松花江流域地下水資源量評(píng)價(jià)區(qū)劃與分析

王美玉，戴長(zhǎng)雷，王 羽

(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)

1 問(wèn)題的提出

自20世紀(jì)中期以來(lái)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)飛速發(fā)展，各行業(yè)用水量不斷加大，面臨的水危機(jī)日趨嚴(yán)重，因而水資源評(píng)價(jià)逐漸受到重視。松花江是我國(guó)七大江河之一，目前對(duì)松花江流域的研究多集中在水資源承載力、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、水文與水資源響應(yīng)、水污染特征及其調(diào)控等水資源、水環(huán)境方面的研究，缺少對(duì)流域內(nèi)資源量評(píng)價(jià)和系統(tǒng)梳理區(qū)劃研究[1-2]。地下水資源量評(píng)價(jià)是對(duì)流域內(nèi)資源質(zhì)量、數(shù)量、時(shí)空分布特征，開(kāi)發(fā)利用情況和發(fā)展趨勢(shì)的調(diào)查和分析，是開(kāi)展水資源規(guī)劃和水資源調(diào)配的基礎(chǔ)和前提，是指導(dǎo)水資源開(kāi)發(fā)、利用、節(jié)約、保護(hù)、管理工作的重要基礎(chǔ)，和制定流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃的重要依據(jù)[3]。為了便于資源量的評(píng)價(jià)與管理、更好地進(jìn)行水資源評(píng)價(jià)、合理地調(diào)整資源配置，特提出松花江流域地下水資源量評(píng)價(jià)區(qū)劃與分析。資源量計(jì)算是資源評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，資源評(píng)價(jià)是資源量管理的前提，進(jìn)行流域地下水資源量評(píng)價(jià)區(qū)劃分析時(shí)，首先要對(duì)流域內(nèi)水文地質(zhì)特征、地形地貌條件、水文地質(zhì)資料及相關(guān)圖件進(jìn)行梳理，再根據(jù)梳理結(jié)果以水文地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，結(jié)合自然條件與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，參考地貌特征和氣候分區(qū)對(duì)流域資源量進(jìn)行計(jì)算與管理區(qū)劃，以實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)地下水資源量評(píng)價(jià)區(qū)劃與分析[4-6]。

2 流域水文地理基礎(chǔ)

松花江流域位于中國(guó)東北部地區(qū)，介于N 41°42′～51°39′、E 119°42′～132°31′之間，流域面積56.12萬(wàn)km2，地跨內(nèi)蒙古、吉林、黑龍江和遼寧四省(自治區(qū))，其地理區(qū)位見(jiàn)圖1[5]。流域內(nèi)資源豐富，地貌特征顯著。山地與平原相間，由西向東分別為大興安嶺、松嫩平原、小興安嶺、長(zhǎng)白山余脈、三江平原。受氣候、水文、地形等自然地理和地質(zhì)構(gòu)造因素影響，地下水水文地質(zhì)條件呈現(xiàn)出東南向西北方向的分帶規(guī)律。山區(qū)分布不同時(shí)代的花崗巖、變質(zhì)巖、火山巖，以含裂隙水為主，中新生代碎屑沉積巖裂隙水和第四系松散巖類孔隙水，局限于山間盆地和河谷中。山區(qū)潛水由東南向西北富水程度逐漸減弱。松嫩平原和三江平原屬潛水和承壓水重疊盆地，地下水系統(tǒng)空間具有分帶特征。松嫩平原由高平原到河谷平原過(guò)渡，主要供水含水層由白堊系、古近系孔隙裂隙水和第四系孔隙水并列到第四系孔隙水為主，地下水埋深由深變淺，由承壓(自流)水過(guò)渡為潛水，富水性由小變大，徑流條件由延緩變通暢;第四系砂礫石含水層由薄變厚、由斷續(xù)分布逐漸變?yōu)檫B續(xù)分布，潛水化學(xué)類型由單一變復(fù)雜，礦化度由大變小。三江平原含水層厚度由邊緣到中心逐漸變厚，巖性由細(xì)變粗，由潛水過(guò)度為微承壓水和承壓水[7-9]。

圖1 松花江流域的區(qū)位

3 基于地下水資源量計(jì)算的區(qū)劃

地下水資源量計(jì)算是資源量評(píng)價(jià)工作的工作基礎(chǔ)，因此在進(jìn)行地下水資源量評(píng)價(jià)的區(qū)劃時(shí)應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行地下水資源量管理區(qū)劃[10]。地下水資源主要分為補(bǔ)給量和儲(chǔ)存量，補(bǔ)給量主要來(lái)源于地表水入滲。地下水資源量受所處自然環(huán)境、地形地貌、水文地質(zhì)條件等影響較大，在進(jìn)行地下水資源量計(jì)算區(qū)劃前，先系統(tǒng)梳理水文地質(zhì)條件、以水文地質(zhì)單元為基礎(chǔ)、以分水嶺為界，整合地形地貌特征、氣候條件、結(jié)構(gòu)條件等進(jìn)行耦合區(qū)劃與分析，計(jì)算區(qū)劃結(jié)果可作為流域內(nèi)地下水資源量評(píng)價(jià)基礎(chǔ)條件[11]。

梳理松花江流域水文地質(zhì)條件基礎(chǔ)資料，基于地下水資源量計(jì)算將松花江流域劃分為5個(gè)水文地質(zhì)區(qū)，根據(jù)地形地貌特征命名為大興安嶺水文地質(zhì)區(qū)、松嫩平原水文地質(zhì)區(qū)、小興安嶺水文地質(zhì)區(qū)、長(zhǎng)白山余脈水文地質(zhì)區(qū)、三江平原水文地質(zhì)，按照地理位置由西北向東南分別以“Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ”進(jìn)行編號(hào)。

由于地下水與地表水聯(lián)系密切，故在地下水資源量計(jì)算區(qū)劃時(shí)，以水文地質(zhì)分區(qū)為基礎(chǔ)，以分水嶺為界，整合地形地貌特征、氣候條件等進(jìn)行地下水資源計(jì)算區(qū)劃。水文地質(zhì)分區(qū)與分水嶺邊界分區(qū)耦合完成后，在每個(gè)水文地質(zhì)分區(qū)內(nèi)劃分子流域，形成松花江流域地下水資源量計(jì)算區(qū)。

大興安嶺水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)以分水嶺為界可分為嫩江源區(qū)、甘河流域、諾敏河流域、阿倫河流域、音河流域、雅魯河流域、綽爾河流域、洮兒河流域、霍林河流域9個(gè)流域分區(qū)。按照區(qū)劃因素與原則對(duì)各地下水資源量計(jì)算區(qū)進(jìn)行命名，如：“大興安嶺水文地質(zhì)區(qū)疊加嫩江源頭地下水資源量計(jì)算區(qū)”“大興安嶺水文地質(zhì)區(qū)疊加甘河流域地下水資源量計(jì)算區(qū)”等，按照流域位置“自北向南”，以“Ⅰ-1、Ⅰ-2……Ⅰ-9”進(jìn)行編號(hào)。

松嫩平原水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)以分水嶺為界可分為嫩江干流區(qū)、嫩江源區(qū)、甘河流域、諾敏河流域、阿倫河流域、音河流域、雅魯河流域、綽爾河流域、洮兒河流域、霍林河流域、伊通河流域、訥謨爾河流域、烏裕爾河流域、拉林河流域、阿什河流域、呼蘭河流域。按照區(qū)劃原則對(duì)各地下水資源量計(jì)算區(qū)進(jìn)行命名，如：“松嫩平原水文地質(zhì)區(qū)疊加諾敏河流域地下水資源量計(jì)算區(qū)”“松嫩平原水文地質(zhì)區(qū)疊加-阿倫河流域地下水資源量計(jì)算區(qū)”等，分別以“Ⅱ-1、Ⅱ-2……Ⅱ-16”進(jìn)行編號(hào)[12]。

三江平原水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)以分水嶺為界可分為松花江(三岔河口以下)干流區(qū)與梧桐河流域。按照區(qū)劃原則將其命名為“三江平原水文地質(zhì)區(qū)疊加松花江干流地下水資源量計(jì)算區(qū)”與“三江平原水文地質(zhì)區(qū)疊加梧桐河流域地下水資源量計(jì)算區(qū)”，分別以“Ⅴ-1、Ⅴ-2”進(jìn)行編號(hào)。小興安嶺水文地質(zhì)區(qū)與長(zhǎng)白山余脈水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)地下水資源量計(jì)算分區(qū)名稱、編號(hào)等見(jiàn)表1。

表1 松花江流域部分地下水資源量計(jì)算分區(qū)

松花江流域共劃分為5個(gè)水文地質(zhì)區(qū)、41個(gè)地下水資源量計(jì)算區(qū)，根據(jù)地形地貌特征將5個(gè)水文地質(zhì)區(qū)分為兩大類，分別是山丘區(qū)與平原區(qū)。山丘區(qū)分別是大興安嶺水文地質(zhì)區(qū)、小興安嶺水文地質(zhì)區(qū)及長(zhǎng)白山余脈水文地質(zhì)區(qū)，這3個(gè)山丘水文地質(zhì)區(qū)劃分為23個(gè)地下水資源量計(jì)算區(qū)，平均每個(gè)山丘水文地質(zhì)區(qū)區(qū)8個(gè)地下水資源量計(jì)算區(qū)，總面積約35萬(wàn)km2，占全流域的62%。平原區(qū)分別是松嫩平原水文地質(zhì)區(qū)和三江平原水文地質(zhì)區(qū)，2個(gè)平原水文地質(zhì)區(qū)劃分為18個(gè)地下水資源量計(jì)算區(qū)，平均每個(gè)平原水文地質(zhì)區(qū)9個(gè)地下水資源量計(jì)算區(qū)，總面積為21萬(wàn)km2，占全流域的38%。地下水資源量計(jì)算分區(qū)位置如圖2所示。

圖2 松花江流域地下水資源量計(jì)算分區(qū)

4 基于地下水資源管理的區(qū)劃

地下水資源量評(píng)價(jià)的目的是為了便于地下水資源管理，地下水資源管理可以有效改善松花江流域水利發(fā)展面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)，完善防洪減災(zāi)體系、緩解日益突出的水資源供需矛盾、扭轉(zhuǎn)水環(huán)境惡化情況。為了更好地實(shí)現(xiàn)松花江流域地下水資源管理，綜合考慮政治、經(jīng)濟(jì)和人口諸多影響因素確定采用以水文地質(zhì)條件及行政分區(qū)為基礎(chǔ)進(jìn)行地下水資源管理區(qū)劃。明確劃分其管理部門，以保障流域內(nèi)防洪安全、保障供水、灌溉、水力發(fā)電、航運(yùn)等水資源綜合利用，從而實(shí)現(xiàn)地表水、地下水等水資源與水生態(tài)環(huán)境保護(hù)及其可持續(xù)利用。

小興安嶺水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)分為黑龍江省級(jí)地下水資源管理區(qū)，哈爾濱市、黑河市、綏化市、伊春市、佳木斯市、鶴崗市市級(jí)地下水資源管理區(qū)，按照耦合區(qū)劃原則對(duì)其進(jìn)行命名，如：“小興安嶺水文地質(zhì)區(qū)—哈爾濱市地下水資源管理區(qū)”“小興安嶺水文地質(zhì)區(qū)—黑河市地下水資源管理區(qū)”等，分別以“Ⅲ-H-1、Ⅲ-H-2”等進(jìn)行編號(hào)。

長(zhǎng)白山余脈水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)分為黑龍江省級(jí)地下水資源管理區(qū)，哈爾濱市、牡丹江市、佳木斯市、七臺(tái)河市、雙鴨山市市級(jí)地下水資源管理區(qū)，按照耦合區(qū)劃原則對(duì)其進(jìn)行命名，如：“長(zhǎng)白山余脈水文地質(zhì)區(qū)—哈爾濱市地下水資源管理區(qū)”“長(zhǎng)白山余脈水文地質(zhì)區(qū)—牡丹江市地下水資源管理區(qū)”等，分別以“Ⅳ-H-1、Ⅳ-H-2”等進(jìn)行編號(hào)。

三江平原水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)分為黑龍江省級(jí)地下水資源管理區(qū)，佳木斯市、鶴崗市、雙鴨山市市級(jí)地下水資源管理區(qū)，按照耦合區(qū)劃原則對(duì)其進(jìn)行命名，如：“三江平原水文地質(zhì)區(qū)—佳木斯市地下水資源管理區(qū)”“三江平原水文地質(zhì)區(qū)—鶴崗市地下水資源管理區(qū)”等，分別以“Ⅴ-H-1、Ⅴ-H-2”等進(jìn)行編號(hào)。大興安嶺水文地質(zhì)區(qū)、松嫩平原水文地質(zhì)區(qū)地下水管理分區(qū)名稱、編號(hào)等見(jiàn)表2。

表2 松花江流域部分地下水資源管理分區(qū)

松花江流域根據(jù)地下水資源管理區(qū)劃原則共分為10個(gè)省級(jí)地下水資源管理區(qū)和38個(gè)市級(jí)地下水資源管理區(qū)。其中，大興安嶺水文地質(zhì)區(qū)劃分為3個(gè)省級(jí)地下水資源管理區(qū)、4個(gè)市級(jí)地下水資源管理區(qū)；松嫩平原水文地質(zhì)區(qū)劃分為3個(gè)省級(jí)地下水資源管理區(qū)、13個(gè)市級(jí)地下水資源管理區(qū)；小興安嶺水文地質(zhì)區(qū)劃分為1個(gè)省級(jí)地下水資源管理區(qū)、6個(gè)市級(jí)地下水資源管理區(qū)；長(zhǎng)白山余脈水文地質(zhì)區(qū)劃分為2個(gè)省級(jí)地下水資源管理區(qū)、12個(gè)市級(jí)地下水資源管理區(qū)；三江平原水文地質(zhì)區(qū)劃分為1個(gè)省級(jí)地下水資源管理區(qū)、3個(gè)市級(jí)地下水資源管理區(qū)。松花江流域地下水資源管理分區(qū)詳情如圖3。

圖3 松花江流域地下水資源管理分區(qū)

5 結(jié) 論

地下水資源量評(píng)價(jià)是流域內(nèi)解決水問(wèn)題的重要依據(jù)，地下水資源量計(jì)算是資源量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)工作，做好資源量計(jì)算區(qū)劃分析才可順利進(jìn)行地下水資源量評(píng)價(jià)工作，而資源量評(píng)價(jià)工作的目的則是實(shí)現(xiàn)資源的管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)資源的合理調(diào)配及其可持續(xù)利用，三者關(guān)系緊密，缺一不可。

松花江流域各水文地質(zhì)單元基于地下水資源量計(jì)算共劃分為41個(gè)資源量計(jì)算區(qū)，松嫩平原水文地質(zhì)區(qū)劃分地下水資源量計(jì)算區(qū)最多，為16個(gè)，其次是大興安嶺水文地質(zhì)區(qū)，為9個(gè)，小興安嶺水文地質(zhì)區(qū)、長(zhǎng)白山余脈水文地質(zhì)區(qū)及三江平原水文地質(zhì)區(qū)分別劃分為7個(gè)、7個(gè)和2個(gè)。平均每個(gè)山丘水文地質(zhì)區(qū)8個(gè)地下水資源量計(jì)算區(qū)，每個(gè)平原水文地質(zhì)區(qū)9個(gè)地下水資源量計(jì)算區(qū)。

松花江流域各水文地質(zhì)單元基于地下水資源管理共劃分為10個(gè)省級(jí)地下水資源管理區(qū)與38個(gè) 市級(jí)地下水資源管理區(qū)。松嫩平原水文地質(zhì)區(qū)劃分地下水資源管理區(qū)最多，為13個(gè)。長(zhǎng)白山余脈水文地質(zhì)區(qū)劃分為12個(gè)市級(jí)地下水資源管理區(qū)。大興安嶺、小興安嶺及三江平原水文地質(zhì)區(qū)分別劃分為4個(gè)、6個(gè)和3個(gè)市級(jí)地下水資源管理區(qū)。平均每個(gè)水文地質(zhì)區(qū)內(nèi)有7個(gè)地下水資源管理區(qū)。