，地勢由西北向東南緩緩傾斜，植被較發育，地表雖有薄層粉質黏土分布，但潛水埋深一般2-4m，既易于大氣降水的滲入補給，也利于地面蒸發和植被的蒸騰作用，徑流條件較好，受人為因素影響很小，地下徑流保持著天然狀態。

4)滲入—蒸發—開采型。

分布在胡屯、小阿拉街、大興屯連線以西的低平原區，地形有所起伏，地表多分布有透水性較好的粉土、粉細砂及黃土狀粉土等，潛水位3-5m不等(小于或接近于臨界蒸發深度4m)，易接受降水的滲入和蒸發；另外，本地區以農業為主，農灌井分布較多，開采強度也較大，尤其是市區周圍，以菜田為主，在農灌期對潛水進行不定期的經常性的開采利用。

5)水文型。

該動態成因類型潛水分布于河谷平原區，河谷平原潛水水位埋深一般<2m，水位動態變化規律與降水及河水水位變化相一致，豐水期與雨季及洪水期相對應，持續時間長；枯水期與干旱季節相吻合。隨著4、5月份春訊和8、9月份秋訊江水水位的升高，潛水水位隨即迅速抬升，水位動態變化曲線呈雙峰狀，第二個峰值明顯高于第一個峰值，枯水期一般在每年的2-3月份。主要補給來源為河水及降水滲入。豐水期河流補給地下水，枯水期河流排泄地下水。地下水以側向徑流與蒸發的形式排泄。降水轉化為河水，汛期補給地下水。

6)滲透—徑流型。在測區東南部，屬烏裕爾河盲尾散流地帶，其地勢低洼，土壤潮濕，植物茂盛，，而蒸發和植物蒸騰作用甚微，潛水徑流保持著天然狀態，故該區潛水可謂是滲透—徑流型。

7)徑流型。

此類型分布于齊齊哈爾中心城區和富拉爾基城區，范圍約140km2，本區的特點是工業、人口集中，承壓水被開發利用廣泛，而潛水的開采利用相對減少，地表分布有透水性較好的粉土、粉細砂等，大部分地面被密集的建筑物和網狀的柏油馬路覆蓋，阻礙了大氣降水的滲入與地下水的蒸發；其潛水的補給來源，主要來自上游地下徑流，嫩江水的側滲占次要地位，為此，本區段的地下水動態類型為徑流型。

1.2 第四系承壓水年內動態變化特征

第四系承壓水的動態主要受上游地下徑流、側向徑流和上層越流、滲透補給及人工開采的影響。在齊齊哈爾市北市區和富拉爾基城區，地下水主要受人為因素影響，開采強度大，地下水動態成因類型屬于徑流—開采型，在中心城區的外圍廣大地區開采量相對較小，水位動態主要受自然因素控制，人為開采因素影響相對較小，動態成因類型屬徑流型。前者水位動態曲線曲折不平滑，變化頻繁，但峰、谷明顯。后者動態曲線變化平緩，呈平滑的單峰狀。

1)北市區承壓水。區內枯水期一般為每年的3-5月份，水位埋深一般為5-8 m，水位年變幅一般為0.5-1.5m；豐水期一般為每年的8-11月份，水位埋深一般為3-6m，水位變幅一般為1.5-2.0m。北市區第四系承壓水主體流向是由北東向南西，由于開采降落漏斗的影響，承壓水天然流場已被破壞，局部流向有所改變。

2)富拉爾基城區承壓水。枯水期一般為每年的3-6月份，枯水期水位埋深一般為6-10m，水位年變幅為0.5-2.0m；豐水期一般為每年的8-11月份，水位埋深一般為5-8m，水位變幅一般為0.5-1.5m。富拉爾基區承壓水主體流向是由北西向南東。受人工開采影響，局部流向發生改變[1]。

2 地下水空間變化特征

地下水水位在空間上的變化主要表現為因地貌、含水層巖性不同，各種因素作用的程度不同，導致水位的變幅、波動頻率、升降速度的差異。在河谷平原位埋藏較淺，2.79-6.07m，水位變幅0.84-1.74m，低平原區水位埋藏較深0.34-7.66m，水位變幅0.80-2.03m。水位動態主要受開采影響，呈現局部水位變幅較大的特點。

由于承壓含水層與潛水含水層之間的隔水層不甚連續，即局部弱隔水，甚至有“天窗”存在，承壓水接受滲漏和一定條件下的越流補給。因此，承壓水受潛水影響，也具有明顯的周期性、季節性變化規律，承壓水水位埋深1.65-11.79m，水位變幅0.33-1.91m，枯水期11月-翌年6月，豐水期7-9月。反映出承壓水與潛水動態相關的特點。

3 地下水水位年際動態變化特征

3.1 第四系潛水

1)水位埋藏深度的變化。從歷年來潛水年平均埋深來看，水位埋深多在3.8-5.0m之間。平均為4.31m。歷年平均枯水期出現在2-4月，水位埋深4.77-4.84m，極端最低水位埋深為5.33m(2003年5月)。歷年平均豐水期出現在7-10月，水位埋深3.66-3.96m，極端最高水位埋深為1.33m(1998年8月)。高水位埋深年為1998-1999年、2013年。低水位埋深年為2012年。從埋深變化來看。1998年-2002年水位埋深處于下降趨勢，豐水期由1998年的1.33m下降至2002年的4.63m，下降了3.3m，枯水期由4.56m下降至5.33m(至2003年枯水期)，下降了0.77m。2003年豐水期-2013年平均水位埋深基本穩定，其間2010年和2013年略有抬升。總的看來，1998-1999年水位埋深較高，高出其它年份水位埋深1-2m，2010年和2013年略高，高出其它年份水位埋深1m左右。總的潛水水位變化趨勢為基本穩定。

2)水位的變化。從歷年潛水年平均水位來看，水位多在143.70-145.00m之間,平均為144.42m。歷年平均枯水期出現在2-4月，水位143.83-143.91m，極端最低水位為143.41m(2003年5月)。歷年平均豐水期出現在7-10月，水位144.80-145.16m，極端最高水位為147.26m(1998年8月)。高水位年為1998-1999年、2010-2013年,低水位年為2012年。水位變化趨勢與水位埋深相一致，1998-2002年水位相對處于下降態勢，豐水期由1998年的147.26m下降至2002年的144.21m，下降了3.05m，枯水期由144.03下降至143.41m(至2003年枯水期)，下降了0.62m。2003年豐水期-2013年平均水位處于基本穩定狀態。從總體變化趨勢上看，基本穩定。

3)水位變化幅度的變化。第四系潛水水位年變化幅度平均為1.47m，多在0.5-2.0m之間，而1998年和2013年變化幅較大，分別為3.24和2.19m。

3.2 第四系承壓水

1)水位埋藏深度的變化。從1990-2013年平均水位埋深來看，第四系承壓水水位埋藏深度一般在7.0-8.0m之間，平均值為7.44m。歷年平均枯水期出現在3-6月，水位埋深7.68-7.70m，極端最低水位埋深為8.71m(2003年6月)。歷年平均豐水期出現在8-11月，水位埋深7.05-7.18m，極端最高水位埋深為5.22m(1990年10月)。水位埋深較高的年份有1990年、1991年、1993年、1998年和2013年，一般為6-7m。水位埋深較低的年份有1997-1998年枯水期，2001-2003年。1990-1997年水位埋藏深度處于下降狀態，豐水期由1990年10月的5.22m下降到1997年10月的7.57m，下降了2.35m；枯水期由1990年4月的7.82m下降至1997年5月的8.17m，下降了0.35m。1998年9月水位埋深為6.16m，上升了2.21m，然后又開始逐漸下降至2002年，豐水期由1998年9月至2002年8月，由6.16m降至7.42m，下降了1.26m，枯水期由1998年5月至2003年6月，由8.37m上升至8.36m，上升了0.01m。自2003年-2013年水位基本處于穩定狀態，但2005年和2006年埋深相對較大，2013年埋深相對較小

2)水位的變化。第四系承壓水年平均水位一般在141.00-142.50m之間，平均值為141.80m。歷年平均枯水期出現在3-6月，水位在141.55-141.60m，極端最低水位為140.94m(2003年6月)。歷年平均豐水期出現在8-11月，水位在141.99-142.15m，極端最高水位為143.09m(1998年10月)。高水位年為1991年、1998年、2003年、2013年；低水位年為1991年、1993年、1996-1997年、2001-2003年。1991-1997年水位處于下降狀態，豐水期由1991年8月的142.63m下降到1997年10月的141.83m，下降了0.80m；枯水期由1991年3月的141.06m下降至1997年5月的141.29m，下降了0.23m。1998年10月水位為143.09m，上升了1.26m，然后又開始逐漸下降至2002年，豐水期由1998年10月至2002年9月，由143.09m降至141.73m，下降了1.36m，枯水期由1998年5月至2002年5月，由141.09m下降至141.29m，下降了0.20m。自2003年-2013年水位基本處于穩定狀態，但2003年和2013年水位相對較高。不同頻率降水量年水位變幅有所變化，選取1992年(枯水年)、2010年(平水年)、2011年(豐水年)三個典型年資料統計，枯水年平均水位為141.54m，最高值142.05m，最低值141.23m，年變幅為0.82m；平水年平均水位為141.78m，最高值142.25m，最低值141.36m，年變幅0.89m；豐水年平均水位為142.00m，最高值142.23m，最低值141.88m，年變幅0.35m。可以看出，各特征年中豐水年和平水年最高水位接近，枯水年和平水年的低水位接近，枯水年與平水年的水位變幅接近，年平均值枯水年、平水年、豐水年呈階梯狀上升。豐、枯水期因降水的前后而變化，平水年和豐水年的枯水期在2-4月份，枯水年的枯水期在6-7月份，枯水年水位上升明顯，平水年和豐水年水位上升較緩，這與降水量的大小與持續時間長短有關。

3)水位變化幅度的變化。從1990-2013年水位變化幅度比較可知：歷年水位變幅一般在0.3-2.61m之間變化，平均為0.90m。歷年變化幅度最小的大多出現在各年的2-6月份，變幅最大的出現在8-11月份。2007和2010年水位年變幅最小，為0.30m，月變幅最大出現在11月份和9月份。1998年水位年變幅最大，為2.61m，月變幅最大出現在10月份，其它各年水位變幅。

4 地下水水位動態趨勢

根據黑龍江省地質環境監測總站齊齊哈爾分站編寫的《齊齊哈爾市地質環境監測通報》(2012)中分級標準，區內地下水水位動態趨勢分為強上升型、弱上升型、基本穩定型、弱下降型四種類型。強上升型水位>2m，弱上升型水位0.5-2.0m，基本穩定型水位在-0.5-0.5m之間，弱下降型水位在-0.5--2.0m之間。

4.1 潛水水位動態特征

通過對區內3個孔隙潛水水點的長期觀測資料分析，作出地下水動態曲線。由此發現，其水位的動態特征，是以弱上升型為主，以基本穩定型為輔。

1)弱上升型。代表性水點為低平原種畜場1126井、傾斜低平原齊齊哈8290井，主要受降水補給影響，開采量較小。前者水位上升幅度為0.93m，后者水位上升幅度為0.61m。主要由于傾斜低平原地下水補給能力較強，而低平原地下水補給能力較弱所致。

2)基本穩定型。代表性水點為低平原區全和太(8300井)，主要受開采的影響，由于開采量較大，水位呈現下降的狀態，下降幅度為-0.24m，但屬基本穩定型。

4.2 承壓水動態特征

通過對區內15個孔隙承壓水水點的長期觀測資料分析，作出地下水動態曲線。由此發現，區域水位的多年變化特征，是以弱上升型為主，其次是基本穩定型，個別監測點屬強上升型和弱下降型。

1)弱上升型。該類曲線類型分布較為廣泛，具代表性的點有Qj1、Qj8、Qj20、Qj26、Qj28、j36、Fj13、Fj14。這類點部分距地表水體較近，受到地表水體的一些影響，同時開采量較穩定，所以曲線呈緩慢上升狀態，上升幅度多在0.5-1.89m之間。

2)基本穩定型。這類曲線主要表現為天然狀態下的地下水動態特征。這類監測點距水面工程遠，不受水面工程的影響，開采量小，代表性點有Fj2、Fj3、Fj12、Fj16、Qj4。水位變化幅度在-0.08--0.47m之間，基本保持天然狀態。

3)上升型。這類曲線水位在受季節變化的同時逐步抬升，代表性點有四水源(Fj15)，該點水位上升明顯，1998年水位顯著上升之后持續穩定，基本保持上升態勢。這類點主要集中在地表水體附近，水位上升明顯，主要影響因素是地表水工程的建設和開采量的減少。

4)弱下降型。此類型僅在Fj7井動態曲線中體現，該井水位動態曲線自1990年開始處于較高水位，然后呈下降狀態，到2003年開始穩定至2004年，2005年水位又開始回升，其原因主要是開采量的增加與減少，導致水位下降和回升。總的趨勢表現為下降，其下降變化幅度為-1.48m。

根據以上變化趨勢數據作圖可知，地下水基本穩定區分布于北市區及富拉爾基城區以外的廣大地區，面積為1099.18km2，占監測區面積的93.4%；弱上升區主要分布于北市區和富拉爾基城區北部，面積為77.23km2，占監測區面積的6.56%；強上升區分布于富區四水源，面積為3.21 km2，占監測區面積的0.27%；弱下降區分布于北鋼電爐分廠，面積為1.98 km2，占監測區面積的0.17%[2]。

5 影響地下水動態的主要因素

影響地下水動態的主要因素分為兩大類：自然因素和人為因素。自然因素主要是降水量對地下水的影響，人為因素為直接改變地下水位產生的影響和改變地下水補徑排對地下水動態的影響。

5.1 降水量對地下水動態的影響

降水量是地下水變化的主要影響因素，降水的周期性變化，水位也相應的變化。根據齊齊哈爾市氣象局資料(1990-2013年)，區內降水量多集中在6-9月份，占年降水量的70%-80%，其中降水量大部分滲入地下轉化為地下水，使潛水位和承壓水位抬高。6-9月降水量大，潛水水位就明顯上升，水位上升遲于降水期，是降水滲透過程所致。承壓水受降水影響相對較差，水位抬高較潛水滯后，水位變幅也較之潛水小。從年際變化上看，1998年降水量出現高值，然后又開始降低，但較1998年前水位略高，并保持相對穩定狀態，地下水水位也相對處于較高態勢。

5.2 直接改變地下水位產生和影響

由于市區大量集中開采承壓水對地下水位產生了一定的影響， 1990-1996年和2001-2002年地下水開采量較大，地下水位相對較低，但1998-1999年雖然地下水開采量仍較大，但地下水位沒有下降，仍維持較高水位，是由于1998年的洪水，直接影響地下水水位還處于較高階段， 2003-2013年開采量呈高低波動時，地下水位也相應變化，水位變幅也相應的變化。

5.3 改變地下水補徑排產生的影響

由于齊齊哈爾市北市區和富拉爾基城區大量集中長期的開采地下水，產生了地下水水位降落漏斗，導致了地下水動力場的改變，從而使上部的潛水通過弱隔水層或“天窗”補給下部承壓水，將上部水質較差的潛水補充給下部承壓水，使其水質變差。另一方面，地下水的疏干，使地下水資源量受到了一定的影響，地下水開采量大于補給量，使第四系承壓水處于超采狀態，而由于長期的超采，還會使地層結構發生改變，引起區域地面沉降，導致建筑物的破壞等。

總之，對地下水位動態變化的有效分析和預測，不僅是合理開發利用地下水和有效防治其危害的必要手段，也為城市規劃、經濟建設提供重要的理論依據和參考數據。