黑龍江寶清縣節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目地下水資源量動(dòng)態(tài)演化研究

梁秀娟 ，朱景亮，趙琳琳 ，張力春

（1.吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，130021，長春；2.水利部松遼水利委員會(huì)，130021，長春；3.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，150000，哈爾濱）

寶清縣是黑龍江省主要糧食生產(chǎn)基地之一，是全國糧食生產(chǎn)先進(jìn)縣，但受大陸性季風(fēng)氣候影響，年內(nèi)降水量分配極不均衡，春季作物播種時(shí)節(jié)常常發(fā)生干旱現(xiàn)象，水資源短缺及干旱災(zāi)害嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)的發(fā)展，因此發(fā)展節(jié)水灌溉是解決寶清縣糧食生產(chǎn)困境的重要措施。2012—2015年國家開展東北四省區(qū)節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目，實(shí)施農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目建設(shè)。節(jié)水增糧行動(dòng)是提高糧食生產(chǎn)能力、保障國家糧食安全的重大戰(zhàn)略舉措。根據(jù)寶清縣節(jié)水增糧行動(dòng)對(duì)水資源的需求，分析寶清縣地下水資源量時(shí)空分布規(guī)律，可為寶清縣地下水資源的合理開發(fā)利用及可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)，對(duì)指導(dǎo)節(jié)水增糧行動(dòng)的開展具有十分重要的意義。

一、寶清縣節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目區(qū)概況

1.寶清縣節(jié)水增糧行動(dòng)概況

2012—2015年寶清縣節(jié)水增糧行動(dòng)旱田項(xiàng)目區(qū)由35個(gè)片區(qū)組成，總面積 15.10萬畝 （15畝=1 hm2，下同），其中中心支軸式噴灌面積7.49萬畝，絞盤式噴灌面積3.91萬畝，滴灌面積3.70萬畝?？傆盟繛?49.46萬m3/a，全部為地下水。項(xiàng)目區(qū)共新建水源機(jī)井558眼，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)條件的差異，確定設(shè)計(jì)成井深度為60～80 m，單井設(shè)計(jì)出水量為30～80 m3/h，靜水位埋深 4～32 m。 布井間距 300～400 m，井徑 300 mm。

2.寶清縣自然地理

寶清縣位于黑龍江省東北部，完達(dá)山北麓，三江平原腹地，轄6個(gè)鎮(zhèn)、5個(gè)鄉(xiāng),境內(nèi)有五九七農(nóng)場、八五二農(nóng)場、八五三農(nóng)場、紅旗領(lǐng)農(nóng)場、八五一一農(nóng)場。寶清縣位于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均年降水量為532 mm，降水大部分集中在6—9月份，占全年降水量的70%，春季干旱頻繁，夏秋季多洪澇災(zāi)害。

3.寶清縣地下水資源

寶清縣地下水補(bǔ)給量主要來源于降水入滲量、地表水體入滲補(bǔ)給、側(cè)向徑流補(bǔ)給、農(nóng)田灌溉水回歸補(bǔ)給。根據(jù) 《黑龍江省水資源綜合規(guī)劃地下水資源評(píng)價(jià)報(bào)告》，寶清縣全縣多年平均地下水資源量為5.18億m3/a，平原區(qū)地下水總補(bǔ)給量為3.35億m3/a，可開采量2.56億m3/a。

二、寶清縣地下水空間分布特征分析

根據(jù)寶清縣地下水的埋藏分布和賦存條件，將本區(qū)劃分為3個(gè)含水巖組。

1.第四系松散巖類孔隙水含水巖組

該含水巖組主要分布于撓力河低平原，含水巖組由中更新統(tǒng)濃江組、上更新統(tǒng)別拉洪河組及全新統(tǒng)的砂、砂礫石組成。含水層厚度一般為20～30 m，從山前向低平原中部方向由薄變厚，最厚達(dá)68.65 m。地下水類型大多屬弱承壓水或潛水，富水性從弱到強(qiáng)，按單井涌水量大小可分為水量極豐富區(qū)、水量豐富區(qū)、水量中等區(qū)、水量貧乏區(qū)等4個(gè)富水區(qū)。

（1）水量極豐富區(qū)（I1）——單井涌水量3 000～5 000 m3/d

主要分布在寶清縣北部，七星河與撓力河漫灘區(qū)，地下水類型為孔隙潛水，含水層厚度一般在40～60 m，個(gè)別地段可達(dá)68.65 m，地下水水位埋深2.85～6.98 m，水位年變化幅度0.52～2.15 m。富水性強(qiáng)，單井涌水量為3 184.64～4 273.89 m3/d， 設(shè)計(jì) 降 深2.33～3.44m時(shí)推算單井涌水量1 865.38～2 143.34 m3/d。滲透系數(shù)為 35.37～61.52 m/d。

（2）水量豐富區(qū)（I2、II2、II3）——單井涌水量1 000～3 000 m3/d

主要分布在漫灘和一級(jí)階地，地下水類型為孔隙潛水—弱承壓水，由西北向東北承壓性越強(qiáng)。含水層厚度11.0～58.0 m，單井涌水量 1 195～3 000 m3/d，設(shè)計(jì)降深2.80～10.46 m時(shí)推算單井涌水量1 317.6～2 400.0 m3/d。滲透系數(shù) 22.0～59.65 m/d。

（3）水量中等區(qū)（II1、I3）——單井涌水量100～1 000 m3/d

分布于一級(jí)階地及支谷漫灘中，含水層由第四系上更新統(tǒng)別拉洪河組沖積砂礫石組成，其中含約5%的黏性土，含水層厚度越接近山前臺(tái)地越小。另外，含水層中還夾有0.30～2.50 m厚粉質(zhì)黏土透鏡體。砂層中賦存孔隙承壓水。含水層厚度13.0～54.35 m。地下水水位埋深4.56～11.26 m，單井涌水量 106.84～1 000.00 m3/d，滲透系數(shù) 10.0～36.50 m/d。

（4）水量貧乏區(qū)（I4）——單井涌水量 10～100 m3/d

主要分布在山間河谷漫灘中，含水層由第四系上更新統(tǒng)別拉洪河組沖積砂礫石組成，其中含約15%的黏性土，含水層厚度2.6～6.8 m，越向山間蔓延含水層越薄。單井涌水量為10 ～100 m3/d，滲透系數(shù) 5.0～10.0 m/d。

2.第三系碎屑巖類裂隙孔隙含水巖組

主要分布于寶清縣至大架山一帶和尖山鄉(xiāng)至八五三農(nóng)場六分場一帶，頂板埋深36.08～127.37m，含水層巖性為泥質(zhì)粉細(xì)砂巖等，地下水具有承壓性，承壓水頭在18.36～125.08 m之間。在寶清縣至大架山一帶，單井涌水量為140～950 m3/d，在尖山鄉(xiāng)至八五三農(nóng)場六分場一帶，巖性為細(xì)砂巖、泥質(zhì)砂巖，單井涌水量僅為3.17～52.89 m3/d，水質(zhì)良好。

3.基巖裂隙含水巖組

伏于平原第四系或第三系之下，主要巖性為砂巖、砂礫巖，局部為熔巖。其中賦存風(fēng)化裂隙及孔隙裂隙承壓水。承壓水頭高度5.00 m，當(dāng)孔徑219 mm時(shí)單井涌水量為800.0 m3/d，單位涌水量為 9.26 L/（s·m）， 滲透系數(shù)1.81m/d。

綜上所述，寶清縣內(nèi)水文地質(zhì)條件差異較大。但根據(jù)水文地質(zhì)條件分析，本區(qū)雖然分布三層地下水，但碎屑巖類孔隙裂隙水和基巖裂隙水由于補(bǔ)給條件不足，地下水賦存條件較差，不能滿足節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目對(duì)水量的需求，因此不能作為節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目水源。第四系淺層地下水儲(chǔ)存條件較好，單井涌水量豐富，可以滿足節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目對(duì)水源的需求。但寶清縣地下水豐富地區(qū)位于低平原和河谷干流區(qū)段，目前是寶清縣主要的井灌區(qū)，開采量較大，也是本次節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目應(yīng)該避開的地區(qū)。地下水較豐富地段、中等地段為目前節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目區(qū)，其第四系砂礫石孔隙水一般為弱承壓水，局部地下水具有潛水性質(zhì)。

三、節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目區(qū)地下水資源變化及開發(fā)利用特征分析

1.項(xiàng)目區(qū)地下水資源量分析

寶清縣節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目區(qū)論證面積628.61km2，地下水資源量4 042.45萬m3，其中大氣降水入滲補(bǔ)給量為2 150.8萬m3，占總補(bǔ)給量的53.21%，側(cè)向徑流量為1 570.15萬m3，占總補(bǔ)給量的38.84%，渠系滲漏補(bǔ)給量為9.27萬m3，占總補(bǔ)給量的0.23%；田間入滲補(bǔ)給量為48.21萬m3，占總補(bǔ)給量的1.19%，河流滲漏補(bǔ)給量為264.06萬m3，占總補(bǔ)給量的6.53%。地下水可開采量為41.65萬m3。

2.地下水水位動(dòng)態(tài)分析

寶清縣的農(nóng)業(yè)開發(fā)始于20世紀(jì)50年代，大規(guī)模防洪治澇、開發(fā)利用地下水的工程建設(shè)開始于80年代。隨著打井種稻等一系列工程的開展，地下水水位開始持續(xù)下降。21世紀(jì)初，隨著地表水補(bǔ)充開發(fā)利用，地下水水位也在不斷地恢復(fù)。目前寶清縣地下水開發(fā)利用程度較高，主要原因：一方面寶清鎮(zhèn)發(fā)展迅速，用水量大；另一方面五九七農(nóng)場和八五三農(nóng)場井灌水田面積大，地下水集中開采。寶清縣平原區(qū)超采面積937km2，非超采面積3 700km2。非超采區(qū)地下水水位基本在3～8 m，地下水水位年變幅在2～5 m。受大氣降水影響明顯。超采區(qū)目前地下水水位年變幅比較大，最大水位埋深約18～20 m，最小水位埋深2～4 m。超采區(qū)受人為開采的影響非常明顯，地下水水位依然呈現(xiàn)下降的趨勢。目前寶清縣節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目區(qū)均位于地下水非超采區(qū)，地下水水位埋深較淺，一般小于8 m，地下水水位動(dòng)態(tài)基本保持平衡。

3.地下水資源量動(dòng)態(tài)特征分析

寶清縣節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目區(qū)地下水資源以降水入滲補(bǔ)給為主，側(cè)向徑流補(bǔ)給為輔。

（1）歷年地下水資源量組成

寶清縣在20世紀(jì)50—60年代，地下水資源組成為降水入滲補(bǔ)給量和地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給量。地下水基本沒有開采，地下水排泄以蒸發(fā)為主，側(cè)向流出為輔；20世紀(jì)70—80年代開始開采地下水用于灌溉，但開采規(guī)模并不大；地下水資源量組成中，增加了井灌回滲補(bǔ)給量，但由于開采量小，所以灌溉回滲補(bǔ)給量所占的比例也相對(duì)較小。20世紀(jì)90年代年到現(xiàn)在，局部地段地下水開采增大，導(dǎo)致地下水水位逐年下降，地下水資源量中灌溉回滲補(bǔ)給量所占比例也逐漸增大，此外由于地下水水位下降，河流泄流補(bǔ)給量所占比例也不斷增加。

（2）大氣降水入滲補(bǔ)給量的動(dòng)態(tài)變化

大氣降水入滲補(bǔ)給量是地下水的主要補(bǔ)給來源。因此，由于大氣降水的不斷變化，大氣降水入滲補(bǔ)給量也是不斷變化的。根據(jù)寶清縣節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目區(qū)大氣降水補(bǔ)給量，可以看出，20世紀(jì)50—70年代，大氣降水入滲補(bǔ)給量較大，80年代降水量減小，大氣降水入滲補(bǔ)給量也逐漸減少。所以進(jìn)行地下水資源評(píng)價(jià)及開發(fā)利用時(shí)，應(yīng)充分考慮地下水資源的動(dòng)態(tài)變化特征。

（3）大氣降水入滲補(bǔ)給量計(jì)算成果分析

對(duì)寶清縣大氣降水量作10年平均分析，發(fā)現(xiàn)寶清縣大氣降水量由20世紀(jì)50年代到2010年呈逐漸減少的趨勢，由此計(jì)算的10年平均大氣降水入滲補(bǔ)給量也存在逐漸減少的趨勢。對(duì)現(xiàn)在地下水資源影響最大的近10年地下水資源量相對(duì)于多年平均地下水資源量少，就寶清縣節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目區(qū)來講，多年平均大氣降水入滲補(bǔ)給量較2001—2010年平均大氣降水補(bǔ)給量多7.95%。

可見，地下水評(píng)價(jià)不僅要對(duì)地下水動(dòng)態(tài)進(jìn)行深入的研究，對(duì)地下水資源量的動(dòng)態(tài)變化也應(yīng)該予以重視。對(duì)降水量系列資料應(yīng)不斷補(bǔ)充，充分考慮近期降水和其他補(bǔ)給項(xiàng)對(duì)地下水資源的影響。

4.地下水開發(fā)利用特征分析

寶清縣農(nóng)業(yè)用水井3 631眼，均為淺水井；工業(yè)用水井75眼，其中淺水井57眼，深水井 18眼；城鎮(zhèn)生活用水井30眼，其中深水井19眼，淺水井11眼；農(nóng)村生活飲用水井295眼，其中深水井194眼，淺水井101眼。淺水井井深50～70 m，取水層位為第四系孔隙水；深水井井深70～150 m，取水層位為第三系和白堊系孔隙裂隙水。2001—2010年供水量見圖1，各業(yè)用水量見圖2?？梢钥闯?，地下水主要供水層位為第四系淺層水，農(nóng)業(yè)灌溉用水為主要用水。

圖1 2001—2010年地下水供水量曲線圖

圖2 2001—2010年地下水用水量曲線圖

寶清縣地下水可開采量25 612.13萬m3/a，目前地下水開采量24 173.39萬m3/a。地下水開發(fā)利用程度較高，為94%。寶清縣地下水開發(fā)利用程度高主要受寶清鎮(zhèn)、五九七農(nóng)場、八五三農(nóng)場井灌水田區(qū)的影響。寶清鎮(zhèn)地下水開發(fā)利用程度為161%，五九七農(nóng)場地下水開發(fā)利用程度為140%，八五三農(nóng)場井灌水田區(qū)地下水開發(fā)利用程度320%，除此以外寶清縣朝陽鄉(xiāng)地下水開發(fā)利用程度81%，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)地下水開發(fā)利用程度低于65%，尚有開發(fā)利用空間。

四、結(jié)論與建議

寶清縣地下水富水性差異較大，地下水開發(fā)應(yīng)合理進(jìn)行。建議調(diào)整地下水開發(fā)利用過度地區(qū)用水方式和用水量，以地表水資源置換地下水資源，一方面保證地下水環(huán)境健康發(fā)展和可持續(xù)利用，另一方面更好地保證農(nóng)業(yè)用水。

地下水是動(dòng)態(tài)變化的，地下水資源也是不斷變化的。建議在進(jìn)行地下水資源評(píng)價(jià)時(shí)，充分考慮地下水動(dòng)態(tài)變化，合理實(shí)時(shí)地計(jì)算地下水資源量。

地下水開發(fā)利用程度差異較大，在地下水開發(fā)利用程度較低地段，可開展節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目，一方面采用高效灌溉，解決寶清縣春旱對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響，另一方面合理利用地下水資源。

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