白山市中心區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)

王淑梅

（白山市水政水資源管理辦公室 134300）

白山市水資源總量豐沛，但時(shí)空分布極其不均，時(shí)間上多分布在每年的7、8月份，空間上多分布在人跡罕至的長(zhǎng)白山區(qū)，而人口相對(duì)集中的白山市中心區(qū)水資源較貧乏。近年來(lái)，由于工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，白山市的需水量不斷增加，為緩解供用水矛盾，地下水已經(jīng)成為白山市中心區(qū)生產(chǎn)生活的重要補(bǔ)充水源。多年來(lái)白山市的地下水資源評(píng)價(jià)研究與應(yīng)用一直受到重視，主要完成了以下工作：

a.對(duì)區(qū)域地下水資源的初步勘察。這項(xiàng)工作主要完成于20世紀(jì)五六十年代，通過(guò)對(duì)該地區(qū)地下水長(zhǎng)期觀測(cè)和單井、穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，對(duì)地區(qū)水資源分布和賦存規(guī)律有了初步認(rèn)識(shí)。

b.對(duì)區(qū)域地下水資源的詳細(xì)勘察。這項(xiàng)工作主要完成于20世紀(jì)七八十年代，在地下水資源初步勘察成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)井群抽水試驗(yàn)和非常流計(jì)算，對(duì)該地區(qū)地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和分布條件有了更清楚的認(rèn)識(shí)，也為后期的研究工作，尤其是數(shù)值模擬奠定了非常好的基礎(chǔ)。長(zhǎng)期觀測(cè)和單井抽水試驗(yàn)，對(duì)地下水資源分布和賦存規(guī)律有了初步認(rèn)識(shí)。

1 水文氣象

1.1 地理位置

白山市位于吉林省東南部自然風(fēng)景秀麗的長(zhǎng)白山西側(cè)，地理坐標(biāo)為：東經(jīng) 126°7′～128°18′，北緯 41°21′～42°48′。東與延邊朝鮮族自治州相鄰；西與通化市接壤；北與吉林市毗臨；南與朝鮮民主主義人民共和國(guó)隔鴨綠江相望。白山市東西相距180km，南北相距163km，國(guó)境線長(zhǎng)454km，面積17485km2。轄臨江市、靖宇縣、撫松縣、長(zhǎng)白縣、八道江區(qū)和江源區(qū)，全市共有65個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中21個(gè)鄉(xiāng)，44個(gè)鎮(zhèn)，9個(gè)鄉(xiāng)級(jí)街道，531個(gè)村?？?cè)丝跒?33萬(wàn)。

1.2 地形地貌

白山市地處長(zhǎng)白山腹地，境內(nèi)山峰林立，綿亙起伏，溝谷交錯(cuò)，河流縱橫。長(zhǎng)白熔巖臺(tái)地和靖宇熔巖臺(tái)地覆蓋境內(nèi)大部分地區(qū)，龍崗山脈和老嶺山脈斜貫全境。龍崗山脈海拔 800～1200m，相對(duì)高度在500～700m之間；老嶺山脈山體高大，海拔1000～1300m，相對(duì)高度在500～800m之間。鴨綠江沿岸地形起伏較大，溝谷切割較深，地勢(shì)較險(xiǎn)峻。境內(nèi)最高點(diǎn)長(zhǎng)白山主峰--白云峰，海拔2691m，為東北地區(qū)最高峰；最低點(diǎn)為靖宇縣的批洲口子，海拔279.3m。

白山市市區(qū)四周環(huán)山，中間為北東向延伸的狹長(zhǎng)溝谷，白山市中心區(qū)即坐落在溝谷中間的渾江兩岸漫灘階地上，渾江北岸為長(zhǎng)白山系龍崗支脈，渾江南岸為老嶺山脈，中心區(qū)內(nèi)海拔500～800m，相對(duì)高度200～300m，俯瞰全區(qū)群峰環(huán)繞，山巒疊翠，一派雄偉壯麗的中山地形，中間是玉帶環(huán)繞溝深谷闊的河谷地形。

1.3 氣候特征

白山市屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，是吉林省最寒冷地區(qū)。春季晝夜溫差大；夏季短，溫?zé)岫嘤?；秋季涼爽，多睛朗天氣；冬季綿長(zhǎng)，干燥寒冷。市區(qū)年平均氣溫4.6℃，夏季最高氣溫歷史極值36.5℃，冬季最低氣溫歷史極值-42.2℃，年平均降水量805.6mm，日照時(shí)數(shù)2259h，無(wú)霜期140天。最大凍土深度1.5m，凍結(jié)期90～150天，最大積雪深度24cm，主導(dǎo)風(fēng)為西南風(fēng)，年平均風(fēng)速2.5m/s，最大風(fēng)速10m/s。

1.4 降水和蒸發(fā)

白山市降水量的分布趨勢(shì)是：年降水量由西北向東南方向逐漸增加。受地形影響，山區(qū)的迎風(fēng)坡大于背風(fēng)坡，山間盆地是年降水量的低值區(qū)。全區(qū)多年平均降水量為805.6mm，降水量受季節(jié)性影響年內(nèi)變化很大，冬季蒙古高壓強(qiáng)盛時(shí)期，白山地區(qū)處在高壓控制之下，降水量極少，多年平均11～3月總降水量?jī)H占多年平均年降水量的8%～13%。春秋兩季，降水量較少，其總降水量占年降水量的17.1%～23.1%。夏季由于大陸增溫形成低壓中心，東南來(lái)的潮濕海洋氣團(tuán)與極地大陸氣團(tuán)相遇，凝結(jié)降雨，特別是7～8月臺(tái)風(fēng)天氣系統(tǒng)造成特大范圍暴雨，多年平均6～9月降水量約占年降水量的65.5%～79.9%。降水量的年際變化差別不大，降水量Cv值在0.14～0.20之間，相對(duì)來(lái)講，西部年際變化稍大，東南變化較穩(wěn)定，東北部變化較小。白山市蒸發(fā)量（20cm蒸發(fā)皿觀測(cè)）在700～1400mm之間，呈自西南向東北呈遞減趨勢(shì)。干濕分布：山區(qū)多為濕潤(rùn)區(qū)，丘陵多為半濕潤(rùn)區(qū)。

1.5 河流特征

白山市境內(nèi)有鴨綠江、松花江兩大水系，流域面積100km2以上的較大河流有鴨綠江、松花江、渾江等55條，著名的白山電站和云峰電站主要庫(kù)區(qū)坐落在白山市境內(nèi)。主要河流有鴨綠江、頭道松花江、二道松花江、渾江等。

渾江是市區(qū)主要河流，屬鴨綠江水系，發(fā)源于老嶺山脈西北麓，由北東向西南流經(jīng)通化、桓仁注入鴨綠江，全長(zhǎng)約250km。渾江在白山市市區(qū)內(nèi)流程13km，河床寬50～230m，水深1～2m。渾江北岸有庫(kù)倉(cāng)溝、板石溝，南岸有大通溝河、紅土崖河等。根據(jù)八道江區(qū)水文站1981～2000年資料：水位變幅2.83m，平均年徑流量5.996億m3，平均流量19.0m3/s，最大流量 3090m3/s（1995 年），最小流量 0.22m3/s（1990年）。

2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)的構(gòu)造基底由太古界鞍山群變質(zhì)巖和元古界老嶺群大理巖構(gòu)成。華力西期造山運(yùn)動(dòng)形成了本區(qū)構(gòu)造的雛形——渾江向斜，同時(shí)伴隨有垂直向斜軸方向的數(shù)組正、逆斷層。燕山期造山運(yùn)動(dòng)對(duì)本區(qū)影響較大，產(chǎn)生了較大的北東向疊瓦式逆掩斷層，使渾江向斜復(fù)雜化，因之稱為渾江復(fù)向斜。喜馬拉雅山造山運(yùn)動(dòng)在本區(qū)表現(xiàn)為從第三紀(jì)開(kāi)始以火山活動(dòng)為主，并伴有顫動(dòng)式升降運(yùn)動(dòng)，在第四紀(jì)時(shí)期產(chǎn)生五次升降旋回，但升降幅度不大，形成了渾江兩岸的多級(jí)階地。

3 地下水賦存與循環(huán)特征

3.1 地下水賦存特征及分布規(guī)律

白山市地下水資源賦存特征及分布規(guī)律主要受地貌與巖性控制，在白山市中心區(qū)渾江兩岸漫灘、階地及溝口沖洪積扇分布有第四系松散堆積層孔隙潛水，其下部為侏羅系風(fēng)化裂隙潛水。周圍山丘區(qū)分布有震旦系、寒武系及奧陶系碳酸鹽巖裂隙溶洞水。

3.2 地下水循環(huán)特征

本區(qū)地下水賦存特征受地形地貌構(gòu)造條件控制，在不同地貌單元地下水賦存特征有所不同。河谷區(qū)第四系含水層補(bǔ)給方式有：接受大氣降水入滲補(bǔ)給，受汛期江水補(bǔ)給，灌溉滲漏補(bǔ)給，基巖山區(qū)側(cè)向補(bǔ)給，渾江上游向下游潛流補(bǔ)給。其中大氣降水是主要補(bǔ)給來(lái)源，本區(qū)主要為漫灘及一、二級(jí)階地等河谷地貌單元，地勢(shì)較為平坦，地表亞粘土、砂質(zhì)亞粘土較薄，有的地方砂礫石裸露，降雨通過(guò)包氣帶直接補(bǔ)給地下水。通過(guò)對(duì)降水動(dòng)態(tài)與地下水位動(dòng)態(tài)對(duì)比可以看出降水量與地下水位變化的密切關(guān)系。多年地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料與渾江江水位對(duì)比表明：汛期江水補(bǔ)給地下水，其他時(shí)段渾江主要是排泄地下水。渾江河谷處于基巖地質(zhì)構(gòu)造的核部，核部地形較低，兩翼為高山地形，區(qū)域地下水流向是由兩翼向核部匯集，本區(qū)周圍基巖區(qū)斷裂發(fā)育，灰?guī)r區(qū)裂隙溶洞發(fā)育，地下水可通過(guò)深循環(huán)由向傾斜兩翼向核部補(bǔ)給。

渾江河谷地區(qū)地下水排泄方式有：潛水蒸發(fā)排泄、向渾江排泄、人工開(kāi)采。渾江是白山市地下水線狀排泄區(qū)，起匯線作用。地下水從地形高處（渾江兩岸分水嶺）流向地形低處（渾江），以泄流方式排泄，加上城區(qū)水源井抽水，使得地下水循環(huán)交替十分強(qiáng)烈。

4 地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

4.1 地下水資源量計(jì)算

計(jì)算區(qū)的劃分：根據(jù)白山市中心區(qū)的地貌類型及地表巖性、富水性、補(bǔ)給條件等，劃分為四個(gè)計(jì)算區(qū)：?漫灘區(qū)；?一級(jí)階地區(qū)；?二級(jí)階地區(qū)；?沖洪積扇區(qū)。

參數(shù)的確定：根據(jù)抽水試驗(yàn)資料，利用1996～1997年地下水位實(shí)測(cè)資料對(duì)模型進(jìn)行識(shí)別，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析選取計(jì)算參數(shù)。

4.1.1 地下水補(bǔ)給資源

目前已有的資料顯示：白山市中心區(qū)地下水的補(bǔ)給主要是大氣降水入滲補(bǔ)給、水田灌溉水回滲補(bǔ)給和各斷面的側(cè)向補(bǔ)給，根據(jù)本區(qū)地下水等水位線圖分析，本區(qū)在天然情況下為地下水補(bǔ)給河水，而在開(kāi)采條件下，則會(huì)奪取河水補(bǔ)給。

a.大氣降水入滲補(bǔ)給量。計(jì)算公式為

式中QP——降水入滲補(bǔ)給量，萬(wàn)m3/年；

α——降水入滲補(bǔ)給系數(shù)；

P——多年平均降水量，mm/年；

F——計(jì)算區(qū)面積，km2。

經(jīng)計(jì)算，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)大氣降水入滲補(bǔ)給量為653.35萬(wàn) m3/年。

b.水田灌溉回滲補(bǔ)給量。計(jì)算公式為

式中Qr——側(cè)向地下水徑流補(bǔ)給量，m3/年；

β——灌溉回灌系數(shù)；

Q——灌溉定額m3/（畝·年）；

F——計(jì)算面積，km2。經(jīng)計(jì)算，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)水田灌溉回滲補(bǔ)給量為23.35萬(wàn) m3/年。

c.側(cè)向地下水徑流補(bǔ)給量。計(jì)算公式為

式中Qc——計(jì)算區(qū)內(nèi)某一含水層中地下水體積，萬(wàn)m；

μ——含水層給水度；

M——含水層平均厚度，m；

F——計(jì)算面積，km2。

經(jīng)計(jì)算，本區(qū)地下水存儲(chǔ)量為16800萬(wàn)m3。

4.1.2 地下水開(kāi)采資源

由于沒(méi)有可借鑒的資料，為了便于計(jì)算白山市中心區(qū)第四系松散堆積物中孔隙水的可開(kāi)采資源量，建立了模型。

把地下水位降至距砂礫石層底部1m處時(shí)的開(kāi)采量作為允許開(kāi)采量，經(jīng)計(jì)算本區(qū)的允許開(kāi)采量為446萬(wàn) m3/年。

表1 地下水資源量計(jì)算統(tǒng)計(jì)

地下水資源計(jì)算詳見(jiàn)上表1。

4.2 地下水可開(kāi)采量

白山市中心區(qū)地下水資源較為豐富，目前仍為白山市中心區(qū)工業(yè)自備水源以及生活用水的主要補(bǔ)充水源。地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水補(bǔ)給。地下水從類型上劃分，主要有第四系松散堆積層孔隙潛水與碳酸鹽巖裂隙孔隙水，這兩部分水可開(kāi)采量分別為446萬(wàn)m3/年與1277.5萬(wàn)m3/年。白山市中心區(qū)地下水總的可開(kāi)采量為1723.5 萬(wàn) m3/年。

4.3 地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

白山市中心區(qū)地下水的主要用途是城市生活、洗浴、衛(wèi)生、綠化、洗車用水及作為部分企業(yè)的自備水源。根據(jù)白山市水政水資源管理辦公室提供的用水資料，白山市中心區(qū)地下水總的開(kāi)采量為1048.8萬(wàn)m3/年，低于白山市中心區(qū)地下水的可開(kāi)采量。白山市中心區(qū)具體用水情況見(jiàn)表2。

表2 白山市城市地下水用水量