松嫩平原地下水位动态特征分析

张梅桂+黄永明+蔡贺+朱巍

摘要：选用松嫩平原地下水位多年动态监测资料，绘制地下水位动态曲线，论述松嫩平原不同地貌单元及不同含水层地下水位年际及年内动态变化特征，分析探讨影响地下水位变化的各种因素，指出人为因素是引起松嫩平原地下水位变化的重要原因之一。合理开发利用地下水资源，避免地下水位持续下降，可以有效保护松嫩平原地质环境。

关键词：松嫩平原；地下水位；动态特征；影响因素

中图分类号： P641.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）18-4306-07

松嫩平原是东北经济区的主体，是我国主要的粮食产区和重要的能源、汽车、机械加工制造基地。随着社会经济的快速发展，对地下水的开发利用和依赖程度越来越高，从而引发了一系列的环境和生态问题，如地下水位持续下降、降落漏斗面积不断扩大、土地荒漠化、水质污染趋势加重等一系列与地下水有关的环境地质问题[1，2]。根据中国地质调查局统一部署，2008-2010年先期在松嫩平原开展了地下水动态调查评价及研究工作。通过此项工作，对松嫩平原地下水环境监测网进行调整、优化和完善，并逐步建立起地下水动态评价体系，实现地下水资源动态评价，为改善该地区地下水资源环境质量，保障饮水安全、粮食安全和生态安全，实施地下水科学管理提供了地质依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

松嫩平原位于东北中部，行政区跨黑龙江省、吉林省和内蒙自治区一少部分。北至黑龙江省的嫩江县，南至吉林省长岭县南部的松辽分水岭，西侧以大兴安岭东部低山丘陵区与山前倾斜平原分界线为界，东侧边界至小兴安岭-长白山山前高平原东缘，总体形状呈南北长，东西窄的长椭圆形，面积18.7万km2。松嫩平原为寒温带大陆性季风气候区，受西伯利亚大陆气候影响，具有明显的大陆性气候特点。

松嫩平原是一个潜水普遍分布，包括古近系依安组，新近系大安组、太康组和第四系承压水及第四系潜水在内的多层叠置结构的大型蓄水盆地[3]。根据区域地貌特征和区域水文地质条件可分为东部高平原，中部低平原，西部大兴安岭山前倾斜平原及河谷平原4个水文地质区。东部高平原和西侧的大兴安岭山前倾斜平原，既是山区基岩裂隙水的排泄区，又是中部多层承压水盆地的补给区。按照主要含水层的上、下叠置关系，松嫩平原含水层系统结构可分为单层结构含水层系统、双层结构含水层系统和多层结构含水层系统3种类型。单层结构含水层系统主要分布在西部山前倾斜平原，双层结构含水层系统主要分布在东部和北部高平原，多层结构含水层系统主要分布在中部低平原。

通常情况下，地下含水层（含水系统）经常与环境发生物质、能量与信息的交换，时刻处于变化之中[4]。在与环境相互作用下，含水层各要素（水位、水量、水化学成分、水温等）随时间的变化称作地下水动态。它是地下水系统在外界因素刺激下所形成的一个历史过程。

通常表现出周期性波动和随机性变化特征的地下水动态反映了地下水要素随时间变化的状况，是含水层（含水系统）对环境施加的激励所产生的响应。

1.2 方法

在充分收集利用前人资料的基础上，通过对重点地区开展水文地质补充调查，修复已有受损监测井、布设新增监测井并安装自动监测仪，实现对地下水动态数据的自动测量和传输。监测内容主要为地下水水位和水温，监测频率为5 d/次，也可根据需要监测频率。

通过对实测数据进行统计分析并绘制相关曲线，可以实时掌握松嫩平原地下水动态变化特征，分析引起地下水动态变化的影响因素[5]。

2 结果与分析

2.1 地下水水位多年动态特征

2.1.1 第四系潜水水位多年动态特征 1985年以来，随着松嫩平原人口的增加，国民经济的快速发展，需水量不断加大。1994-2004年的10年间平均每年增加18 900万m3，地下水开采呈加速趋势，在降水量没有足够补给的情况下，潜水水位出现了明显的区域性下降，水位埋深小于5 m的区域明显减少。

松嫩平原由于中部低平原的降水量明显少于东部高平原[5]，蒸发量高于东部高平原，因此中部低平原地下水下降区范围大于东部高平原。对比中部低平原地区不同年代的潜水水位埋深等值线图发现，1985-2004年低平原潜水位下降比较明显，一般下降幅度为0.5～5.0 m。乾安至大庆地区下降幅度较大，一般为3.0～5.0 m。据地下水动态监测资料显示，1998-2009年间，低平原如白城扇形地孔隙潜水每年以0.75 m的速率逐年下降，洮南区大通乡、镇赉县套保乡、长岭县东6号等地区，第四系孔隙潜水以每年0.15～0.30 m的速度逐年下降（图1）。

长岭县太平川、乾安县大师乡1998-2004年的6年间，地下水位呈下降趋势，下降速率为每年0.1～0.5 m；2003-2005年以后，受开采限制的影响，这些地区地下水位开始企稳，并出现回升，上升幅度为0.5～3.0 m（图2）。

东部高平原潜水含水层在1985-2004年间平均下降1.0～3.0 m。集中开采地段，如长春、哈尔滨、扶余、榆树、双城、绥化等部分地区，水位一般下降了2.0～5.0 m。河谷潜水下降幅度较小，一般为1.0～2.0 m或没有明显变化。王府-伏龙泉砂砾石台地地下水水位下降幅度最大，达5.0～10.0 m， 部分地区达到10.0～20.0 m。东部高平原的农安县伏龙泉、德惠市万宝乡，松拉河间地块扶余县北部的新民乡、伊家店等地，1998-2004年的6年间，地下水位呈下降趋势，下降速率为每年0.1～0.5 m，其中德惠市万宝乡则以平均每年1 m以上的速率下降。2003-2005年以后，这些地区地下水位开始企稳，并陆续回升，上升幅度为0.5～3.0 m（图3）。

2.1.2 第四系孔隙承压水水位多年动态特征 第四系承压水水量丰富，水质好，为松嫩平原主要开采层，受补给量减少和开采量逐年加大的影响，大部分地区地下水位呈下降趋势。水位下降较大的区主要出现在泰来、乾安、通榆、长岭西北和前郭西部一带，水位下降幅度一般在1.0～2.0 m；在泰来、通榆南部、长岭北部一带为3.0～5.0 m，局部地带达10.0 m。其中镇赉县城南部的镇南种羊场和长岭县东6号，1998-2009年地下水位呈直线下降趋势，下降速率为每年0.3～0.5 m（图4）。通榆县城区、长岭县太平川、前郭县南部的深井子乡、松原市的土城子乡等地，水位动态曲线与潜水多年变化相似，1998-2004年间，地下水位呈下降趋势，下降速率为每年0.1～0.4 m；此后，地下水位开始企稳，不再下降，通榆县城区、长岭县的太平川则呈现回升势态（图5）。松原市八家子乡受开采影响，地下水位年变幅较大，多年则呈波状变化，1998-2009年降幅为1.0 m；前郭县中部的韩家店，由于地下水资源较丰富，第四系孔隙承压水动态曲线呈波状变化。

2.1.3 新近系裂隙孔隙承压水水位多年动态特征

受开采影响，地下水位大部分呈下降趋势，地下水位下降范围占80%以上。其中通榆、镇赉、长岭、前郭和乾安等地地下水位在1998-2009年的12年间呈现逐年下降趋势，下降速率为每年0.2～0.5 m（图6）。

2.2 地下水水位年内动态特征

2.2.1 潜水地下水动态变化特征 第四系孔隙潜水广泛分布于松嫩平原，水位埋藏较浅，一般在3.0～10.0 m。受气候条件和开采影响，东部高平原区和西部低平原区地下水位随季节变化表现出明显的区别。

1）低平原区潜水水位动态特征。低平原区第四系潜水主要分布于松嫩平原的西部，地势平坦低洼，水位埋藏浅，受气候因素影响较大，在春季气候干旱少雨，蒸发作用强烈，地下水水位下降迅速，枯水期出现在4～5月，水位下降幅度大，持续时间短，到6月以后地下水接受大气降水降雨的补给，水位迅速上升；8～10月出现丰水期，因地势平坦、低洼，地下水径流较缓慢，丰水期持续时间长。地下水水位动态曲线波峰平圆，地下水水位动态成因类型主要为降水渗入-蒸发-径流型（图7）。在低平原大部分地区第四系潜水2008年丰水期水位埋深为3.0～6.0 m。局部地段水位埋深为6.0～9.0 m。地下水水位高程在120.0～150.0 m。2009年枯水期水位埋深为4.0～7.0 m。局部地段水位埋深为7.0～10.0 m。2009年枯水期与2008年的丰水期地下水水位相比，齐齐哈尔、林甸、杜蒙、泰来、依安、哈尔滨的部分地区地下水水位呈下降趋势，下降幅度在0.6～2.0 m。富裕、讷河的局部地区地下水水位呈上升趋势，上升幅度在0.4～0.9 m。

2）河谷平原潜水水位动态特征。每年年初地下水不断向河水排泄，水位不断地下降，加之河谷平原区水位埋藏浅、蒸发作用较强烈，2～5月水位达到低谷，出现枯水期，枯水期持续时间长，进入6月雨季来临，地下水接受大气降雨渗入和河流侧向渗入补给，地下水水位大幅度升高，8～9月地下水水位上升到峰值，出现丰水期，丰水期持续时间短，9月后水位持续下降，水位动态曲线呈波谷平圆，波峰较尖，花江河地下水水位动态成因类型主要为渗入-径流型-蒸发型（图8）。嫩江河谷2008年丰水期潜水水位埋深为1.4～9.0 m；松花江河谷潜水水位埋深为2.6～8.5 m。2009年枯水期松谷潜水水位埋深为2.9～8.8 m。

2.2.2 第四系承压水水位动态特征 高平原区承压水地下水水位动态主要受气象和人类开采因素的影响，也呈现以年为周期的变化特征，由年初开始地下水水位急剧下降，5月或6月形成最低值，灌溉季节过后，开采量减少，加之大气降水的入渗和侧向迳流的补给地下水位又急剧回升，至9、10月上升到最高水位，随后地下水水位逐渐下降至年底，高水位的形成时间比其它地貌单元滞后1个月左右。水位动态成因类型主要为径流型，在城镇，由于受开采地下水的影响，水位动态成因类型为开采-径流型（图9）。

低平原第四系承压水主要分布于齐齐哈尔市西南部、大庆市及松原市西部，含水层分布稳定，水位埋藏较深，水位变化较第四系孔隙潜水小，明显滞后于第四系孔隙潜水。低平原第四系孔隙承压水水位动态变化受水文气象因素的影响较第四系孔隙潜水相对较小，但具有明显的季节性变化规律，补给、径流、排泄条件不同，水位动态特征具有明显的差异。在泰来和杜蒙一带，地下水水位变幅较小，水位动态曲线较平缓，枯、丰水期水位差相对较小，而在其他地区枯、丰水期水位差相对较大，第四系孔隙承压水水位自年初开始下降，在6～8月达到低谷，出现枯水期，至9月以后水位逐渐上升，在10～11月达到峰值，出现丰水期，12月后水位缓慢下降，水位动态曲线波峰、波谷明显，水位动态成因类型主要为径流型（图10）。在城镇，由于受开采地下水的影响，地下水曲线出现波动，水位动态成因类型为开采-径流型（图11）。

新近系承压水呈条带状分布于讷河-齐齐哈尔-泰来-大安一带。该含水层埋藏深，受自然因素影响较小，受人类开采因素的影响，地下水水位波动较大，其地下水动态类型为开采-径流型（图12）。

3 小结与讨论

3.1 讨论

松嫩平原地下水的动态变化是在一定时期内，各种自然因素和人为因素随时间综合影响的直接结果。影响松嫩平原地下水动态的因素主要有气候、水文、地形地貌、地质、土壤和生物、人类活动等因素[6-10]。

1）气候因素。气候变化是影响地下水动态的主要因素。松嫩平原在近60年时间内气候变化的总体特征呈现气温逐渐升高，降水量缓慢下降。它的作用缓慢、持久，影响面广，具有季节性和多年周期性等特点。

2）水文因素。水文因素对地下水动态的影响，主要发生在河谷平原沿河一带，如松花江、嫩江、呼兰河、阿什河、拉林河等河谷两侧，是局部性的。对地下水的影响程度，主要取决于地表水与地下水之间的水力联系情况，以及地表水与地下水之间的水位差，并跟随地表水位波动而上升或下降。

3）地形地貌因素。地形地貌等控制了地下水形成、分布的整体格架，松嫩平原四周高中间低的地貌形态，形成了其总体的地下水补给、径流、排泄的规律；地貌特征的差异性形成了地下水赋存规律的差异性。地形地貌控制地下水位埋深，而水位埋深大小直接影响降水渗入补给的强弱。

4）地质因素。地质因素对地下水动态的影响并不反映在周期上，而是反映在形成特征方面。地质构造决定了地下水的埋藏条件；岩性影响下渗、贮存和径流强度。这些条件的变化，造就了地下水动态在空间上的变异性。

5）土壤和生物因素。土壤和生物因素一方面通过影响下渗和蒸发间接影响地下水的动态，另一方面还对地下水的化学成分产生一定影响。

6）人为因素。随着国民经济的发展和对水资源需求的增加[11]，人为因素对地下水动态的影响越显突出。人为因素对地下水动态的影响有两方面的作用。一是人们为了开发利用和控制地下水动态所采取的一系列措施，如打井抽水、人工回灌等，是针对地下水有目的有计划的活动；另一方面活动虽然其出发点并不是针对地下水动态的，但活动本身派生出对地下水动态影响的效果来，如灌溉农田、工矿企业用水、各种排水工程、引水蓄水工程等，这类活动对地下水的影响广泛而深刻、持续时间长，并会随国民经济的发展而不断扩大。

3.2 小结

1）松嫩平原潜水地下水水位动态类型主要表现为降水渗入-蒸发-径流型，直接受水文气象及人为因素的影响。该地下水位变化大，并具有明显的季节性和周期性的变化规律，雨季的早晚或持续时间的长短，直接控制着潜水丰水期形成的早晚和丰水期持续时间的长短。潜水水位年变幅的大小与降水量的多少成正相关，同时也和开采量的多少具有相关关系。

2）松嫩平原第四系承压水地下水动态类型主要表现为径流型和开采-径流型。该含水层主要接受侧向径流补给，受自然因素影响较小，季节性和周期性变化不明显，人工开采地下水是其动态变化的主要影响因素。

3）松嫩平原新近系承压水地下水动态类型主要表现为径流型和开采-径流型，其动态变化特征及影响因素同第四系承压水类似。

4）自然环境是影响松嫩平原地下水位动态的主要因素；同样，人为因素也对地下水动态变化起着重要的作用。合理开发松嫩平原地下水资源，减少人工因素对松嫩平原地下水动态的影响，可以更好地保护松嫩平原脆弱的地质环境。

参考文献

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[11] 卢 彦，李 光.松嫩平原区粮食生产与水资源需求分析[J].南水北调与水利科技， 2010，8（2）：66-68.

3.2 小结

1）松嫩平原潜水地下水水位动态类型主要表现为降水渗入-蒸发-径流型，直接受水文气象及人为因素的影响。该地下水位变化大，并具有明显的季节性和周期性的变化规律，雨季的早晚或持续时间的长短，直接控制着潜水丰水期形成的早晚和丰水期持续时间的长短。潜水水位年变幅的大小与降水量的多少成正相关，同时也和开采量的多少具有相关关系。

2）松嫩平原第四系承压水地下水动态类型主要表现为径流型和开采-径流型。该含水层主要接受侧向径流补给，受自然因素影响较小，季节性和周期性变化不明显，人工开采地下水是其动态变化的主要影响因素。

3）松嫩平原新近系承压水地下水动态类型主要表现为径流型和开采-径流型，其动态变化特征及影响因素同第四系承压水类似。

4）自然环境是影响松嫩平原地下水位动态的主要因素；同样，人为因素也对地下水动态变化起着重要的作用。合理开发松嫩平原地下水资源，减少人工因素对松嫩平原地下水动态的影响，可以更好地保护松嫩平原脆弱的地质环境。

参考文献

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3.2 小结

1）松嫩平原潜水地下水水位动态类型主要表现为降水渗入-蒸发-径流型，直接受水文气象及人为因素的影响。该地下水位变化大，并具有明显的季节性和周期性的变化规律，雨季的早晚或持续时间的长短，直接控制着潜水丰水期形成的早晚和丰水期持续时间的长短。潜水水位年变幅的大小与降水量的多少成正相关，同时也和开采量的多少具有相关关系。

2）松嫩平原第四系承压水地下水动态类型主要表现为径流型和开采-径流型。该含水层主要接受侧向径流补给，受自然因素影响较小，季节性和周期性变化不明显，人工开采地下水是其动态变化的主要影响因素。

3）松嫩平原新近系承压水地下水动态类型主要表现为径流型和开采-径流型，其动态变化特征及影响因素同第四系承压水类似。

4）自然环境是影响松嫩平原地下水位动态的主要因素；同样，人为因素也对地下水动态变化起着重要的作用。合理开发松嫩平原地下水资源，减少人工因素对松嫩平原地下水动态的影响，可以更好地保护松嫩平原脆弱的地质环境。

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