黑龍江省松嫩平原地下水超采區(qū)分析研究

孫香泰，孫博文

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

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科技成果

黑龍江省松嫩平原地下水超采區(qū)分析研究

孫香泰，孫博文

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

文章對地下水超采區(qū)劃分方法進(jìn)行了初步研究，并對松嫩平原地下水超采區(qū)進(jìn)行了劃分，在此基礎(chǔ)上對地下水超采區(qū)進(jìn)行了分析評價(jià)，提出了進(jìn)一步治理超采區(qū)的對策和建議。為今后松嫩平原地下水超采區(qū)管理與保護(hù)，改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

松嫩平原；地下水超采區(qū)；開采控制水位

松嫩平原位于黑龍江省的西部，土地遼闊，資源豐富，現(xiàn)已成為中國石油能源、重型機(jī)械工業(yè)、商品糧、牧業(yè)和綠色食品生產(chǎn)基地。地下水作為水資源的重要組成部分，在松嫩平原的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維持生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮著不可替代的作用。多年來由于缺乏對地下水開采的有效控制和保護(hù)，導(dǎo)致部分地區(qū)地下水水位下降，并形成規(guī)模不同的地下水開采漏斗，局部地區(qū)形成地下水超采區(qū)，不僅對生態(tài)環(huán)境造成很大影響，而且威脅著水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展。對松嫩平原地下水超采區(qū)進(jìn)行分析研究，提出綜合治理措施，為實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度、有效管理與保護(hù)地下水資源提供科學(xué)依據(jù)。

1　地下水超采區(qū)劃定方法的研討

地下水超采區(qū)分析評價(jià)是落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的重要措施，運(yùn)用適宜的劃分方法則是超采區(qū)評價(jià)的重中之重。

地下水開采量超過可開采量，造成地下水水位呈持續(xù)下降趨勢，或因開發(fā)利用地下水引發(fā)了生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題，是判定地下水超采和劃分地下水超采區(qū)的依據(jù)。目前常見的地下水超采區(qū)劃分主要有“水位動態(tài)法”、“開采系數(shù)法”與“引發(fā)問題法”3種方法。

1)水位動態(tài)法：是以年均地下水位持續(xù)下降速率作為評判指標(biāo)進(jìn)行地下水超采區(qū)的劃分。其劃分標(biāo)準(zhǔn)為：評價(jià)期內(nèi)地下水開采造成水位呈持續(xù)下降趨勢的區(qū)域?yàn)榈叵滤蓞^(qū)。地下水具有多年調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，利用水位動態(tài)法劃分地下水超采區(qū)需具有較長系列地下水水位監(jiān)測資料，如系列較短，劃定的結(jié)果難以符合實(shí)際情況。另外在評價(jià)期內(nèi)地下水位雖有一定程度的下降，但地下水位在合理生態(tài)水位閾值內(nèi)，劃定為地下水超采區(qū)顯然是不盡合適的。

2)開采系數(shù)法：是以地下水開采系數(shù)為評判指標(biāo)進(jìn)行超采區(qū)劃分。其劃分標(biāo)準(zhǔn)為：評價(jià)期內(nèi)年均地下水開采系數(shù)>1的區(qū)域?yàn)榈叵滤蓞^(qū)。在實(shí)際工作中，地下水實(shí)際開采量調(diào)查工作復(fù)雜且難度大，人為因素影響較多，很難統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確，同時(shí)目前多數(shù)地區(qū)地下水資源計(jì)算精度較低，難以保證依此計(jì)算的地下水開采系數(shù)的合理性與可信性。即使有的地區(qū)計(jì)算的地下水開采系數(shù)>1，劃定為地下水超采區(qū)，則與實(shí)際是不符合的。 因此用地下水開采系數(shù)劃分地下水超采區(qū)比較難掌控。

3)引發(fā)問題法：是以地下水開采引發(fā)的生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題作為評判指標(biāo)進(jìn)行超采區(qū)劃分。其劃分標(biāo)準(zhǔn)為：地下水開采引發(fā)了地面沉降、地面塌陷、地裂縫、土地沙化、名泉泉水流量衰減、海(咸)水入侵、水質(zhì)惡化等生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題的區(qū)域?yàn)榈叵滤蓞^(qū)。

有些地區(qū)由于地下水過量開采，已形成了地下水超采區(qū)，但由于開采地下水而引發(fā)生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題的現(xiàn)象不明顯，而有些生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題存在滯后性，因此，引發(fā)問題法劃分地下水超采區(qū)，對某些地區(qū)也不太適宜。

地下水位能夠比較真實(shí)的反映區(qū)內(nèi)地下水開采狀況，當(dāng)?shù)叵滤唤档统^一定限度后，造成地下水不可持續(xù)利，或可能引發(fā)各類生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題。我們認(rèn)為利用地下水位劃分地下水超采區(qū)，是最直接并切實(shí)可行的方法，比較符合客觀實(shí)際。文章結(jié)合黑龍江省松嫩平原水文地質(zhì)條件，綜合考慮社會、經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境等因素，提出利用地下水開采控制水位法劃分地下水超采區(qū)，以便更加合理的進(jìn)行地下水超采區(qū)劃分，實(shí)現(xiàn)最嚴(yán)格水資源管理制度的要求，達(dá)到合理開發(fā)利用與保護(hù)地下水資源的目標(biāo)。

2　地下水開采控制水位方法

根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件，綜合考慮社會、經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境等因素，確定地下水開采控制水位，作為劃分地下水超采區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。

地下水開采控制水位的確定原則：

1)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展的用水需求；

2)當(dāng)開采狀態(tài)下區(qū)內(nèi)地下水水位低于某水位時(shí)，可能造成地下水不可持續(xù)利用，或可能引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題或環(huán)境地質(zhì)問題，該水位作為劃分地下水超采區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)；

3)當(dāng)開采狀態(tài)下區(qū)內(nèi)地下水水位低于某水位時(shí)，造成地下水不可持續(xù)利用程度加重，或可能產(chǎn)生不能承受的生態(tài)環(huán)境問題或環(huán)境地質(zhì)問題，該水位作為劃分地下水嚴(yán)重超采區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)；

4)應(yīng)考慮開采地下水對河川徑流或當(dāng)?shù)嘏判够鶞?zhǔn)面可能產(chǎn)生影響程度，確定地下水開采控制水位；

5)對于水頭較低的承壓水區(qū)，由于開采地下水造成地下水水位下降至承壓水含水層(組)頂板以下，完全改變了原來的水力性質(zhì)，應(yīng)該確定為地下水超采；

6)不能承受的生態(tài)與環(huán)境地質(zhì)問題是指由于地下水開采引發(fā)的：①淺層地下水超采區(qū)100 km2面積上的年均地面塌陷點(diǎn)多于2個，或坍塌巖土的體積>2m3的地面塌陷點(diǎn)年均多于1個；②100 km2面積上年均地裂縫多于2條，或同時(shí)滿足長度>10m、地表面撕裂寬度>0.05m、深度>0.5m的地裂縫年均多于1條；③污染后的地下水水質(zhì)劣于污染前1個類級以上，或污染后的地下水已不能滿足生活飲用水的水質(zhì)要求；④產(chǎn)生較嚴(yán)重的土地沙化現(xiàn)象。深層承壓水超采區(qū)地面年均沉降速率>0.01m/a。

3　地下水超采區(qū)分析評價(jià)

松嫩平原主要開采第四系孔隙水，部分地區(qū)開采白堊系孔隙裂隙承壓水，在哈爾濱市、大慶市，由于長期大量的集中開采地下水，形成了規(guī)模不同的地下水開采漏斗，部分地段出現(xiàn)了地下水超采區(qū)。

3.1哈爾濱市城區(qū)地下水超采區(qū)

哈爾濱城區(qū)主要開采目的層為第四系高平原孔隙承壓水—層間水。

根據(jù)含水層特征、地下水動態(tài)變化規(guī)律、松花江水位多年變化情況及生態(tài)環(huán)境等，按照地下水開采控制水位法，確定哈爾濱市城區(qū)地下水開采控制水位。

漫灘階地區(qū)：地下水開采控制水位107m，作為劃定超采區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。

高平原區(qū)：是否已經(jīng)改變水力性質(zhì)、由承壓水轉(zhuǎn)變?yōu)闊o壓層間水作為劃定超采區(qū)的依據(jù)；地下水開采控制水位108m，作為劃定嚴(yán)重超采區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)[1]。

哈爾濱市城區(qū)自70年代以來開始大規(guī)模開采地下水，導(dǎo)致地下水超采，地下水位普遍造成不同程度的下降。1990年以來，市水資辦加大管理力度，區(qū)內(nèi)地下水開采量逐年遞減，地下水位下降明顯減緩，部分地段出現(xiàn)回升。2000—2010年，地下水位總體呈現(xiàn)上升趨勢，上升幅度0.12～9.59m，僅龍江橡膠廠～揚(yáng)家店一帶地下水位出現(xiàn)下降趨勢，下降幅度0.26～2.42m。2010—2015年地下水位普遍回升，上升幅度0.5～10m 。

2000年一般超采區(qū)面積252.82 km2，其中：①嚴(yán)重超采區(qū)面積22.42 km2；②2005年超采區(qū)面積248.6 km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)面積5.27 km2；③2006年以來磨盤山水庫一期工程供水后，地下水開采量逐年降低，2008年超采區(qū)面積256.85 km2，嚴(yán)重超采區(qū)基本消失；④特別是2010年以后，隨著磨盤山水庫二期工程供水后，市自來水公司地下水源停止開采，地下水開采量大幅減少，導(dǎo)致超采區(qū)地下水位回升速度較快，到2015年超采區(qū)面積為135.38 km2，見表1。

3.2大慶市地下水超采區(qū)

大慶市是中國最大的陸上油田和重要的石油化工基地，第四系下更新統(tǒng)泰康組孔隙承壓水與白堊系上統(tǒng)明水組深層孔隙裂隙承壓水是本區(qū)地下水主要開采目的層。

根據(jù)含水層特征、地下水位動態(tài)變化規(guī)律及生態(tài)環(huán)境等，按照地下水開采控制水位法，確定大慶市地下水開采控制水位。第四系泰康組：地下水開采控制水位110m，作為劃定超采區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，地下水開采控制水位90m，作為劃定嚴(yán)重超采區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)；白堊系明水組：地下水開采控制水位112m，作為劃定超采區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，地下水開采控制水位100m，作為劃定嚴(yán)重超采區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。

大慶市大規(guī)模開發(fā)利用地下水是從1960年石油會戰(zhàn)開始，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，地下水開采量逐年增加，由于地下水長期處于超量開采狀態(tài)，地下水位持續(xù)下降，在大慶長垣東西兩側(cè)已形成了2個地下水開采漏斗，并出現(xiàn)了超采區(qū)。1995年以后大慶市開始控制開采地下水，由于地下水開采量的減少，因此地下水位出現(xiàn)回升態(tài)勢。

第四系下更新統(tǒng)泰康組孔隙承壓水：2000—2010年，區(qū)內(nèi)地下水位普遍回升，上升幅度0.8～19.4m，其中2008—2010年，地下水水位除局部地段回升外，大部分地區(qū)地下水位略有下降；2010—2015年，地下水位普遍上升，上升幅度0.35～4.01m[2]。

2000年地下水超采區(qū)面積201.14 km2，2003年地下水超采區(qū)面積110.41 km2。2004年以后大慶市泰康組孔隙承壓水超采區(qū)已消失，見表2。

表2　第四系泰康組孔隙承壓水超采區(qū)變化狀況

白堊系上統(tǒng)明水組孔隙裂隙承壓水：

2000—2010年期間，超采區(qū)地下水位總體處于回升狀態(tài)，并呈現(xiàn)出階段性的降～升～降，上升幅度2.9～22.3m。其中2000—2003年，地下水位表現(xiàn)為普遍下降，2003—2008年，地下水位整體呈現(xiàn)上升，2008—2010年，地下水位略有下降。2010—2015年，地下水位整體呈現(xiàn)上升，上升幅度0.99～9.93m。

2000年地下水超采區(qū)面積446.16 km2，其中：①嚴(yán)重超采區(qū)面積53.98 km2；②2003年地下水超采區(qū)面積315.53 km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)面積46.65 km2；③2004年以后嚴(yán)重超采區(qū)已消失；④2010年地下水超采區(qū)面積102.90 km2；⑤2015年地下水超采區(qū)面積僅2.75 km2，見表3。

表3　白堊系明水組孔隙裂隙承壓水超采區(qū)變化狀況

4　地下水超采區(qū)治理對策與建議

為使松嫩平原經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，改善生態(tài)環(huán)境，必需對地下水超采區(qū)進(jìn)行有效控制和治理，科學(xué)合理的開發(fā)利用和有效保護(hù)地下水資源。近年來各級政府采取了一系列的措施，超采區(qū)治理工作取得了積極的成效，但超采區(qū)治理工作還十分艱巨，為此提出進(jìn)一步加強(qiáng)超采區(qū)治理的建議。

4.1明確職責(zé)，完善法規(guī)制度

各級地方人民政府應(yīng)當(dāng)將地下水超采區(qū)治理納入本級國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展計(jì)劃，加大資金投入，確保資金落實(shí)。各級水行政主管部門要加強(qiáng)對超采區(qū)水資源的統(tǒng)一管理，抓好地下水超采區(qū)治理實(shí)施方案的落實(shí)工作；抓緊制定地下水超采區(qū)水資源管理和保護(hù)的法律、法規(guī)和規(guī)章，使超采區(qū)地下水的管理與保護(hù)有法可依、有章可循。各有關(guān)部門要密切配合并采取有效措施，作好地下水超采區(qū)控制和治理的有關(guān)工作。

4.2合理配置水資源，控制開采地下水

根據(jù)區(qū)內(nèi)水資源承載能力，對超采區(qū)地表水與地下水進(jìn)行合理配置與聯(lián)合調(diào)度。優(yōu)先利用地表水，嚴(yán)格控制開采地下水，充分利用雨水、污水處理回用等水源，實(shí)現(xiàn)水資源配置結(jié)構(gòu)的調(diào)整。優(yōu)化地下水開采布局，逐漸減少地下水在供水中所占的比例，使地下水環(huán)境得到改善，實(shí)現(xiàn)地下水資源可持續(xù)利用。

4.3建立和完善地下水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)行預(yù)警管理機(jī)制

應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整和完善地下水動態(tài)監(jiān)測井網(wǎng)，提高地下水動態(tài)監(jiān)測井網(wǎng)控制的代表性，保證地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性。加快地下水信息管理系統(tǒng)的現(xiàn)代化建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)地下水信息的動態(tài)采集、傳輸和數(shù)據(jù)處理自動化，適時(shí)監(jiān)控地下水動態(tài)變化情況，實(shí)行預(yù)警管理機(jī)制，為地下水超采區(qū)監(jiān)督管理提供支撐。

4.4全面推行地下水有償使用，強(qiáng)化節(jié)約用水管理

進(jìn)一步提高地下水水資源費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)大征收范圍，嚴(yán)格定額管理。加強(qiáng)計(jì)量工作，用水實(shí)行計(jì)量收費(fèi)和超定額、超計(jì)劃累進(jìn)加價(jià)制度，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿，控制地下水開采。強(qiáng)化用水戶的計(jì)劃用水和用水監(jiān)控管理，推進(jìn)節(jié)約用水設(shè)施建設(shè)，提高用水效益和效率。

4.5實(shí)行取用水總量控制，嚴(yán)格實(shí)施取水許可

在地下水超采區(qū)要嚴(yán)格實(shí)行地下水取用水總量控制和水位控制，各級水行政主管部門要對地下水超采區(qū)內(nèi)地下水取用水戶的取用水逐步實(shí)行總量控制，并確定地下水開采控制水位；加強(qiáng)對取用水戶用水計(jì)量和地下水開采控制水位的監(jiān)測、檢查與監(jiān)督，對用水戶的用水過程要加強(qiáng)年審等監(jiān)督管理措施。嚴(yán)格取水許可審批管理，在地下水超采區(qū)，禁止農(nóng)業(yè)、工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目和服務(wù)業(yè)新增取用地下水，對已有的地下水取水工程應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督管理，盡快尋找替代水源，并逐步削減超采量，涵養(yǎng)恢復(fù)地下水，實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡。

5　結(jié)　語

地下水位能夠比較真實(shí)的反映區(qū)內(nèi)地下水開采狀況，也是地下水管理的重要控制指標(biāo)。本文結(jié)合黑龍江省松嫩平原水文地質(zhì)條件，綜合考慮社會、經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境等因素，提出利用地下水開采控制水位法劃分地下水超采區(qū)，是比較符合客觀實(shí)際的。近年來，由于地方政府加大了對地下水資源開發(fā)利用保護(hù)力度，大量開發(fā)利用地表水資源，使松嫩平原地下水超采區(qū)面積有逐年遞減的趨勢。哈爾濱市城區(qū)2015年地下水超采區(qū)面積為135.38 km2；大慶市2004年以后泰康組孔隙承壓水超采區(qū)已消失，2015年白堊系明水組孔隙裂隙承壓水超采區(qū)面積僅為2.75 km2。各級政府雖對超采區(qū)治理工作十分重視，取得了積極的成效，但今后的治理工作還十分艱巨，為此還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)超采區(qū)治理的力度，逐步實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡，改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

[1]中華人民共和國水利部.地下水超采區(qū)評價(jià)導(dǎo)則SL286—2003[S].北 京：中國水利水電出版社，2003.

[2]張煥智．黑龍江省地下水超采區(qū)的劃定[J].工程勘察，2006(7)：27-31.

Research of Groundwater Overdraft Area of Songnen Plain in Heilongjiang Province

SUN Xiang-tai and SUN Bo-wen

(Heilongjiang Provincial Water Conservancy & Hydroelectric Power Investigation,Design and Research Institute, Harbin 150080, China)

The preliminary research was conducted for the zoning method of groundwater overdraft area and the groundwater overdraft of Songnen plain area was zoned in the paper, based on these, the groundwater overdraft area was analyzed, and further management suggestions and countermeasures on the overdraft area were put forward, providing scientific accordance to management and protect the groundwater overdraft area in the Songnen Plain, to improve the ecological environment and realize the sustainable use of groundwater resources.

Songnen plain; groundwater overdraft area; mining control water level

1007-7596(2016)05-0001-04

2016-04-12

松嫩平原水土資源生態(tài)狀況與建設(shè)對策研究(合同號：水總科外[2010]05號)

孫香泰(1962-)，男，黑龍江七臺河人，研究員級高級工程師，研究方向?yàn)樗牡刭|(zhì)及工程地質(zhì)工作；孫博文(1991-)，男，黑龍江七臺河人，助理工程師。

P641.8

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