吉林中西部地下水資源量評價及管理

聶維辰 ，趙洪滿，孫亞紅，董 冬

1.吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，吉林 長春 130021；2.吉林省地礦信息中心，吉林 長春 130061

吉林中西部地區(qū)地處松嫩平原，自20 世紀(jì)70年代末該區(qū)域的地下水動態(tài)監(jiān)測工作陸續(xù)開展，經(jīng)過多年的監(jiān)測，積累了長時間序列的地下水動態(tài)監(jiān)測資料，建立了地下水水位、水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，基本上查清了不同地貌單元地下水水位、水質(zhì)的動態(tài)變化規(guī)律及影響動態(tài)變化的因素。然而，近年來隨著地下水資源量的急劇開發(fā)，同時各種污染源對地下水水質(zhì)產(chǎn)生的一定影響，重新對該區(qū)域地下水資源進(jìn)行評價有利于對地下水進(jìn)行科學(xué)管理，同時促進(jìn)地下水資源的可持續(xù)利用[1]。

1 評價區(qū)自然地理概況

1.1 地理位置

吉林省中西部松嫩平原區(qū)南以松遼分水嶺與遼河平原相隔，西以大興安嶺東緣交界，北與黑龍江隔松花江、嫩江相望，東以大黑山丘陵為界。行政區(qū)隸屬于長春市、松源市、白城市、四平市所轄的農(nóng)安縣、九臺市、德惠市、榆樹市、寧江區(qū)、扶余市、乾安縣、長嶺縣、前郭縣，洮北區(qū)、鎮(zhèn)賚縣、洮南市、通榆縣、大安市、公主嶺市及舒蘭市西部部分。地理坐標(biāo)東徑121°20′56″～127°09′00″，北緯：43°33′55″～46°28′48″，工作區(qū)幅員面積63 440.19 km2，詳見圖1。

1.2 水文氣象

評價區(qū)屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季涼爽早霜，冬季寒冷漫長。據(jù)氣象資料，多年平均氣溫4.9～5.5 ℃，最高氣溫出現(xiàn)在7 月份，極端最高溫度34.8～39.5℃。最低氣溫出現(xiàn)在1 月份，極端最低氣溫-38.1～-39.8 ℃。全區(qū)日照時數(shù)2 630～2 930，相對濕度52%～61%，全區(qū)降水多年平均為399.7～576.7 mm，降水主要集中在6～9 月份，占全年降水的60%～80%，蒸發(fā)量全區(qū)1 638.9～1 833.4 mm，是降水的2.8～4.6 倍。松嫩平原主要地表水系有嫩江、松花江、第二松花江及其支流。嫩江、第二松花江在扶余縣三岔河附近匯合后形成松花江干流，向東北方向流去，之后又有拉林河和呼蘭河注入。

圖1 項目區(qū)域位置及工作區(qū)圖Fig.1 Location of the project and the work

1.3 地形地貌

評價區(qū)為松遼沉降堆積盆地的一部分，地勢總趨勢是南高北低，東西兩側(cè)高，中間低，為北北東向延伸且緩傾的半封閉不對稱的簸箕狀負(fù)地形，東西兩側(cè)海拔標(biāo)高200～300 m，中部的乾安大布蘇、花敖泡海拔標(biāo)高為120 m，最低的三王泡子僅80 m。評價區(qū)地貌類型按成因類型、成因形態(tài)、形態(tài)單元三級劃分為二種類型，7 種形態(tài)、13 個單元，見表1。

1.4 水文地質(zhì)條件

松嫩平原地下水的形成、賦存與分布，主要受自然地理條件與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的控制[2]。松嫩平原是在松遼中新生界斷陷盆地基礎(chǔ)上發(fā)育形成的盆地形平原。多層疊置松散巖和碎屑巖石地層結(jié)構(gòu)，形成了多層疊置的地下水盆地。東部高平原、中部低平原、西部山前傾斜平原和河谷平原，由于地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等控水因素的不同，其地下水的賦存條件與分布規(guī)律存在著明顯的差異。主要包含第四系松散巖類孔隙潛水，第四系松散巖類孔隙承壓水，新近系碎屑巖類裂隙孔隙承壓水，白堊系及前白堊系碎屑巖孔隙裂隙承壓水[3,4]。

淺層地下水的補(bǔ)給主要來源于大氣降水和周圍山區(qū)、臺地的地下水徑流補(bǔ)給，由四周向平原中心匯集，以蒸發(fā)和人工開采排泄為主。低平原區(qū)地下水動態(tài)為降水—蒸發(fā)型，高平原與河谷平原為降水—徑流型。潛水的地下水動態(tài)變化受降水影響較大，季節(jié)性變化明顯。河谷區(qū)潛水與平原區(qū)潛水在不同季節(jié)和不同地段有相互補(bǔ)給的關(guān)系。承壓水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件相對較差，并且隨含水層埋藏深度的增加而越來越差。

承壓水的補(bǔ)給主要來源于周圍山區(qū)、臺地地下水的徑流補(bǔ)給和上層潛水的越流補(bǔ)給，由四周向平原區(qū)承壓水頭較低的地區(qū)徑流，補(bǔ)給量也隨含水層埋藏深度的增加而減少。承壓水的排泄以人工開采為主，下更新統(tǒng)承壓水部分排泄于嫩江。地下水動態(tài)受降水影響較小，季節(jié)性變化不明顯。承壓水盆地東西兩側(cè)含水層頂板變薄，由亞粘土變?yōu)閬喩巴粒羲阅軠p弱，形成承壓水的越流補(bǔ)給區(qū)，西部的局部地段與上覆上更新統(tǒng)含水層連通，構(gòu)成統(tǒng)一潛水含水層，東部直接過渡為潛水。該承壓含水層通過上覆潛水含水層可得到大氣降水的間接補(bǔ)給，承壓水盆地周邊可得到潛水含水層的徑流補(bǔ)給，補(bǔ)給條件較好。

表1 松嫩平原（吉林）地貌分類表Table 1 Geomorphology classification of Songnen plain (Jilin)

2 評價方法

本次評價首先盡心資料搜集與整理工作，主要包括國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀、發(fā)展規(guī)劃及其對水資源需求資料，地下水開采現(xiàn)狀及土地利用等方面的資料，了解地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)現(xiàn)狀，然后設(shè)置監(jiān)測井方案，部署監(jiān)測井，進(jìn)行相關(guān)勘探試驗(yàn)。

2.1 地下監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)部署

監(jiān)測網(wǎng)部署主要依據(jù)地下水動態(tài)監(jiān)測規(guī)范中關(guān)于區(qū)域和城市地下水監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)密度的要求，確定監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量。依據(jù)評價區(qū)地質(zhì)水文水質(zhì)條件，確定監(jiān)測方向：以地下水主要開采目的層為主、對地下水環(huán)境產(chǎn)生較大影響的地下潛水為輔，同時兼顧具有開發(fā)利用前景的含水層。突出省會城市、大中城市、重要經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、以地下水為主要供水水源的城市，大中型水源地、地下水集中開采區(qū)、大型地下水漏斗分布區(qū)、地下水污染分布區(qū)等環(huán)境水文地質(zhì)問題突出的區(qū)域。兼顧松嫩平原的主要糧食種植區(qū)。

2.2 水文地質(zhì)鉆探

部署水文地質(zhì)鉆探的目的同時也是增加專門監(jiān)測井，便于安裝地下水自動監(jiān)測儀，以滿足地下水監(jiān)測精度和實(shí)時掌握監(jiān)測信息，進(jìn)一步了解區(qū)域水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水位、水質(zhì)現(xiàn)狀，了解地下水動態(tài)影響因素的需要?？紤]到監(jiān)測區(qū)的水文地質(zhì)條件、地下水開采利用程度、地下水供水的主要用途，部署部分深、中、淺監(jiān)測孔組。對評價區(qū)地下水動態(tài)監(jiān)測井水文地質(zhì)鉆探4 043.50 m。其中全新統(tǒng)（Q4）監(jiān)測井4 眼，進(jìn)尺77.2 m；上更新統(tǒng)（Q3）監(jiān)測井2 眼，進(jìn)尺80.0 m；中上更新統(tǒng)（Q2-3）監(jiān)測井9 眼，進(jìn)尺282.65 m；下更新統(tǒng)（Q1）監(jiān)測井26 眼，進(jìn)尺2 060.52 m；新近系上新統(tǒng)（Nt）監(jiān)測井2 眼，進(jìn)尺285.0 m；新近系中新統(tǒng)（Nd）監(jiān)測井5 眼，進(jìn)尺1 027.13 m；白堊系（K）監(jiān)測井2 眼，進(jìn)尺231.0 m。共計50 眼，鉆探總進(jìn)尺4 043.50 m。

2.3 抽水試驗(yàn)

監(jiān)測井成井后根據(jù)設(shè)計要求采用穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)方法，對50 眼監(jiān)測井進(jìn)行單孔一次最大降深抽水試驗(yàn)。水位穩(wěn)定時間8 h，共計穩(wěn)定400 h。主要工作量見表2。

表2 地下水監(jiān)測井工程工作量統(tǒng)計一覽表Table 2 Workload statistics of the groundwater monitoring wells engineering

3 評價結(jié)果

由于松嫩平原廣袤，雖然為同一含水系統(tǒng)，但是不同地域水量有很大差別，因此，對水量的評價僅限于單個鉆孔，對區(qū)域僅為含量區(qū)間。

第四系全新統(tǒng)（Q4）孔隙潛水本次施工了監(jiān)測井4 眼，分布在第二松花江、拉林河、飲馬河和伊通河谷一級階地之中，單井涌水量100～3 000 m3/d，水位埋深2.16～5.59 m。

第四系上更新統(tǒng)（Q3）砂礫石孔隙潛水本次施工了監(jiān)測井2 眼，分布在傾斜平原扇形地上。單井涌水量2 000～3 000 m3/d，水位埋深5.50～6.30 m。

第四系中上更新統(tǒng)（Q3-2）粉細(xì)砂孔隙潛水本次施工了監(jiān)測井8 眼，單井涌水量30～100 m3/d，水位埋深3.80～19.88 m。第四系中更新統(tǒng)（Q2）黃土臺地孔隙潛水施工了監(jiān)測井1 眼，單井涌水量小于1.0 m3/d，水位埋深17.60 m。

表3 評價區(qū)地下水監(jiān)測井工程水文地質(zhì)參數(shù)一覽表Table 3 Hydrogeology parameters of groundwater monitoring wells in the study area

第四系下更新統(tǒng)（Q1）砂礫石孔隙承壓水施工了監(jiān)測井26 眼，單井涌水量100～2 000 m3/d，水位埋深4.00～51.25 m。

新近系上新統(tǒng)泰康組（Nt）砂礫巖裂隙孔隙承壓水施工了監(jiān)測井2 眼，單井涌水量200～500 m3/d，水位埋深11.40～20.90 m。

新近系中新統(tǒng)大安組（Nd）砂礫巖裂隙孔隙承壓水施工了監(jiān)測井5 眼，單井涌水量100～1 000 m3/d， 水 位 埋 深6.80～13.59 m。

白堊系泉頭組（K1q）孔隙裂隙承壓水施工了監(jiān)測井1 眼，單井涌水量200 m3/d，水位埋深12.79 m。

白堊系青山口組（K2qs）孔隙裂隙承壓水施工了監(jiān)測井1 眼，單井涌水量50 m3/d，水位埋深11.88 m（詳見表3）。

4 結(jié)論及建議

（1）根據(jù)新建監(jiān)測井抽水試驗(yàn)資料及部分推測計算，區(qū)內(nèi)Q1、Q3、Q4含水層埋深較淺水量豐沛，為當(dāng)?shù)刂饕∷畬印?/p>

（2）Q3、Q4含水層為潛水地下水，應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域地面污染源的治理，對水質(zhì)進(jìn)行保護(hù)，防止出現(xiàn)水質(zhì)型缺水現(xiàn)象。

（3）建議在以后的工作中開展系統(tǒng)的地下水動態(tài)監(jiān)測與評價工作，監(jiān)測、模擬、研究自然因素與人為因素對地下水的影響，預(yù)測預(yù)報地下水發(fā)展態(tài)勢，及早提出應(yīng)對旱災(zāi)、洪災(zāi)、污染等災(zāi)害性事件的地下水應(yīng)急預(yù)案，避免出現(xiàn)災(zāi)難性后果，實(shí)現(xiàn)地下水的合理開發(fā)、優(yōu)化調(diào)度與科學(xué)保護(hù)。

[1] 李春霞，趙向東. 松嫩平原西部( 吉林部分) 地下水資源計算與評價[J].吉林地質(zhì)，2004,23(4):74-82.

[2] 曹劍鋒，張 艷，陳鴻雁.第二松花江河谷區(qū)(吉林-松原段)地下水資源潛力分析[J].世界地質(zhì)，2002,21(1):39-44.

[3] 田 輝,郭曉東,朱 巍.松嫩平原地下水動態(tài)的影響因素初探[J].地下水，2011,33(5):61-62.

[4] 廖資生,林學(xué)鈺.松嫩盆地的地下水化學(xué)特征及水質(zhì)變化規(guī)律[J]. 地球科學(xué),2004,29(1):96-102.