寶清縣地下水動(dòng)態(tài)特征及動(dòng)態(tài)類(lèi)型分析

王 犇

(黑龍江省水文水資源中心 佳木斯分中心，黑龍江 佳木斯 154002)

0 引 言

地下水動(dòng)態(tài)反映了地下水要素隨時(shí)間的變化情況，為了合理利用地下水或有效防范與地下水有關(guān)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的發(fā)生，必須掌握地下水動(dòng)態(tài)[1]。寶清縣地處黑龍江省東北部，完達(dá)山北麓，縣內(nèi)山區(qū)平原分布比例大致為6∶4，本文僅討論寶清縣平原區(qū)的淺層地下水動(dòng)態(tài)。

對(duì)潛水來(lái)說(shuō)，自然因素是主要的，但在某些地區(qū)人為因素起著重要影響作用。其中，自然因素包括氣候及氣象、水文、地質(zhì)、土壤、生物等；人為因素包括修建水利工程、地下水開(kāi)采以及人工回灌和人為污染等[2]。本文依據(jù)寶清縣的區(qū)域特性和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特征分析，并選取若干眼代表井進(jìn)行典型井動(dòng)態(tài)類(lèi)型分析。

1 區(qū)域自然概況

寶清縣隸屬黑龍江省雙鴨山市，縣屬行政面積13 443 km2，地理坐標(biāo)為E131°14′16″-E133°27′48″，N 45°47′18″-N 46°53′55″。寶清縣西北以七星河為界，與雙鴨山市、友誼縣、富錦市為鄰；西南以完達(dá)山的那丹哈達(dá)嶺為界，與樺南縣、七臺(tái)河市、密山市接壤；東南以完達(dá)山脊為界，與虎林相連；東北以七里沁河為界，與饒河為鄰[3]。

寶清地處黑龍江省東部，三江平原的南緣，東、南、西三面被完達(dá)山北脈及其余脈那丹哈達(dá)嶺環(huán)抱，平均海拔高程100 m左右。根據(jù)地貌成因類(lèi)型及形態(tài)特征，可劃分為剝蝕低山丘陵、剝蝕堆積山前臺(tái)地、堆積平原及熔巖臺(tái)地4種地貌類(lèi)型[4]?？h內(nèi)中小河流16條，大中型水庫(kù)兩座，主要河流有撓力河、內(nèi)七星河和新七星河，均屬烏蘇里江穆棱河口以下的撓力河水系。

2 地下水動(dòng)態(tài)特征

寶清縣行政區(qū)內(nèi)的第四系砂礫石含水層分布范圍廣泛，有著補(bǔ)給條件良好、補(bǔ)給來(lái)源充足、富水性較強(qiáng)和便于開(kāi)采等特點(diǎn)。據(jù)寶清水文站觀測(cè)，2019年寶清水文站觀測(cè)年降水量775.3 mm，相比多年平均增加41.8%，為豐水年；年蒸發(fā)量659.8 mm，相比多年平均減少22.7%。在天然狀態(tài)下，地下水動(dòng)態(tài)具有明顯的年際周期性和年內(nèi)季節(jié)性變化規(guī)律。下面分別就年內(nèi)和年際兩個(gè)方面分析寶清縣地下水動(dòng)態(tài)特征。

2.1 地下水年內(nèi)動(dòng)態(tài)

在天然狀態(tài)下，地下水年內(nèi)動(dòng)態(tài)主要受降水和下墊面條件影響。每年11月份至翌年4-5月份，受氣溫下降、地表凍結(jié)影響，垂直方向水量交換微弱，主要為水平方向徑流排泄和補(bǔ)給，且排泄占據(jù)主導(dǎo)作用，地下水位緩慢下降并達(dá)到最低水位；隨著氣溫回升、凍土消融、降水量變大，降水入滲量也隨之變大并成為主要補(bǔ)給來(lái)源，地下水位開(kāi)始普遍升高，并于8-9月份達(dá)到峰值；此后降水量逐漸減少，徑流排泄和蒸發(fā)排泄占據(jù)主導(dǎo)作用，地下水位呈下降趨勢(shì)。以上過(guò)程為該區(qū)域天然狀態(tài)下一個(gè)水文年內(nèi)的地下水水位動(dòng)態(tài)，但農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)受人為開(kāi)采影響在豐水期水位常呈斷崖式下降，局部地區(qū)會(huì)出現(xiàn)越流補(bǔ)給現(xiàn)象，并于開(kāi)采期過(guò)后水位逐漸回升[5]。

全縣平原區(qū)淺層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)總面積為5 064.48 km2。2019年寶清縣上升區(qū)(年末差大于0.5 m區(qū)域)面積為1 389.10 km2，占總監(jiān)測(cè)面積的27.4%，上升區(qū)蓄水量增加0.71×108m3，主要分布在寶清縣西北區(qū)域；其他地區(qū)水位變化相對(duì)穩(wěn)定。全縣平原區(qū)淺層地下水蓄水量增加0.68×108m3。

全縣平原區(qū)淺層地下水埋深變化在0.02～22.78 m之間，與前一年的年末差為-0.47～3.32 m之間，地下水水位平均上升0.39 m；年變幅在0.47～10.79 m之間，部分地區(qū)受季節(jié)性抽水影響變幅較大，年平均變幅0.38 m。分析區(qū)內(nèi)監(jiān)測(cè)站分布見(jiàn)圖1。

圖1 寶清縣地下水監(jiān)測(cè)站分布示意圖

2.2 地下水年際動(dòng)態(tài)

寶清縣地處三江平原南緣，縣內(nèi)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，尤其是在墾區(qū)。農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)在灌溉期間集中大量地開(kāi)采地下水，造成墾區(qū)地下水超載，但灌溉期過(guò)后地下水位逐步回升并趨于平穩(wěn)。通過(guò)分析寶清縣內(nèi)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)井資料，境內(nèi)墾區(qū)雖為地下水超載區(qū)，但對(duì)境內(nèi)地下水位年際動(dòng)態(tài)影響較小。寶清縣地下水動(dòng)態(tài)年際分析選取一致性、可靠性、代表性較好的本德北站。本德北站地下水位動(dòng)態(tài)主要受降水影響，地下水位埋深與降水過(guò)程逐年變化對(duì)比見(jiàn)圖2。

圖2 地下水位埋深與降水過(guò)程逐年變化對(duì)比圖

從年際變化看，2001-2019年平均地下水位基本趨于平穩(wěn)，地下水位處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)；19年間平均地下水位變化在0～7.66之間；埋深最大值出現(xiàn)于2012年5月，主要受2011年特枯水年持續(xù)影響導(dǎo)致；埋深最小值出現(xiàn)在2019年8月，同樣是受連續(xù)的強(qiáng)降雨影響。

3 地下水動(dòng)態(tài)類(lèi)型

按照補(bǔ)給、徑流和排泄的地下水循環(huán)過(guò)程分析，影響本地區(qū)地下水水位動(dòng)態(tài)的因素主要為補(bǔ)給和排泄環(huán)節(jié)。其中，補(bǔ)給主要為降水入滲補(bǔ)給、側(cè)向徑流補(bǔ)給和地表水補(bǔ)給；排泄主要為潛水蒸發(fā)、人工開(kāi)采和側(cè)向徑流排泄。本文依據(jù)寶清縣的區(qū)域特性和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行典型井動(dòng)態(tài)及動(dòng)態(tài)類(lèi)型分析討論，本地區(qū)地下水動(dòng)態(tài)類(lèi)型可大致分為以下幾種類(lèi)型：

1)降水入滲型：九七站。該地區(qū)包氣帶滲透性較好，人為影響因素小，地下水埋深主要受降水補(bǔ)給影響，埋深隨降水變化而變化，水位峰值與降水峰值一致或稍有滯后，年內(nèi)水位變幅相對(duì)較大，埋深過(guò)程線見(jiàn)圖3(a)。

2)水文型：寶清站。該站位于撓力河沿岸的寶清水文站，該監(jiān)測(cè)站受河水漲落影響顯著。由圖3(b)可看出，該區(qū)域地下水位與地表水位同受降水影響并有著一致的變化趨勢(shì)。地表水與地下水有著直接的水力聯(lián)系，地下水常年補(bǔ)給地表水，地表水季節(jié)性補(bǔ)給地下水。1-4月份、10-12月份地下水位呈緩慢下降趨勢(shì)；5-9月份受降水補(bǔ)給，地下水位的峰值和起伏程度相對(duì)河水位變化不明顯。

3)開(kāi)采型：朝陽(yáng)站。朝陽(yáng)監(jiān)測(cè)站位于寶清縣朝陽(yáng)鎮(zhèn)朝陽(yáng)鄉(xiāng)，屬于水稻農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，水田地一般于4-5月份進(jìn)行春灌，此時(shí)地表水流量一般不足以滿足灌溉需求，大多開(kāi)采地下水進(jìn)行灌溉，導(dǎo)致地下水位普降，且降速較快、降深較大。地下水位在農(nóng)業(yè)用水期(5-8月份)變幅較大，農(nóng)業(yè)用水期過(guò)后地下水位有所回升并穩(wěn)定。見(jiàn)圖3(c)。

4)越流型：東旺站。該站位于山前臺(tái)地區(qū)，地下水埋藏較深；本地區(qū)又是灌溉取水區(qū)，當(dāng)開(kāi)采含水層水位下降至低于相鄰含水層時(shí)，形成水頭差，相鄰含水層透過(guò)弱隔水頂板對(duì)該含水層進(jìn)行越流補(bǔ)給。水位動(dòng)態(tài)亦隨開(kāi)采層變化，但變化幅度較小、變化平緩。見(jiàn)圖3(d)。

5)綜合型：五九七24隊(duì)站。該站位于五九七農(nóng)場(chǎng)七星河沿岸，該地區(qū)地下水動(dòng)態(tài)主要受降水補(bǔ)給和人工開(kāi)采影響。4月中下旬水田農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)開(kāi)采地下水進(jìn)行灌溉，地下水埋深呈顯著的下降趨勢(shì)；5-9月份受降水補(bǔ)給逐步回升，但在持續(xù)的人工開(kāi)采影響下水位峰值較為平緩；10-12月份呈緩慢下降趨勢(shì)。見(jiàn)圖3(e)。

圖3 地下水動(dòng)態(tài)類(lèi)型

4 結(jié)論及建議

2001-2019年間，寶清縣地下水位基本處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。2019年為豐水年，與2018年相比，2019年寶清縣平原區(qū)淺層地下水位呈上升趨勢(shì)，地下水資源量增加0.68×108m3。影響本區(qū)地下水水位動(dòng)態(tài)的主要因素是氣象，其次是人為和水文因素。氣象因素決定了長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，而人為因素則只是在局部地區(qū)和短期內(nèi)起控制作用。

農(nóng)業(yè)灌溉大量開(kāi)采地下水是導(dǎo)致寶清縣地下水超載的重要影響因素，寶清縣境內(nèi)大量地表水過(guò)境，可采取加大地表水開(kāi)發(fā)利用和開(kāi)展地下水壓采等措施緩解地下水超載現(xiàn)狀。天然狀態(tài)下降水是影響地下水動(dòng)態(tài)的最主要因素，但農(nóng)業(yè)灌溉集中、大范圍的開(kāi)采導(dǎo)致局部區(qū)域一定時(shí)間內(nèi)地下水位普降，因此必須要及時(shí)了解和掌握地下水動(dòng)態(tài)特征和規(guī)律，以便合理開(kāi)發(fā)利用本地區(qū)的地下水資源。