基于地下水位動態(tài)變化規(guī)律綜合分析

高淑紅

(齊齊爾市水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

0 引 言

齊齊哈爾地下水在氣象水文、地形地貌、地質(zhì)等因素的控制下，具季節(jié)性的、年度的和多年的周期性變化特征?，F(xiàn)以近幾年地下水動態(tài)數(shù)據(jù)對第四系潛水和第四系承壓水動態(tài)變化特征做綜合分析。

1 第四系潛水年內(nèi)動態(tài)變化特征

1.1 影響地下水動態(tài)變化的主要因素

第四系潛水的動態(tài)成因類型分為：滲入—蒸發(fā)型、滲入—徑流型、滲入—蒸發(fā)—徑流型、滲入—蒸發(fā)—開采型、水文型、滲透—徑流型、徑流型等7種類型。

1)滲入—蒸發(fā)型。

該動態(tài)成因類型潛水分布于波狀低平原區(qū)和閉流洼地，徑流條件差。地下水埋藏淺， 一般0.5-2m，或2-4m。潛水水位動態(tài)主要受氣象因素控制，主要表現(xiàn)在大氣降水滲入補給和蒸發(fā)排泄上，使其具有明顯的季節(jié)性周期變化。豐水期基本與雨季(7、8、9月份)相對應(yīng)，隨雨季降水量增加而水位上升，雨季的早晚和持續(xù)時間的長短，控制潛水高水位期的形成的早晚和豐水期持續(xù)時間的長短。在每年11月至翌年的2月結(jié)凍期，潛水接受的補給量明顯減少，水位緩慢下降，3-5月春旱季節(jié)，由于強烈蒸發(fā)，水位急劇下降，形成全年的枯水期。水位動態(tài)曲線呈寬谷狀和較尖峭的單峰狀，水位上升速度較快，下降緩慢。月平均最高水位出現(xiàn)的時間與大氣降水峰值時間基本同步或稍有滯后。

2)滲入—徑流型。

該類型主要分布于西南部的波狀低平原及高漫灘，地形坡度較大，地下水徑流條件較好，地下水位埋深相對較大，一般4-6m和6-12m，受蒸發(fā)影響小，因此，地下水位變化具典型降水滲入—徑流型特征。地下水主要以大氣降水滲入補給和徑流排泄為主。其動態(tài)變化規(guī)律基本與降水量規(guī)律一致。雨季迅速上升，峰值明顯，雨季過后水位逐漸降低。

3)滲入—蒸發(fā)—徑流型。

該類型主要分布在傾斜低平原，地勢由西北向東南緩緩傾斜，植被較發(fā)育，地表雖有薄層粉質(zhì)黏土分布，但潛水埋深一般2-4m，既易于大氣降水的滲入補給，也利于地面蒸發(fā)和植被的蒸騰作用，徑流條件較好，受人為因素影響很小，地下徑流保持著天然狀態(tài)。

4)滲入—蒸發(fā)—開采型。

分布在胡屯、小阿拉街、大興屯連線以西的低平原區(qū)，地形有所起伏，地表多分布有透水性較好的粉土、粉細砂及黃土狀粉土等，潛水位3-5m不等(小于或接近于臨界蒸發(fā)深度4m)，易接受降水的滲入和蒸發(fā)；另外，本地區(qū)以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)灌井分布較多，開采強度也較大，尤其是市區(qū)周圍，以菜田為主，在農(nóng)灌期對潛水進行不定期的經(jīng)常性的開采利用。

5)水文型。

該動態(tài)成因類型潛水分布于河谷平原區(qū)，河谷平原潛水水位埋深一般<2m，水位動態(tài)變化規(guī)律與降水及河水水位變化相一致，豐水期與雨季及洪水期相對應(yīng)，持續(xù)時間長；枯水期與干旱季節(jié)相吻合。隨著4、5月份春訊和8、9月份秋訊江水水位的升高，潛水水位隨即迅速抬升，水位動態(tài)變化曲線呈雙峰狀，第二個峰值明顯高于第一個峰值，枯水期一般在每年的2-3月份。主要補給來源為河水及降水滲入。豐水期河流補給地下水，枯水期河流排泄地下水。地下水以側(cè)向徑流與蒸發(fā)的形式排泄。降水轉(zhuǎn)化為河水，汛期補給地下水。

6)滲透—徑流型。在測區(qū)東南部，屬烏裕爾河盲尾散流地帶，其地勢低洼，土壤潮濕，植物茂盛，，而蒸發(fā)和植物蒸騰作用甚微，潛水徑流保持著天然狀態(tài)，故該區(qū)潛水可謂是滲透—徑流型。

7)徑流型。

此類型分布于齊齊哈爾中心城區(qū)和富拉爾基城區(qū)，范圍約140km2，本區(qū)的特點是工業(yè)、人口集中，承壓水被開發(fā)利用廣泛，而潛水的開采利用相對減少，地表分布有透水性較好的粉土、粉細砂等，大部分地面被密集的建筑物和網(wǎng)狀的柏油馬路覆蓋，阻礙了大氣降水的滲入與地下水的蒸發(fā)；其潛水的補給來源，主要來自上游地下徑流，嫩江水的側(cè)滲占次要地位，為此，本區(qū)段的地下水動態(tài)類型為徑流型。

1.2 第四系承壓水年內(nèi)動態(tài)變化特征

第四系承壓水的動態(tài)主要受上游地下徑流、側(cè)向徑流和上層越流、滲透補給及人工開采的影響。在齊齊哈爾市北市區(qū)和富拉爾基城區(qū)，地下水主要受人為因素影響，開采強度大，地下水動態(tài)成因類型屬于徑流—開采型，在中心城區(qū)的外圍廣大地區(qū)開采量相對較小，水位動態(tài)主要受自然因素控制，人為開采因素影響相對較小，動態(tài)成因類型屬徑流型。前者水位動態(tài)曲線曲折不平滑，變化頻繁，但峰、谷明顯。后者動態(tài)曲線變化平緩，呈平滑的單峰狀。

1)北市區(qū)承壓水。區(qū)內(nèi)枯水期一般為每年的3-5月份，水位埋深一般為5-8 m，水位年變幅一般為0.5-1.5m；豐水期一般為每年的8-11月份，水位埋深一般為3-6m，水位變幅一般為1.5-2.0m。北市區(qū)第四系承壓水主體流向是由北東向南西，由于開采降落漏斗的影響，承壓水天然流場已被破壞，局部流向有所改變。

2)富拉爾基城區(qū)承壓水?？菟谝话銥槊磕甑?-6月份，枯水期水位埋深一般為6-10m，水位年變幅為0.5-2.0m；豐水期一般為每年的8-11月份，水位埋深一般為5-8m，水位變幅一般為0.5-1.5m。富拉爾基區(qū)承壓水主體流向是由北西向南東。受人工開采影響，局部流向發(fā)生改變[1]。

2 地下水空間變化特征

地下水水位在空間上的變化主要表現(xiàn)為因地貌、含水層巖性不同，各種因素作用的程度不同，導(dǎo)致水位的變幅、波動頻率、升降速度的差異。在河谷平原位埋藏較淺，2.79-6.07m，水位變幅0.84-1.74m，低平原區(qū)水位埋藏較深0.34-7.66m，水位變幅0.80-2.03m。水位動態(tài)主要受開采影響，呈現(xiàn)局部水位變幅較大的特點。

由于承壓含水層與潛水含水層之間的隔水層不甚連續(xù)，即局部弱隔水，甚至有“天窗”存在，承壓水接受滲漏和一定條件下的越流補給。因此，承壓水受潛水影響，也具有明顯的周期性、季節(jié)性變化規(guī)律，承壓水水位埋深1.65-11.79m，水位變幅0.33-1.91m，枯水期11月-翌年6月，豐水期7-9月。反映出承壓水與潛水動態(tài)相關(guān)的特點。

3 地下水水位年際動態(tài)變化特征

3.1 第四系潛水

1)水位埋藏深度的變化。從歷年來潛水年平均埋深來看，水位埋深多在3.8-5.0m之間。平均為4.31m。歷年平均枯水期出現(xiàn)在2-4月，水位埋深4.77-4.84m，極端最低水位埋深為5.33m(2003年5月)。歷年平均豐水期出現(xiàn)在7-10月，水位埋深3.66-3.96m，極端最高水位埋深為1.33m(1998年8月)。高水位埋深年為1998-1999年、2013年。低水位埋深年為2012年。從埋深變化來看。1998年-2002年水位埋深處于下降趨勢，豐水期由1998年的1.33m下降至2002年的4.63m，下降了3.3m，枯水期由4.56m下降至5.33m(至2003年枯水期)，下降了0.77m。2003年豐水期-2013年平均水位埋深基本穩(wěn)定，其間2010年和2013年略有抬升?？偟目磥?，1998-1999年水位埋深較高，高出其它年份水位埋深1-2m，2010年和2013年略高，高出其它年份水位埋深1m左右?？偟臐撍蛔兓厔轂榛痉€(wěn)定。

2)水位的變化。從歷年潛水年平均水位來看，水位多在143.70-145.00m之間,平均為144.42m。歷年平均枯水期出現(xiàn)在2-4月，水位143.83-143.91m，極端最低水位為143.41m(2003年5月)。歷年平均豐水期出現(xiàn)在7-10月，水位144.80-145.16m，極端最高水位為147.26m(1998年8月)。高水位年為1998-1999年、2010-2013年,低水位年為2012年。水位變化趨勢與水位埋深相一致，1998-2002年水位相對處于下降態(tài)勢，豐水期由1998年的147.26m下降至2002年的144.21m，下降了3.05m，枯水期由144.03下降至143.41m(至2003年枯水期)，下降了0.62m。2003年豐水期-2013年平均水位處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。從總體變化趨勢上看，基本穩(wěn)定。

3)水位變化幅度的變化。第四系潛水水位年變化幅度平均為1.47m，多在0.5-2.0m之間，而1998年和2013年變化幅較大，分別為3.24和2.19m。

3.2 第四系承壓水

1)水位埋藏深度的變化。從1990-2013年平均水位埋深來看，第四系承壓水水位埋藏深度一般在7.0-8.0m之間，平均值為7.44m。歷年平均枯水期出現(xiàn)在3-6月，水位埋深7.68-7.70m，極端最低水位埋深為8.71m(2003年6月)。歷年平均豐水期出現(xiàn)在8-11月，水位埋深7.05-7.18m，極端最高水位埋深為5.22m(1990年10月)。水位埋深較高的年份有1990年、1991年、1993年、1998年和2013年，一般為6-7m。水位埋深較低的年份有1997-1998年枯水期，2001-2003年。1990-1997年水位埋藏深度處于下降狀態(tài)，豐水期由1990年10月的5.22m下降到1997年10月的7.57m，下降了2.35m；枯水期由1990年4月的7.82m下降至1997年5月的8.17m，下降了0.35m。1998年9月水位埋深為6.16m，上升了2.21m，然后又開始逐漸下降至2002年，豐水期由1998年9月至2002年8月，由6.16m降至7.42m，下降了1.26m，枯水期由1998年5月至2003年6月，由8.37m上升至8.36m，上升了0.01m。自2003年-2013年水位基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，但2005年和2006年埋深相對較大，2013年埋深相對較小

2)水位的變化。第四系承壓水年平均水位一般在141.00-142.50m之間，平均值為141.80m。歷年平均枯水期出現(xiàn)在3-6月，水位在141.55-141.60m，極端最低水位為140.94m(2003年6月)。歷年平均豐水期出現(xiàn)在8-11月，水位在141.99-142.15m，極端最高水位為143.09m(1998年10月)。高水位年為1991年、1998年、2003年、2013年；低水位年為1991年、1993年、1996-1997年、2001-2003年。1991-1997年水位處于下降狀態(tài)，豐水期由1991年8月的142.63m下降到1997年10月的141.83m，下降了0.80m；枯水期由1991年3月的141.06m下降至1997年5月的141.29m，下降了0.23m。1998年10月水位為143.09m，上升了1.26m，然后又開始逐漸下降至2002年，豐水期由1998年10月至2002年9月，由143.09m降至141.73m，下降了1.36m，枯水期由1998年5月至2002年5月，由141.09m下降至141.29m，下降了0.20m。自2003年-2013年水位基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，但2003年和2013年水位相對較高。不同頻率降水量年水位變幅有所變化，選取1992年(枯水年)、2010年(平水年)、2011年(豐水年)三個典型年資料統(tǒng)計，枯水年平均水位為141.54m，最高值142.05m，最低值141.23m，年變幅為0.82m；平水年平均水位為141.78m，最高值142.25m，最低值141.36m，年變幅0.89m；豐水年平均水位為142.00m，最高值142.23m，最低值141.88m，年變幅0.35m?？梢钥闯?，各特征年中豐水年和平水年最高水位接近，枯水年和平水年的低水位接近，枯水年與平水年的水位變幅接近，年平均值枯水年、平水年、豐水年呈階梯狀上升。豐、枯水期因降水的前后而變化，平水年和豐水年的枯水期在2-4月份，枯水年的枯水期在6-7月份，枯水年水位上升明顯，平水年和豐水年水位上升較緩，這與降水量的大小與持續(xù)時間長短有關(guān)。

3)水位變化幅度的變化。從1990-2013年水位變化幅度比較可知：歷年水位變幅一般在0.3-2.61m之間變化，平均為0.90m。歷年變化幅度最小的大多出現(xiàn)在各年的2-6月份，變幅最大的出現(xiàn)在8-11月份。2007和2010年水位年變幅最小，為0.30m，月變幅最大出現(xiàn)在11月份和9月份。1998年水位年變幅最大，為2.61m，月變幅最大出現(xiàn)在10月份，其它各年水位變幅。

4 地下水水位動態(tài)趨勢

根據(jù)黑龍江省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站齊齊哈爾分站編寫的《齊齊哈爾市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測通報》(2012)中分級標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)內(nèi)地下水水位動態(tài)趨勢分為強上升型、弱上升型、基本穩(wěn)定型、弱下降型四種類型。強上升型水位>2m，弱上升型水位0.5-2.0m，基本穩(wěn)定型水位在-0.5-0.5m之間，弱下降型水位在-0.5--2.0m之間。

4.1 潛水水位動態(tài)特征

通過對區(qū)內(nèi)3個孔隙潛水水點的長期觀測資料分析，作出地下水動態(tài)曲線。由此發(fā)現(xiàn)，其水位的動態(tài)特征，是以弱上升型為主，以基本穩(wěn)定型為輔。

1)弱上升型。代表性水點為低平原種畜場1126井、傾斜低平原齊齊哈8290井，主要受降水補給影響，開采量較小。前者水位上升幅度為0.93m，后者水位上升幅度為0.61m。主要由于傾斜低平原地下水補給能力較強，而低平原地下水補給能力較弱所致。

2)基本穩(wěn)定型。代表性水點為低平原區(qū)全和太(8300井)，主要受開采的影響，由于開采量較大，水位呈現(xiàn)下降的狀態(tài)，下降幅度為-0.24m，但屬基本穩(wěn)定型。

4.2 承壓水動態(tài)特征

通過對區(qū)內(nèi)15個孔隙承壓水水點的長期觀測資料分析，作出地下水動態(tài)曲線。由此發(fā)現(xiàn)，區(qū)域水位的多年變化特征，是以弱上升型為主，其次是基本穩(wěn)定型，個別監(jiān)測點屬強上升型和弱下降型。

1)弱上升型。該類曲線類型分布較為廣泛，具代表性的點有Qj1、Qj8、Qj20、Qj26、Qj28、j36、Fj13、Fj14。這類點部分距地表水體較近，受到地表水體的一些影響，同時開采量較穩(wěn)定，所以曲線呈緩慢上升狀態(tài)，上升幅度多在0.5-1.89m之間。

2)基本穩(wěn)定型。這類曲線主要表現(xiàn)為天然狀態(tài)下的地下水動態(tài)特征。這類監(jiān)測點距水面工程遠，不受水面工程的影響，開采量小，代表性點有Fj2、Fj3、Fj12、Fj16、Qj4。水位變化幅度在-0.08--0.47m之間，基本保持天然狀態(tài)。

3)上升型。這類曲線水位在受季節(jié)變化的同時逐步抬升，代表性點有四水源(Fj15)，該點水位上升明顯，1998年水位顯著上升之后持續(xù)穩(wěn)定，基本保持上升態(tài)勢。這類點主要集中在地表水體附近，水位上升明顯，主要影響因素是地表水工程的建設(shè)和開采量的減少。

4)弱下降型。此類型僅在Fj7井動態(tài)曲線中體現(xiàn)，該井水位動態(tài)曲線自1990年開始處于較高水位，然后呈下降狀態(tài)，到2003年開始穩(wěn)定至2004年，2005年水位又開始回升，其原因主要是開采量的增加與減少，導(dǎo)致水位下降和回升?？偟内厔荼憩F(xiàn)為下降，其下降變化幅度為-1.48m。

根據(jù)以上變化趨勢數(shù)據(jù)作圖可知，地下水基本穩(wěn)定區(qū)分布于北市區(qū)及富拉爾基城區(qū)以外的廣大地區(qū)，面積為1099.18km2，占監(jiān)測區(qū)面積的93.4%；弱上升區(qū)主要分布于北市區(qū)和富拉爾基城區(qū)北部，面積為77.23km2，占監(jiān)測區(qū)面積的6.56%；強上升區(qū)分布于富區(qū)四水源，面積為3.21 km2，占監(jiān)測區(qū)面積的0.27%；弱下降區(qū)分布于北鋼電爐分廠，面積為1.98 km2，占監(jiān)測區(qū)面積的0.17%[2]。

5 影響地下水動態(tài)的主要因素

影響地下水動態(tài)的主要因素分為兩大類：自然因素和人為因素。自然因素主要是降水量對地下水的影響，人為因素為直接改變地下水位產(chǎn)生的影響和改變地下水補徑排對地下水動態(tài)的影響。

5.1 降水量對地下水動態(tài)的影響

降水量是地下水變化的主要影響因素，降水的周期性變化，水位也相應(yīng)的變化。根據(jù)齊齊哈爾市氣象局資料(1990-2013年)，區(qū)內(nèi)降水量多集中在6-9月份，占年降水量的70%-80%，其中降水量大部分滲入地下轉(zhuǎn)化為地下水，使?jié)撍缓统袎核惶Ц摺?-9月降水量大，潛水水位就明顯上升，水位上升遲于降水期，是降水滲透過程所致。承壓水受降水影響相對較差，水位抬高較潛水滯后，水位變幅也較之潛水小。從年際變化上看，1998年降水量出現(xiàn)高值，然后又開始降低，但較1998年前水位略高，并保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，地下水水位也相對處于較高態(tài)勢。

5.2 直接改變地下水位產(chǎn)生和影響

由于市區(qū)大量集中開采承壓水對地下水位產(chǎn)生了一定的影響， 1990-1996年和2001-2002年地下水開采量較大，地下水位相對較低，但1998-1999年雖然地下水開采量仍較大，但地下水位沒有下降，仍維持較高水位，是由于1998年的洪水，直接影響地下水水位還處于較高階段， 2003-2013年開采量呈高低波動時，地下水位也相應(yīng)變化，水位變幅也相應(yīng)的變化。

5.3 改變地下水補徑排產(chǎn)生的影響

由于齊齊哈爾市北市區(qū)和富拉爾基城區(qū)大量集中長期的開采地下水，產(chǎn)生了地下水水位降落漏斗，導(dǎo)致了地下水動力場的改變，從而使上部的潛水通過弱隔水層或“天窗”補給下部承壓水，將上部水質(zhì)較差的潛水補充給下部承壓水，使其水質(zhì)變差。另一方面，地下水的疏干，使地下水資源量受到了一定的影響，地下水開采量大于補給量，使第四系承壓水處于超采狀態(tài)，而由于長期的超采，還會使地層結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，引起區(qū)域地面沉降，導(dǎo)致建筑物的破壞等。

總之，對地下水位動態(tài)變化的有效分析和預(yù)測，不僅是合理開發(fā)利用地下水和有效防治其危害的必要手段，也為城市規(guī)劃、經(jīng)濟建設(shè)提供重要的理論依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。