肇東市地下水資源開發(fā)利用評(píng)價(jià)分析

孫 鑫，由劍波，陳福彬

(1.肇東市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)，黑龍江肇東151100;2.肇東河道管理處，黑龍江肇東151100;

3.肇東市水務(wù)局，黑龍江肇東151100)

1 自然地理概況

肇東市位于黑龍江省西南部。南與哈爾濱市隔江相望，東與呼蘭、蘭西毗鄰，西臨安達(dá)、肇州、肇源，北部與安達(dá)接壤。全市土地面積3 905 km2，多為平原區(qū)，其中耕地面積20.13萬hm2。人口93萬人。地面海拔高程在120～230 m，呈西北高東南低走向。多年平均降水量448 mm，蒸發(fā)量1 638 mm，地下水儲(chǔ)存量3.07億m3。

2 地下水補(bǔ)給量分析計(jì)算

計(jì)算方法和依據(jù)是黑龍江省水利廳1999年10月《黑龍江省地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃工作技術(shù)規(guī)則》及1982年11月水利電力部水文局《地下水資源調(diào)查和評(píng)價(jià)工作技術(shù)細(xì)則》。肇東市地下水資源評(píng)價(jià)對(duì)象 第四系孔隙潛水及與潛水有較密切水力聯(lián)系的第四系孔隙弱承壓水，并以現(xiàn)狀條件(1997年地表水、地下水開發(fā)利用狀況)為評(píng)價(jià)基礎(chǔ)，具體計(jì)算了多年平均地下水總給量及合理?xiàng)l件下的可開采量。

2.1 計(jì)算參數(shù)的確定

計(jì)算參數(shù)是地下水水均衡議程中各項(xiàng)補(bǔ)給項(xiàng)的重要計(jì)算依據(jù)。規(guī)劃中根據(jù)肇東市地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料選擇性地進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析計(jì)算，并結(jié)合前人的試驗(yàn)成果、全省的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，綜合分析而最終確定的。

2.2 給水度(μ)

給水度是指飽和巖土層在重力作用下，自由排出重力水的體積與該飽和巖土層相應(yīng)體積的比值。根據(jù)肇東市實(shí)際情況，采用地下水動(dòng)態(tài)分析法結(jié)合一般經(jīng)驗(yàn)值分析確定。經(jīng)篩選，選取2眼地下水位埋深較淺、系列較長(zhǎng)的潛水長(zhǎng)觀井水位埋深資料，繪制降水量柱狀圖和同期地下水位埋深過程線圖。經(jīng)計(jì)算1號(hào)井μ值為0.027，2號(hào)井μ值為0.029。

2.3 多年平均降水入滲系數(shù)(α)

多處平均降水入滲系數(shù)為多年平均降水入滲補(bǔ)給地下水的水量與多年平均降水量的比值。本次調(diào)查中采用地下水動(dòng)態(tài)分析法，結(jié)合黑龍江省一般經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行分析確定。計(jì)算中各區(qū)域的多年平均年降水量是利用1956～1997年多年平均降水量等值圖，采用面積加權(quán)平均法求得。經(jīng)計(jì)算分析，得出肇東市各區(qū)域多年平均降水入滲系數(shù)成果。

2.4 地下水水力坡度(I)

地下水水力坡度是指沿滲透途徑水頭損失與相應(yīng)的滲透長(zhǎng)度的比值。在根據(jù)地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料繪制出肇東市潛水等水位線和承壓水等水壓線的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算求得。

2.5 渠系滲入系數(shù)(m)、渠灌田間滲入系數(shù)(β)

渠系滲入系數(shù)為渠道水滲入補(bǔ)給地下水的水量與渠首引水量的比值;渠灌田間滲入系數(shù)可利用滲流理論公式及渠系有效利用系數(shù)計(jì)算確定;渠系滲入系數(shù)和渠灌田間滲入系數(shù)均參照黑龍江省一般經(jīng)驗(yàn)值，根據(jù)肇東市渠系灌溉區(qū)地表巖性分析確定。M=0.25，β=0.15。

2.6 滲透系數(shù)(K)、影響半徑(R)

滲透系數(shù)為水坡度等于1時(shí)的滲透速度(m/d);影響半徑為鉆孔抽水試驗(yàn)當(dāng)水位降深、涌水量穩(wěn)定時(shí)，地下水位下降的影響范圍的半徑。因本次調(diào)查使用的水文地質(zhì)鉆孔資料多為上世紀(jì)60～70年代實(shí)測(cè)資料，受當(dāng)時(shí)設(shè)備技術(shù)條件所限，反映出的滲透系數(shù)和影響半徑大部分與實(shí)際情況不一，計(jì)算中主要參照黑龍江省一般經(jīng)驗(yàn)值分析確定的。

2.7 開采系數(shù)(ρ)

開采系數(shù)(ρ)的確定原則:①對(duì)于開采條件良好，地下水動(dòng)態(tài)特征是埋深大，水位連年下降的超采區(qū)，取值范圍為0.85～0.95;②對(duì)于開采條件一般地下水埋深較大，取值范圍為0.75～0.85;③對(duì)于開采條件較差取值范圍為0.6～0.7。

3 地下水補(bǔ)給量計(jì)算

總補(bǔ)給量包括:大氣降水入滲補(bǔ)給量、地表水體滲入補(bǔ)給量和其他補(bǔ)給量。其中，地表水體滲入補(bǔ)給量、渠灌田間滲入補(bǔ)給量和漁塘(蘆葦)滲入補(bǔ)給量等;其他補(bǔ)給量主要指山前側(cè)向徑流流入量。肇東市地處松嫩平原腹地，沒有山前側(cè)向徑流流入量。肇東市地下水總補(bǔ)給量為上述五項(xiàng)之和，即30 748×104m3/α。

地下水排泄量包括潛水蒸發(fā)量、河道排泄量、側(cè)向流出量、越流排泄量、地下水實(shí)際開采量，各項(xiàng)排泄量之和為總排泄量。地形、地貌、及地質(zhì)條件決定了地下水的賦存、運(yùn)移，也限定了地下水的補(bǔ)給、徑流、和排泄條件。補(bǔ)給條件:本市潛水以接受大氣降水入滲補(bǔ)給為主，低平原弱承壓水以接受大氣降水入滲及側(cè)向徑流補(bǔ)給為主。地下徑流條件:昌五臺(tái)地由于地勢(shì)高，起伏較大，地下水水力坡度大，地下徑流好，低平原地勢(shì)平坦，地下水水力坡度小，地下徑流條件較差，河漫灘區(qū)潛水因距松花江較近，與江水互補(bǔ)互排，補(bǔ)排迅速，但地勢(shì)低平，徑流條件一般。排泄條件:低平原弱承壓水及河灘區(qū)潛水以垂向蒸發(fā)排泄為主，河漫灘區(qū)潛水枯期還以側(cè)向徑流方式向松花江排泄，臺(tái)地區(qū)潛水因地下徑流條件較好，主要以縱向徑流方式排泄，此外，人工開采也是地下水排泄的一種主要方式。地下水動(dòng)態(tài)類型可分為滲入－蒸發(fā)型、滲入－徑流型、滲入－徑流－蒸發(fā)型。其地下水動(dòng)態(tài)隨季節(jié)變化明顯。

4 地下水可開采量

地下水可開采量是在經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的開采條件下，不發(fā)生因開采而造成地下水位下降、水質(zhì)惡化、地面沉降等環(huán)境問題，不對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不得影響的、有補(bǔ)給保證的、可供開采的地下水量。

按照《黑龍江省地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃工作技術(shù)規(guī)則》的要求，進(jìn)行地下水可開采量計(jì)算評(píng)價(jià)時(shí)至少用兩種方法，根據(jù)肇東市的水文地質(zhì)條件，計(jì)算中采用了開采系數(shù)法、平均布井法及開采模類比法。

4.1 開采系數(shù)法

由于本市對(duì)淺層地下水有一定的開發(fā)利用水平，水文地質(zhì)條件比較清楚，并積累了較長(zhǎng)系列的地下水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料，通過對(duì)多年平均支地下水實(shí)際開采量、地下水位動(dòng)態(tài)特征、現(xiàn)狀條件下總補(bǔ)給量等三者之間緊密相關(guān)，互為平衡因素的分析，確定郵合理發(fā)，則多年平均地下水可開采量等于開采系數(shù)與多年平均現(xiàn)狀條件下總量的乘積。經(jīng)計(jì)算，全市部分規(guī)劃分區(qū)平均布井法計(jì)算的可開采量約為1.1億m3/α。

4.2 開采模數(shù)類比法

為了對(duì)極弱富水區(qū)和弱富水區(qū)開采系數(shù)法計(jì)算的可開采量成果進(jìn)行校核，采用開采模數(shù)類比法進(jìn)行計(jì)算，即選擇實(shí)際開采量較接近總補(bǔ)給量，且多年來沒有造成環(huán)境地質(zhì)問題，水量沒有明顯的規(guī)劃區(qū)的實(shí)際模數(shù)，作為可開采模數(shù)，比擬到水文地質(zhì)條件相似的規(guī)劃區(qū)，用以計(jì)算該規(guī)劃區(qū)的可開采量。經(jīng)計(jì)算，采用開采模數(shù)類比法計(jì)算的全市富水性欠佳規(guī)劃區(qū)的可開采量為10 741×104m3/α。

通過對(duì)比分析，3種方法計(jì)算結(jié)果比較接近，確定采用布井法的計(jì)算結(jié)果作為各規(guī)劃區(qū)地下不可開采量，不適用平均布地規(guī)劃區(qū)的可開采量采用開采系數(shù)法計(jì)算成果。經(jīng)匯總，肇東市多年平均地下水可開采量約為2.17億m3/a。補(bǔ)給模數(shù):總補(bǔ)給模數(shù)為7.01萬m3/a。

5 人類活動(dòng)對(duì)地下水資源的影響分析

肇東市地處全省多年平均年降水等值線低值區(qū)，卻位于蒸發(fā)等值線高值區(qū)，自然條件較為惡劣，確有“十年九旱”。由于境內(nèi)天然河流不發(fā)育，只有松花江一條邊界河流，因利用松花江水投資大，困難多，多年來一直靠開采地下水，找井抗旱。由20世紀(jì)50年代初挖大口井取水抗旱保苗，到70年代大搞機(jī)電井建設(shè)，肇東開采地下水經(jīng)歷了由土井到機(jī)電井，由畜力提水到動(dòng)力提水，由城鎮(zhèn)郊區(qū)菜田灌溉到鄉(xiāng)村農(nóng)田灌溉的發(fā)展過程。

肇東市淺層地下水資源比較貧乏，目前農(nóng)村主要為淺井或深井開采，以滿足農(nóng)村農(nóng)村生活、農(nóng)業(yè)灌溉用水的需求;城鎮(zhèn)則以工業(yè)及城鎮(zhèn)生活用水為主，多采用中深井開采。開采的含水層主要為中細(xì)、中粗砂孔隙潛水、孔隙弱承壓水及黃土狀亞黏土孔隙潛水。開采后最大水位深:河漫灘區(qū)砂礫石孔隙潛水一向?yàn)?.5～3.0 m;低平原區(qū)弱承壓水一為2.5～10.0 m，臺(tái)地區(qū)潛水為3.0～8.0 m。從地下水系列長(zhǎng)觀資料的統(tǒng)計(jì)分析看，大部分地區(qū)地下不開采后單井涌不量及水質(zhì)變化不明顯。沒有引起任何環(huán)境地質(zhì)問題。西南部臺(tái)地即AII1－1區(qū)，目前主要系農(nóng)村生活、坐濾水種用水及旱灌用水，只在局部富水區(qū)有少量或水田，開采分散。東部臺(tái)地即AII2－1區(qū)，目前，主要用于解決農(nóng)村生活、坐濾用種用水，開采量很小，地下水位變化不大，沒有引發(fā)環(huán)境地質(zhì)問題及水質(zhì)污染。東南部低平原即AIII2－1區(qū)，目前，是農(nóng)村生活、農(nóng)業(yè)灌溉及工業(yè)用水開采，開采后最大水位埋深＜8 m，平均下降1～2 m，水位年變幅1～2米，這是因?yàn)榻乙粠д梦挥谡貣|市地下水的東南部匯流出口，補(bǔ)給條件好，地下水補(bǔ)排形成了新的動(dòng)態(tài)平衡。今后宜慎重增加地下水的開采量。中部低平原即AIII3區(qū)目前主要系農(nóng)村生活、旱灌、坐濾水種等用水，局部富水區(qū)有少量或水田。由于肇東市淺層含水含水層薄且不連續(xù)，淺層水含氟量較高，城鎮(zhèn)生活及大部分工業(yè)用均采用深層水，淺層水開采量較小。當(dāng)前，全區(qū)淺層地下水動(dòng)態(tài)變化不顯著，水位年變幅0.5～1.5 m，也沒有發(fā)生其他環(huán)境地質(zhì)問題，但城鎮(zhèn)生活、工業(yè)用水的集中超量開采，致使肇東鎮(zhèn)深層水地下水位持續(xù)下降，因缺乏實(shí)際監(jiān)測(cè)資料，尚無法量化該鎮(zhèn) 深層水現(xiàn)狀。北部低平原即AIII4－1區(qū)，之前，主要系農(nóng)村生活、坐濾水種等少量分散用水，地下水水位埋深2.5～4.5 m，水位年變幅1 m左右，主要系農(nóng)村生活、農(nóng)業(yè)灌溉開采，開采量較小，地下水位變化不大，很有開發(fā)潛力。

［1］ 周紅艷，李金海.牡丹江市區(qū)地下水資源潛力評(píng)價(jià)與開發(fā)利用區(qū)劃［J］.黑龍江水利科技，2005，33(03):73－74.

［2］ 王洪波，何子峰，王俊偉.黑龍江省地下水供水量統(tǒng)計(jì)方法［J］.黑龍江水利科技，2004，32(01):42.

［3］ 黑龍江省水利廳.黑龍江省地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃工作技術(shù)規(guī)則［R］.哈爾濱:黑龍江省水利廳，1999.

［4］ 地下水資源調(diào)查和評(píng)價(jià)工作技術(shù)細(xì)則［R］.北京:中國(guó)水利電力部水文局，1982.