大興安嶺多年凍土區(qū)地下水特征

張洪志

【摘 要】大興安嶺多年凍土區(qū)，地下水可以說是與其他非多年凍土區(qū)的成因、分布、排泄有所不同，因為它受到水文、氣象、緯度、氣溫、地溫、地質(zhì)巖性、構(gòu)造關(guān)系、加之多年凍土的分布直接的影響了地下水的生成、發(fā)展、運移規(guī)律，為此該區(qū)地下水由于凍土存在形成了獨特的特點。

【關(guān)鍵詞】多年凍土；凍土區(qū)地下水；大興安嶺

1.自然地理概況

1.1氣象水文條件

大興安嶺地處我國東北部，該區(qū)廣泛分布著多年凍土，凍土面積占該區(qū)面積的70～80 %左右，主要分布在北緯47°00′～53°30′左右，平均海拔600～800m，是典型的寒溫帶大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒漫長，夏季多雨短暫，但年降水量不大，年平均氣溫一般為-2～5.5℃，在最北部極端最低氣溫可達-52.3℃，月平均負(fù)溫期長達6～7個月，年平均氣溫差較大，夏季短暫，冬季漫長。而此區(qū)多為寒冷植物生長，由于森林的存在有利于涵養(yǎng)地下水。該地平均地溫一般在-1～-2.5℃，凍土厚度北部最厚，最大在130m左右，隨著緯度降低，凍土厚度逐漸的有所減少，如南部邊緣地區(qū)，凍土存在的厚度僅為5-10m左右。季節(jié)融化層分布厚度不等，視巖性不同、地質(zhì)不同、朝向不同、水文氣象不同、植被不同等等諸多因素，大興安嶺季節(jié)融化層厚度也有所差異，由于巖性不同，最大厚度可到3-3.5m（如融區(qū)），最小厚度0.2-0.3m左右（如沼澤濕地區(qū)）。該區(qū)年降水量450～550mm左右，由于在多年凍土區(qū)，地表水入滲條件較差，多以地表徑流排泄，大氣降水也是如此。

1.2區(qū)域地質(zhì)地貌情況

①大興安嶺多年凍土區(qū)多為中低山區(qū)，在其溝谷部分為山間河谷沖洪積平原區(qū)，其成因：中低山區(qū)為區(qū)域地質(zhì)多時期構(gòu)造運動的結(jié)果，構(gòu)造發(fā)育斷層較多，為地下水補給儲存提供了有利的條件；②山間河谷沖積平原區(qū)，大部分多為多年凍土，僅在大河兩側(cè)出現(xiàn)部分融區(qū)，為融區(qū)地下水提供了儲存條件；③在大興安嶺多年凍土區(qū)也同樣存在著坡積層、殘積層凍結(jié)層上水供水意義不大，水量隨凍結(jié)時間的變化逐漸減少，甚至沒有； ④水文情況：大興安嶺分布著多條河流，如呼瑪河、塔河、阿穆爾河等十多條河流，在河流兩岸存在程度不等凍土分布，越往下多年凍土面積減少，融區(qū)補給條件良好，為各類地下水補給提供了有利條件。

2.多年凍土區(qū)地下水類型及特點

2.1多年凍土區(qū)地下水類型

多年凍土區(qū)地下水的類型與其他地區(qū)有所不同。按地下水存在的類型來說，分融區(qū)地下水、多年凍土層下地下水等，其種類繁多，成因復(fù)雜，涉及到凍土的分布、凍土的厚度、凍土的埋藏條件等。由于凍土的存在，直接的控制了地下水的儲存條件及分布規(guī)律，改變了非多年凍土區(qū)的補、徑、排條件，為地下水尋找與探尋造成了不利條件。另外，該區(qū)的水文、氣象、植被、河流等，均受多年凍土的控制和影響。如在北部地區(qū)融區(qū)較少，甚至大的河流也有連底凍的情況，為地下水的探尋與尋找造成了極其不利的條件。綜合上述諸多因素，對地下水進行如下的分類：無論是在片狀多年凍土區(qū)還是島狀融區(qū)多年凍土區(qū)、島狀多年凍土區(qū)，隨著緯度的降低，補給條件的改變，凍土的退化，氣溫的升高，改變了多年凍土區(qū)的儲存分布條件，越往下融區(qū)地下水、融區(qū)構(gòu)造水、融區(qū)風(fēng)化裂隙水、融區(qū)風(fēng)化構(gòu)造裂隙水提供了有利的條件，供水意義較好。按上述諸多因素對于多年凍土地下水類型可按楊潤田、林鳳桐著作中[1]的分類方法進行如下分類，見表2.1： 經(jīng)作者驗證認(rèn)為該分類方法比較符合我國的實際情況。

表2.1 多年凍土區(qū)地下水分類系統(tǒng)表

2.2大興安嶺多年凍土區(qū)地下水的補、徑、排特點

①片狀多年凍土區(qū)約70-80%的連續(xù)，由于多年凍土分布特點是：厚、大、深，為地下水補、徑、排提供了極為不利的條件，造成地下水補給方式單一，如有些大氣降水根本無法滲入。另外，因多年凍土層的存在阻礙了大氣降水和河水的滲入，為大氣降水的補給、徑流、排泄造成不利條件，補給方式單一，補給路徑較長，多靠大河融區(qū)及構(gòu)造裂隙遠區(qū)補給，此水因為遠區(qū)補給源較高，多為承壓自流水，如圖2.1和表2.2。

表2.2 霍拉河盆地部分鉆孔富水性及凍土厚度[2]

根據(jù)上述情況，對多年凍土區(qū)地下水特征累述如下：

①分布特征：多年凍土區(qū)地下水補、徑、排的控制條件，除了受非多年凍土區(qū)的控制因素影響外，主要受多年凍土的分布所制約，隨著緯度的升高，凍土分布的面積及厚度都有所增加，地溫變低，多年凍土對地下水的補給及排泄起到嚴(yán)格的控制作用。在此區(qū)，大氣降水往往以地表徑流方式排泄于河流，而在北部，河谷地區(qū)有時也存在多年凍土，所以不管是大氣降水補給，還是河水補給，其補給條件都受多年凍土的控制。

②融區(qū)地下水補給條件改變的規(guī)律：在北部，片狀多年凍土區(qū)，地下水補給方式單一，補給速度緩慢，隨著融區(qū)面積逐漸增大，越往南部，地下水補給條件有所改觀，補給方式也有所增多，不論是地表水、地下水還是大氣降水都有密切聯(lián)系，因此，水量隨著緯度的降低有所增加，水質(zhì)類型也有所改變。

③分布條件：片狀多年凍土區(qū)的地下水補給源往往較遠，多以大型的江、河、湖構(gòu)造斷裂帶為補給通道，因大氣降水不能直接滲入，補給區(qū)的形成路徑較遠，補給速度緩慢，因此，該區(qū)地下水水量多出現(xiàn)滯后型，即豐枯水期補給差異性較大，滯后時間約一到兩個月。隨著緯度降低，補給條件有所改善，補給途徑及方式均有所增多，由遠區(qū)河流補給、近區(qū)融區(qū)的河流潛水補給及其它的大氣降水補給等均有所加強，補給方式多變，補給條件較好，水量增大，水位下降較小，具有一定開采能力和供水意義。

④排泄條件：在片狀多年凍土區(qū)地下水排泄方式單一，以遠區(qū)排泄方式為主，近區(qū)排泄次之，大部分水通過斷裂帶溢出而形成泉水，這種排泄方式多出現(xiàn)冰椎和冰丘。另外，隨緯度的降低，排泄途徑也有所改變，如排泄于融區(qū)及斷裂構(gòu)造帶中等。

3.結(jié)論

從上述論述情況來看，多年凍土地下水形成條件、分布規(guī)律是復(fù)雜多變的，隨著緯度的逐漸降低，地下水的補、徑、排條件有所改變，不僅含水條件較好，補給條件也有所加強，從單一補給方式，逐漸的變?yōu)槎喾N形式的補給因素，對于多年凍土區(qū)開發(fā)地下水起到了良好的作用。因多年凍土區(qū)是一種特殊土的地區(qū)，一切工作都在探索之中，尤其是對今后多年凍土區(qū)地下水的研究與分析更應(yīng)該加以深入探討，且今后開發(fā)凍土區(qū)建設(shè)應(yīng)多多積累經(jīng)驗，為社會主義開發(fā)建設(shè)提供有利的條件。

【參考文獻】

[1]楊潤田，林鳳桐.多年凍土區(qū)水文地質(zhì)及工程地質(zhì)學(xué)[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1986，8：54-58.

[2]林鳳桐，涂光中.大興安嶺霍拉盆盆地凍土水文地質(zhì)特征.中國地理學(xué)會冰川凍土學(xué)術(shù)會議論文選集（凍土學(xué)）[C].北京：科學(xué)出版社，1982：22-28.