結(jié)雅河(精奇里江)流域水文地質(zhì)特征分析

李夢玲，戴長雷 ，王 羽，張凱文

(1.黑龍江大學(xué) 寒區(qū)地下水研究所，黑龍江 哈爾濱 150080；2.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080；3.黑龍江大學(xué) 中俄寒區(qū)水文和水利工程聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150080)

流域水文地質(zhì)特征能夠反映流域內(nèi)地下水的分布以及形成規(guī)律等基本概況，對流域進(jìn)行水文地質(zhì)特征分析，有利于更充分了解流域內(nèi)水資源分布，為水利設(shè)施的設(shè)計(jì)、建造及利用提供參考，從而合理利用流域水資源。

結(jié)雅河(精奇里江)作為黑龍江流域俄羅斯側(cè)最大的支流，近年來對結(jié)雅河(精奇里江)的研究主要分為流域徑流特征分析[1]以及結(jié)雅河水利樞紐黑龍江干流的洪水及防洪的影響[2-4]兩個(gè)方面。關(guān)于結(jié)雅河(精奇里江)流域的研究雖然有一定的進(jìn)展，但是由于流域全部位于俄羅斯境內(nèi)，各國的研究方向和側(cè)重點(diǎn)有所不同，很少涉及流域水文地質(zhì)情況。

從地下水賦存情況、凍土巖石分布情況，以及地下水的水化學(xué)特征的角度對結(jié)雅河(精奇里江)流域進(jìn)行水文地質(zhì)特征分析，能夠直觀、清晰的反映該流域地下水的基本情況，為流域水資源評利用、工程施工等工作提供相應(yīng)參考。

1 工程概況

黑龍江(阿穆爾河)流域共有七大支流，其中左岸俄羅斯側(cè)有三條，分別為結(jié)雅河(精奇里江)流域、布列亞河(牛滿河)流域以及阿姆貢河(興滾河)流域。結(jié)雅河(精奇里江)為黑龍江左岸即俄羅斯側(cè)最大的支流，流域面積23.3萬km2，河長 1242 km。源自外興安嶺的托金斯基山南坡，流經(jīng)山地、山間盆地、高平原和結(jié)雅—布列亞平原，最后在布拉戈維申斯克(海蘭泡)附近匯入黑龍江，河口為黑龍江上游和中游的分界點(diǎn)。流域位于俄羅斯東南部，流域全部范圍處在俄羅斯阿穆爾州境內(nèi)。結(jié)雅河河口的徑流總量可達(dá)567.6億m3，徑流深約為243.6 mm，多年平均流量為1800 m3/s，在黑龍江的各大支流中，是僅次于松花江的第二大支流，年徑流量比黑龍江上游(多年平均流量為1600 m3/s)多出6.3億m3。結(jié)雅河河水主要補(bǔ)給有三種來源，分別為雨水、融雪與地下水，分別占69%、26%、5%。

阿穆爾州20個(gè)行政區(qū)中，有18個(gè)行政區(qū)涉及到結(jié)雅河(精奇里江)流域，其中6個(gè)行政區(qū)完全在結(jié)雅河(精奇里江)流域內(nèi)，只有位于阿穆爾州南部的康斯坦丁諾夫卡區(qū)和阿爾哈拉區(qū)兩個(gè)區(qū)完全沒有在結(jié)雅河(精奇里江)流域內(nèi)。其中面積排在前三位的政區(qū)是結(jié)雅區(qū)、謝列姆金斯克區(qū)、滕金斯基區(qū)，均位于流域的東北區(qū)域，三個(gè)區(qū)域占據(jù)了結(jié)雅河流域大約60%的面積。

2 流域自然地理?xiàng)l件

2.1 地表水特征

對流域地表水進(jìn)行分區(qū)研究對該流域的水資源評價(jià)、規(guī)劃、管理以及開發(fā)利用都有著重要的意義[5-6]。結(jié)雅河共有八大支流：分別為左側(cè)的杰普河、謝列姆賈河、托木河、阿爾吉河，右側(cè)的布良塔河、吉柳伊河、烏爾坎河、托克河。其中謝列姆賈河為最大支流，流域面積7.09萬km2，河長616 km。發(fā)源于亞姆—阿林山脈和愛佐普山脈的連接處，河流的流向?yàn)闁|北東到西南西，在結(jié)雅河河口以上282 km處匯入結(jié)雅河。

根據(jù)結(jié)雅河(精奇里江)流域內(nèi)基本地形及各支流發(fā)育情況，將該流域進(jìn)行區(qū)劃，流域水系分區(qū)如圖1所示，共分為七個(gè)流域片區(qū)，Ⅰ區(qū)為布良塔-托克-阿爾吉河流域，為結(jié)雅河流域的河源區(qū)，主要有結(jié)雅河的三大支流布良塔河、托克河、阿爾吉河以及其他小河流構(gòu)成；Ⅱ區(qū)為吉柳伊河流域；Ⅲ區(qū)為烏爾坎河流域；Ⅳ區(qū)為杰普河流域；Ⅴ區(qū)為謝列姆賈河流域，流域內(nèi)有結(jié)雅河最大支流謝列姆賈河及其支流；Ⅵ區(qū)為托木河流域；Ⅶ區(qū)為結(jié)雅河干流區(qū)。各流域的面積如表1所示，其中謝列姆賈河流域是面積最大的分區(qū)，其次是布良塔-托克-阿爾吉河流域以及結(jié)雅河干流區(qū)，其余是個(gè)區(qū)域在面積上差別不大。

表1 結(jié)雅河流域水系分區(qū)表

圖1 結(jié)雅河流域水系分區(qū)圖

2.2 氣候類型

氣候類型影響著流域內(nèi)的蒸發(fā)、降水等水循環(huán)過程，對流域地表水和地下水的分布以及水質(zhì)情況起到重要作用。結(jié)雅河(精奇里江)流域位于俄羅斯東南部，全部在俄羅斯阿穆爾州境內(nèi)，經(jīng)緯度為東經(jīng)134°55′～ 119°39′，北緯48°51′～57°04′。全流域分為兩種氣候類型：西北部為溫帶大陸性氣候，面積大約為4.11萬km2，只有滕金斯基區(qū)、斯科沃羅季諾區(qū)以及結(jié)雅區(qū)和馬格達(dá)加琴區(qū)的一小部分為該氣候類型，其特點(diǎn)是年溫差較大，冬冷夏熱，降水較為集中，年降雨量較少，且四季分明，大陸性強(qiáng)；其余地區(qū)為溫帶季風(fēng)氣候，面積大約為19.19萬km2，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，季風(fēng)顯著。

3 流域水文地質(zhì)特征

3.1 地下水賦存及分布

地下水資源在流域水資源中占較大的比重，是保障流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的重要因素。地下水資源是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，受到地質(zhì)、地下水位等因素的影響[7]。根據(jù)結(jié)雅河(精奇里江)流域地質(zhì)情況，參考亞洲水文地質(zhì)圖[8]以及黑龍江流域水文地質(zhì)圖[9]，繪制得到結(jié)雅河(精奇里江)流域水文地質(zhì)圖，如圖2所示。

圖2 結(jié)雅河流域水文地質(zhì)圖

根據(jù)結(jié)雅河(精奇里江)流域所含地下水的類型以及富水程度，將流域劃分為六個(gè)區(qū)域，分別為流域北部的明顯受冰丘調(diào)節(jié)的地下水徑流地帶、結(jié)雅水庫附近的孔隙水匯水盆地、面積最小的孔隙-裂隙水匯水盆地，以及根據(jù)裂隙水富水程度較差和差所劃分的裂隙水區(qū)域，還有孔隙水富水程度較好的區(qū)域。各區(qū)域面積如表2所示，其中面積最大的區(qū)域?yàn)榱严端凰潭容^差的區(qū)域，橫跨整個(gè)結(jié)雅河(精奇里江)流域。

表2 結(jié)雅河流域水文地質(zhì)分區(qū)表

3.2 流域永凍土巖石賦存情況

多年凍土層的破壞或者惡化會(huì)引起流域內(nèi)河流水文條件的變化。根據(jù)結(jié)雅河(精奇里江)流域水文地質(zhì)的實(shí)際情況，參考黑龍江流域永凍土巖石賦存圖，繪制得到結(jié)雅河(精奇里江)流域永凍土巖石賦存圖如圖3所示,永凍土巖石賦存各區(qū)域的面積如表3所示。流域內(nèi)相當(dāng)一部分是厚度為100～300 m的多年凍土巖石的不連續(xù)和孤立區(qū)域。僅流域北部和南部小范圍內(nèi)為多年凍土巖石的連續(xù)區(qū)以及季節(jié)性凍結(jié)巖石區(qū)。根據(jù)流域內(nèi)多年凍土帶的古構(gòu)造，多年凍土床的厚度和深度主要取決于氣候條件。多年凍土對流入其上邊界的熱量非常敏感，同時(shí)在融化和凍結(jié)的地層邊界處，巖石低溫崩解形成的水富集區(qū)，增加了含水結(jié)構(gòu)中的水交換以及地下水與地表水之間的相互作用[10]。

圖3 結(jié)雅河流域永凍土巖石賦存圖

表3 結(jié)雅河流域永凍土巖石賦存分區(qū)表

3.3 地下水的水化學(xué)特征

地下水系統(tǒng)的水化學(xué)特征是流域內(nèi)的自然條件以及水文地質(zhì)條件等因素的綜合作用的結(jié)果，同時(shí)受到地質(zhì)條件以及徑流條件的影響。參考黑龍江流域水化學(xué)圖[11]，繪制得到結(jié)雅河(精奇里江)流域水化學(xué)圖，如圖4所示。流域內(nèi)占主導(dǎo)地位的景觀類型主要有兩類，一類為平原山溝盆地，以草原和森林草原景觀為主；另一類為中低山地，以針葉林景觀為主。流域內(nèi)水化學(xué)分區(qū)的區(qū)域表程如表4所示。流域內(nèi)多數(shù)地區(qū)的地下水為礦化度小于1 g/L的淡水。區(qū)域地下水礦化度同時(shí)受到氣候類型、地形地貌以及補(bǔ)給區(qū)的水化學(xué)特征等多方面因素的影響，因此水化學(xué)特征的變化較為復(fù)雜。

圖4 結(jié)雅河流域水化學(xué)圖

表4 結(jié)雅河流域水化學(xué)分區(qū)表

4 結(jié) 論

(1)由結(jié)雅河(精奇里江)流域水文地質(zhì)圖可得，流域內(nèi)地下水主要為孔隙水和裂隙水，以所含地下水的類型以及富水程度為依據(jù)可將流域劃分為6個(gè)區(qū)域，其中面積最大的為裂隙水富水程度較差的區(qū)域，約占流域面積的35%。

(2)根據(jù)結(jié)雅河(精奇里江)流域流域永凍土巖石賦存圖可得，流域內(nèi)絕大部分范圍是厚度為100～300 m的多年凍土巖石的不連續(xù)和孤立區(qū)域。同時(shí)由結(jié)雅河(精奇里江)流域水化學(xué)圖可得，流域內(nèi)地下水以礦化度小于1 g/L的淡水為主，且地下水的水化學(xué)特征的變化較為復(fù)雜。

對流域進(jìn)行水文地質(zhì)特征分析能夠更有針對性的認(rèn)識、分析流域內(nèi)地下水的變化情況和一般規(guī)律，更好地滿足流域內(nèi)用水要求，加深對流域水文地質(zhì)的認(rèn)識和理解，并為結(jié)雅河流域內(nèi)的相關(guān)研究提供參考。