基于地下水位动态变化规律综合分析

高淑红

(齐齐尔市水资源中心，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

0 引 言

齐齐哈尔地下水在气象水文、地形地貌、地质等因素的控制下，具季节性的、年度的和多年的周期性变化特征。现以近几年地下水动态数据对第四系潜水和第四系承压水动态变化特征做综合分析。

1 第四系潜水年内动态变化特征

1.1 影响地下水动态变化的主要因素

第四系潜水的动态成因类型分为：渗入—蒸发型、渗入—径流型、渗入—蒸发—径流型、渗入—蒸发—开采型、水文型、渗透—径流型、径流型等7种类型。

1)渗入—蒸发型。

该动态成因类型潜水分布于波状低平原区和闭流洼地，径流条件差。地下水埋藏浅， 一般0.5-2m，或2-4m。潜水水位动态主要受气象因素控制，主要表现在大气降水渗入补给和蒸发排泄上，使其具有明显的季节性周期变化。丰水期基本与雨季(7、8、9月份)相对应，随雨季降水量增加而水位上升，雨季的早晚和持续时间的长短，控制潜水高水位期的形成的早晚和丰水期持续时间的长短。在每年11月至翌年的2月结冻期，潜水接受的补给量明显减少，水位缓慢下降，3-5月春旱季节，由于强烈蒸发，水位急剧下降，形成全年的枯水期。水位动态曲线呈宽谷状和较尖峭的单峰状，水位上升速度较快，下降缓慢。月平均最高水位出现的时间与大气降水峰值时间基本同步或稍有滞后。

2)渗入—径流型。

该类型主要分布于西南部的波状低平原及高漫滩，地形坡度较大，地下水径流条件较好，地下水位埋深相对较大，一般4-6m和6-12m，受蒸发影响小，因此，地下水位变化具典型降水渗入—径流型特征。地下水主要以大气降水渗入补给和径流排泄为主。其动态变化规律基本与降水量规律一致。雨季迅速上升，峰值明显，雨季过后水位逐渐降低。

3)渗入—蒸发—径流型。

该类型主要分布在倾斜低平原，地势由西北向东南缓缓倾斜，植被较发育，地表虽有薄层粉质黏土分布，但潜水埋深一般2-4m，既易于大气降水的渗入补给，也利于地面蒸发和植被的蒸腾作用，径流条件较好，受人为因素影响很小，地下径流保持着天然状态。

4)渗入—蒸发—开采型。

分布在胡屯、小阿拉街、大兴屯连线以西的低平原区，地形有所起伏，地表多分布有透水性较好的粉土、粉细砂及黄土状粉土等，潜水位3-5m不等(小于或接近于临界蒸发深度4m)，易接受降水的渗入和蒸发；另外，本地区以农业为主，农灌井分布较多，开采强度也较大，尤其是市区周围，以菜田为主，在农灌期对潜水进行不定期的经常性的开采利用。

5)水文型。

该动态成因类型潜水分布于河谷平原区，河谷平原潜水水位埋深一般<2m，水位动态变化规律与降水及河水水位变化相一致，丰水期与雨季及洪水期相对应，持续时间长；枯水期与干旱季节相吻合。随着4、5月份春讯和8、9月份秋讯江水水位的升高，潜水水位随即迅速抬升，水位动态变化曲线呈双峰状，第二个峰值明显高于第一个峰值，枯水期一般在每年的2-3月份。主要补给来源为河水及降水渗入。丰水期河流补给地下水，枯水期河流排泄地下水。地下水以侧向径流与蒸发的形式排泄。降水转化为河水，汛期补给地下水。

6)渗透—径流型。在测区东南部，属乌裕尔河盲尾散流地带，其地势低洼，土壤潮湿，植物茂盛，，而蒸发和植物蒸腾作用甚微，潜水径流保持着天然状态，故该区潜水可谓是渗透—径流型。

7)径流型。

此类型分布于齐齐哈尔中心城区和富拉尔基城区，范围约140km2，本区的特点是工业、人口集中，承压水被开发利用广泛，而潜水的开采利用相对减少，地表分布有透水性较好的粉土、粉细砂等，大部分地面被密集的建筑物和网状的柏油马路覆盖，阻碍了大气降水的渗入与地下水的蒸发；其潜水的补给来源，主要来自上游地下径流，嫩江水的侧渗占次要地位，为此，本区段的地下水动态类型为径流型。

1.2 第四系承压水年内动态变化特征

第四系承压水的动态主要受上游地下径流、侧向径流和上层越流、渗透补给及人工开采的影响。在齐齐哈尔市北市区和富拉尔基城区，地下水主要受人为因素影响，开采强度大，地下水动态成因类型属于径流—开采型，在中心城区的外围广大地区开采量相对较小，水位动态主要受自然因素控制，人为开采因素影响相对较小，动态成因类型属径流型。前者水位动态曲线曲折不平滑，变化频繁，但峰、谷明显。后者动态曲线变化平缓，呈平滑的单峰状。

1)北市区承压水。区内枯水期一般为每年的3-5月份，水位埋深一般为5-8 m，水位年变幅一般为0.5-1.5m；丰水期一般为每年的8-11月份，水位埋深一般为3-6m，水位变幅一般为1.5-2.0m。北市区第四系承压水主体流向是由北东向南西，由于开采降落漏斗的影响，承压水天然流场已被破坏，局部流向有所改变。

2)富拉尔基城区承压水。枯水期一般为每年的3-6月份，枯水期水位埋深一般为6-10m，水位年变幅为0.5-2.0m；丰水期一般为每年的8-11月份，水位埋深一般为5-8m，水位变幅一般为0.5-1.5m。富拉尔基区承压水主体流向是由北西向南东。受人工开采影响，局部流向发生改变[1]。

2 地下水空间变化特征

地下水水位在空间上的变化主要表现为因地貌、含水层岩性不同，各种因素作用的程度不同，导致水位的变幅、波动频率、升降速度的差异。在河谷平原位埋藏较浅，2.79-6.07m，水位变幅0.84-1.74m，低平原区水位埋藏较深0.34-7.66m，水位变幅0.80-2.03m。水位动态主要受开采影响，呈现局部水位变幅较大的特点。

由于承压含水层与潜水含水层之间的隔水层不甚连续，即局部弱隔水，甚至有“天窗”存在，承压水接受渗漏和一定条件下的越流补给。因此，承压水受潜水影响，也具有明显的周期性、季节性变化规律，承压水水位埋深1.65-11.79m，水位变幅0.33-1.91m，枯水期11月-翌年6月，丰水期7-9月。反映出承压水与潜水动态相关的特点。

3 地下水水位年际动态变化特征

3.1 第四系潜水

1)水位埋藏深度的变化。从历年来潜水年平均埋深来看，水位埋深多在3.8-5.0m之间。平均为4.31m。历年平均枯水期出现在2-4月，水位埋深4.77-4.84m，极端最低水位埋深为5.33m(2003年5月)。历年平均丰水期出现在7-10月，水位埋深3.66-3.96m，极端最高水位埋深为1.33m(1998年8月)。高水位埋深年为1998-1999年、2013年。低水位埋深年为2012年。从埋深变化来看。1998年-2002年水位埋深处于下降趋势，丰水期由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年丰水期-2013年平均水位埋深基本稳定，其间2010年和2013年略有抬升。总的看来，1998-1999年水位埋深较高，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。总的潜水水位变化趋势为基本稳定。

2)水位的变化。从历年潜水年平均水位来看，水位多在143.70-145.00m之间,平均为144.42m。历年平均枯水期出现在2-4月，水位143.83-143.91m，极端最低水位为143.41m(2003年5月)。历年平均丰水期出现在7-10月，水位144.80-145.16m，极端最高水位为147.26m(1998年8月)。高水位年为1998-1999年、2010-2013年,低水位年为2012年。水位变化趋势与水位埋深相一致，1998-2002年水位相对处于下降态势，丰水期由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年丰水期-2013年平均水位处于基本稳定状态。从总体变化趋势上看，基本稳定。

3)水位变化幅度的变化。第四系潜水水位年变化幅度平均为1.47m，多在0.5-2.0m之间，而1998年和2013年变化幅较大，分别为3.24和2.19m。

3.2 第四系承压水

1)水位埋藏深度的变化。从1990-2013年平均水位埋深来看，第四系承压水水位埋藏深度一般在7.0-8.0m之间，平均值为7.44m。历年平均枯水期出现在3-6月，水位埋深7.68-7.70m，极端最低水位埋深为8.71m(2003年6月)。历年平均丰水期出现在8-11月，水位埋深7.05-7.18m，极端最高水位埋深为5.22m(1990年10月)。水位埋深较高的年份有1990年、1991年、1993年、1998年和2013年，一般为6-7m。水位埋深较低的年份有1997-1998年枯水期，2001-2003年。1990-1997年水位埋藏深度处于下降状态，丰水期由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月水位埋深为6.16m，上升了2.21m，然后又开始逐渐下降至2002年，丰水期由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年水位基本处于稳定状态，但2005年和2006年埋深相对较大，2013年埋深相对较小

2)水位的变化。第四系承压水年平均水位一般在141.00-142.50m之间，平均值为141.80m。历年平均枯水期出现在3-6月，水位在141.55-141.60m，极端最低水位为140.94m(2003年6月)。历年平均丰水期出现在8-11月，水位在141.99-142.15m，极端最高水位为143.09m(1998年10月)。高水位年为1991年、1998年、2003年、2013年；低水位年为1991年、1993年、1996-1997年、2001-2003年。1991-1997年水位处于下降状态，丰水期由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月水位为143.09m，上升了1.26m，然后又开始逐渐下降至2002年，丰水期由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年水位基本处于稳定状态，但2003年和2013年水位相对较高。不同频率降水量年水位变幅有所变化，选取1992年(枯水年)、2010年(平水年)、2011年(丰水年)三个典型年资料统计，枯水年平均水位为141.54m，最高值142.05m，最低值141.23m，年变幅为0.82m；平水年平均水位为141.78m，最高值142.25m，最低值141.36m，年变幅0.89m；丰水年平均水位为142.00m，最高值142.23m，最低值141.88m，年变幅0.35m。可以看出，各特征年中丰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，枯水年与平水年的水位变幅接近，年平均值枯水年、平水年、丰水年呈阶梯状上升。丰、枯水期因降水的前后而变化，平水年和丰水年的枯水期在2-4月份，枯水年的枯水期在6-7月份，枯水年水位上升明显，平水年和丰水年水位上升较缓，这与降水量的大小与持续时间长短有关。

3)水位变化幅度的变化。从1990-2013年水位变化幅度比较可知：历年水位变幅一般在0.3-2.61m之间变化，平均为0.90m。历年变化幅度最小的大多出现在各年的2-6月份，变幅最大的出现在8-11月份。2007和2010年水位年变幅最小，为0.30m，月变幅最大出现在11月份和9月份。1998年水位年变幅最大，为2.61m，月变幅最大出现在10月份，其它各年水位变幅。

4 地下水水位动态趋势

根据黑龙江省地质环境监测总站齐齐哈尔分站编写的《齐齐哈尔市地质环境监测通报》(2012)中分级标准，区内地下水水位动态趋势分为强上升型、弱上升型、基本稳定型、弱下降型四种类型。强上升型水位>2m，弱上升型水位0.5-2.0m，基本稳定型水位在-0.5-0.5m之间，弱下降型水位在-0.5--2.0m之间。

4.1 潜水水位动态特征

通过对区内3个孔隙潜水水点的长期观测资料分析，作出地下水动态曲线。由此发现，其水位的动态特征，是以弱上升型为主，以基本稳定型为辅。

1)弱上升型。代表性水点为低平原种畜场1126井、倾斜低平原齐齐哈8290井，主要受降水补给影响，开采量较小。前者水位上升幅度为0.93m，后者水位上升幅度为0.61m。主要由于倾斜低平原地下水补给能力较强，而低平原地下水补给能力较弱所致。

2)基本稳定型。代表性水点为低平原区全和太(8300井)，主要受开采的影响，由于开采量较大，水位呈现下降的状态，下降幅度为-0.24m，但属基本稳定型。

4.2 承压水动态特征

通过对区内15个孔隙承压水水点的长期观测资料分析，作出地下水动态曲线。由此发现，区域水位的多年变化特征，是以弱上升型为主，其次是基本稳定型，个别监测点属强上升型和弱下降型。

1)弱上升型。该类曲线类型分布较为广泛，具代表性的点有Qj1、Qj8、Qj20、Qj26、Qj28、j36、Fj13、Fj14。这类点部分距地表水体较近，受到地表水体的一些影响，同时开采量较稳定，所以曲线呈缓慢上升状态，上升幅度多在0.5-1.89m之间。

2)基本稳定型。这类曲线主要表现为天然状态下的地下水动态特征。这类监测点距水面工程远，不受水面工程的影响，开采量小，代表性点有Fj2、Fj3、Fj12、Fj16、Qj4。水位变化幅度在-0.08--0.47m之间，基本保持天然状态。

3)上升型。这类曲线水位在受季节变化的同时逐步抬升，代表性点有四水源(Fj15)，该点水位上升明显，1998年水位显著上升之后持续稳定，基本保持上升态势。这类点主要集中在地表水体附近，水位上升明显，主要影响因素是地表水工程的建设和开采量的减少。

4)弱下降型。此类型仅在Fj7井动态曲线中体现，该井水位动态曲线自1990年开始处于较高水位，然后呈下降状态，到2003年开始稳定至2004年，2005年水位又开始回升，其原因主要是开采量的增加与减少，导致水位下降和回升。总的趋势表现为下降，其下降变化幅度为-1.48m。

根据以上变化趋势数据作图可知，地下水基本稳定区分布于北市区及富拉尔基城区以外的广大地区，面积为1099.18km2，占监测区面积的93.4%；弱上升区主要分布于北市区和富拉尔基城区北部，面积为77.23km2，占监测区面积的6.56%；强上升区分布于富区四水源，面积为3.21 km2，占监测区面积的0.27%；弱下降区分布于北钢电炉分厂，面积为1.98 km2，占监测区面积的0.17%[2]。

5 影响地下水动态的主要因素

影响地下水动态的主要因素分为两大类：自然因素和人为因素。自然因素主要是降水量对地下水的影响，人为因素为直接改变地下水位产生的影响和改变地下水补径排对地下水动态的影响。

5.1 降水量对地下水动态的影响

降水量是地下水变化的主要影响因素，降水的周期性变化，水位也相应的变化。根据齐齐哈尔市气象局资料(1990-2013年)，区内降水量多集中在6-9月份，占年降水量的70%-80%，其中降水量大部分渗入地下转化为地下水，使潜水位和承压水位抬高。6-9月降水量大，潜水水位就明显上升，水位上升迟于降水期，是降水渗透过程所致。承压水受降水影响相对较差，水位抬高较潜水滞后，水位变幅也较之潜水小。从年际变化上看，1998年降水量出现高值，然后又开始降低，但较1998年前水位略高，并保持相对稳定状态，地下水水位也相对处于较高态势。

5.2 直接改变地下水位产生和影响

由于市区大量集中开采承压水对地下水位产生了一定的影响， 1990-1996年和2001-2002年地下水开采量较大，地下水位相对较低，但1998-1999年虽然地下水开采量仍较大，但地下水位没有下降，仍维持较高水位，是由于1998年的洪水，直接影响地下水水位还处于较高阶段， 2003-2013年开采量呈高低波动时，地下水位也相应变化，水位变幅也相应的变化。

5.3 改变地下水补径排产生的影响

由于齐齐哈尔市北市区和富拉尔基城区大量集中长期的开采地下水，产生了地下水水位降落漏斗，导致了地下水动力场的改变，从而使上部的潜水通过弱隔水层或“天窗”补给下部承压水，将上部水质较差的潜水补充给下部承压水，使其水质变差。另一方面，地下水的疏干，使地下水资源量受到了一定的影响，地下水开采量大于补给量，使第四系承压水处于超采状态，而由于长期的超采，还会使地层结构发生改变，引起区域地面沉降，导致建筑物的破坏等。

总之，对地下水位动态变化的有效分析和预测，不仅是合理开发利用地下水和有效防治其危害的必要手段，也为城市规划、经济建设提供重要的理论依据和参考数据。