黑龙江省三江平原地下水资源计算分析.pdf

黑龙江省三江平原地下水资源计算分析黑龙江省三江平原地下水资源计算分析 张焕智 张焕智 [摘 要][摘 要] 黑龙江省三江平原是我国开发潜力很大的地区之一，本区地下水天然资源本底 值，约为 5310 8m3/d。区内地下水开采资源可以大于天然资源。但是，枯水年最大开采量也应 限制在丰水年所能获得的补给量范围之内。 [关键词][关键词] 三江平原 地下水 天然资源 开采量 黑龙江省三江平原，地域辽阔，资源丰富，是我国开发潜力很大的地区之一。 为满足合理开发与综合治理的需要，查清地下水资源是亟待解决的课题之一。 1 地下水资源研究状况地下水资源研究状况 本区地下水资源评价工作已进行过多次，其中最有代表意义的有四次 1975 年，黑龙江省三江平原治理领导小组办公室水文地质组完成了“黑龙江省 三江平原综合治理规划（水文地质报告） ” （以下简称“规划” ） ； 1980 年， 黑龙江省农业自然资源调查和农业区划委员会办公室水文地质调查组 完成了“三江平原地区地下水资源估算报告” （以下简称“区划” ） ； 1981 年， 中国人民解放军 00914 部队完成了 “三江平原地下水资源计算与评价” （以下简称“计算” ） ； 1985 年，在国家“六 五”科技攻关三江平原农业自然资源复查课题中，中国 科学院长春分院三江平原攻关办公室组织地下水资源攻关组完成了“三江平原地区 地下水资源评价报告” （以下简称“评价” ） 。 以上各次工作计算结果（本次仅讨论平原区）相差较大（见表 1） ，分析如下 （1） 研究基础 区内水文地质调查开始于五十年代末，仅限于局部地段，资料不完整，利用价 值较低。自 1975 年以来，本区全面开展 120 万区域水文地质调查，并于 1982 年 全部完成了地域内空白区的工作，陆续出版了区域水文地质调查报告与相应图件。 因此， “规划”时的研究程度较低； “区划”与“计算”时，大部分地域基础工作已 经完成； “评价”时，区域内基础工作已经全部完成，同时还增加了一些专门性试验 工作。 （2） 计算方法 “评价”以前的三次工作，计算方法没有脱离“四大储量”的范畴， “区划”与 “计算”采用的仍是“调节量动储量总补给量” ，这些都不能客观反映区内地下 水资源状况。 “评价”中，在分析各项补给因素的基础上计算综合补给量，这对地下 １ 水开发程度很低，水文地质条件又比较清楚的地区是适宜的。 表 1 三江平原地下水资源计算成果综合表三江平原地下水资源计算成果综合表 储量单位1108m3/d 补补 给给 量量 项 目 项 目 分分 区区 计算面积计算面积 km2 静储量静储量 调节量 侧 向 径流量 降 水 入渗量 河 水 渗入量 洪 淹 渗入量 渠 系 渗入量 渠 灌 渗入量 沼 泽 越流量 合 计 三江低平原 39300 14737.5 157.2 13.950.5 221.6 穆棱兴凯平原 11000 1125.1 19.6 2.8 22.4 倭肯河河谷平原 规 划 规 划 合 计 50300 15862.6 176.8 16.750.5 244.0 三江低平原 42950 15052.8 58.718.02.1*1 38.4 117.2 穆棱兴凯平原 12130 815.3 19.63.8 2.8 26.2 倭肯河河谷平原 2326 9.4 4.5 4.5 区 划 区 划 合 计 57046 15877.5 82.821.82.1 2.8 38.4 147.9 三江低平原 42040 70.77.2 77.9 穆棱兴凯平原 11280 26.10.7 26.8 倭肯河河谷平原 2899 7.2 0.1 7.3 计 算 计 算 合 计 56219 104.08.0 112.0 三江低平原 41412 3.9 21.6*24.3 3.9 1.6 0.7 0.4 36.4 穆棱兴凯平原 10331 0.1 9.3 0.1 1.0 0.4 10.9 倭肯河河谷平原 3581 3.6 0.3 0.2 4.1 评 价 评 价 合 计 55544 4.0 34.54.4 3.9 2.9 1.3 0.4 51.4 注*1为计算承压水区；*2为计算潜水区。 另外，三江低平原东部微承压水区（约占三江低平原面积的 50） ，天然状态 下垂向入渗补给地下水的可能性很小。而“计算”等三次工作仍以垂向入渗补给为 主进行计算。 “评价” 注意了这一地区特点， 仅考虑了具有常水头的沼泽水分布区微 弱越流补给的可能。 （3） 参数确定 “评价”等三次工作，由于区内试验资料有限，计算参数（μ、Κ、α等）多 是按经验值确定的。 “评价”中较多地利用了气象、水文、地下水动态观测等资料， 并采用多种方法计算，最后与经验值对比分析后确定的；由于经验公式适用条件的 限制，计算的μ值可能偏小（见表 2） 。 表 2 主主 要要 计计 算算 参参 数数 对对 比比 表表 渗透系数渗透系数 m/d 降水入渗系数降水入渗系数 给水度给水度 水位变幅水位变幅 m 项项 目目 区 间 平均 区 间 平均区 间 平均区 间 平均 规规 划划 0.178–0.20.195 2 潜水区 0.18 区区 划划 用影响半径法 计算径流量 承压水 0.02 0.18–0.210.201–2 1.38 0.25–0.4*20.31 计计 算算 30–85 64 0.1–0.12*10.11 0.17–0.260.210.85–1.68 1.24 评评 价价 9.4–86.6 32.8 0.06–0.3*20.15 0.07–0.110.09 注*1为承压水区；*2为潜水区。 综合上述， “规划”由于区域研究程度较低，计算参数代表性不大，计算结果过 ２ 大。 “区划”与“计算”基础资料一致，计算方法基本相同，选用参数相差不大，因 此计算结果基本一致。以上三次工作，由于计算方法欠妥，计算参数多为经验值， 因此降低了计算结果的可信性和可靠程度。 “评价”时，基础资料有增加，计算方法 有改进，计算参数有试验资料作基础，计算结果虽然比以前明显偏小，但是更接近 于本区实际条件，其可信性与可靠程度相应提高。 2 地下水天然资源本底值概算地下水天然资源本底值概算 地下水天然资源是指在天然条件下通过各种途径地下水所能获得的多年平均补 给量。区内地形平坦开阔，大气降水是地下水的主要来源，据历次计算统计，大气 降水渗入补给量占总补给量的 6775。 三江低平原东部， 广泛分布粘性土， 厚度 420m。 据分析， 粘性土中小于 0.05mm 的颗粒含量达 8097， 土质粘重、 细腻， 透水性能极差， 土壤入渗率仅 12cm/d。 湿地内土的含水量测试同时表明，深度在 60cm 以上土的含水量多大于 60，1m 以 下土的含水量小于 30，2m 以下的粘性土多处于较坚硬状态。另外，在粘性土厚 度较大的地段， 局部含有微孔隙裂隙潜水， 但潜水水位低于下部砂层微承压水水位。 以上均说明由于粘性土的存在，在天然条件下致使大气降水难以渗入补给地下水； 同时，虽然大面积分布的沼泽水具有常水头，由于粘性土粘重细腻，使其对地下水 仅可能有极微弱的越流补给。另外，该区地下水水力坡度仅 0.20.125‰，其侧向 径流补给量也很小。 三江平原广大潜水区，砂、砂砾石多直接裸露地表，垂向入渗条件良好；由于 季节冻土影响，外来水的渗入仅在五十月间才能大量进行。区内地下水水力坡度 仅 10.2‰，侧向径流补给量仍然很小。另外，三、四月份冻融水对地下水也具有 一定的补给作用，致使地下水位抬升。 基于上述，本区地下水资源可由下式概算 W Wj Wq Wr 式中 W 地下水得到的总补给量 Wj 降水渗入补给量 Wj P α F P降水量 α降水渗入系数 F计算面积 Wq 其他因素补给量 Wq Wj A A还原系数 Wr 冻融水渗入补给量 Wr （Wj Wq） B ３ B还原系数 各项参数确定如下 P 依据“三江平原地区地表水资源复查研究报告” （1985 年）统计资料，选 用多年五十月降水量平均值； α根据经验值选用 0.2 参加计算； F 依据“评价” ，选用潜水区面积； A 按降水入渗补给占总补给（未考虑冻融水渗入补给）70折算，为 0.43； B 依据萝北地区 19821984 年地下水位三四月与五十月累计上升值之 比统计，为 0.15。 计算结果表明 （见表3） ， 在天然条件下区内地下水补给量难以突破70108m3/d。 以平水年可能得到的补给量作为本区地下水天然资源本底值，约为 53108m3/d。 表 3 三三 江江 平平 原原 地地 下下 水水 资资 源源 概概 算算 表表 降降 水水 量量 地地 下下 水水 补补 给给 量量 1108m3/d 降水入渗 其他补给 冻融水补给 分区分区 面积面积 km2 年 分 mm 1108m3 α Wj A Wq B Wr 合计 丰水年 573.9 118.00.2 23.6 0.43 10.1 0.15 5.1 38.3 平水年 475.5 97.7 0.2 19.5 0.43 8.4 0.15 4.2 32.1 三三 江 低平原 江 低平原 20553 潜水 枯水年 376.7 77.4 0.2 15.5 0.43 6.7 0.15 3.3 25.5 丰水年 621.2 65.5 0.2 13.1 0.43 5.6 0.15 2.8 21.5 平水年 433.3 45.7 0.2 9.1 0.43 3.9 0.15 2.0 15.0 穆棱– 兴 穆棱– 兴 凯 低平原 凯 低平原 10551 枯水年 402.1 42.4 0.2 8.5 0.43 3.7 0.15 1.8 14.0 丰水年 563.0 20.2 0.2 4.1 0.43 1.8 0.15 0.9 6.8 平水年 457.0 16.4 0.2 3.3 0.43 1.4 0.15 0.7 5.4 倭肯河 河 倭肯河 河 谷 平 谷 平 原原 3581 枯水年 352.9 12.6 0.2 2.5 0.43 1.1 0.15 0.5 4.1 丰水年 203.7 40.8 17.5 8.8 67.1 平水年 159.8 31.9 13.7 6.9 52.5合合 计计 34685 枯水年 132.4 26.5 11.5 5.6 43.6 3 开采资源预测开采资源预测 天然资源是开采资源的主要保证条件。区内巨厚的松散砂、砂砾石含水层连通 性好，导水性能强，与地表水有较密切的水力联系。在有利的开采条件下，地下水 动力条件将发生改变，从而夺得大量新的补充。这些补充量主要为地下水位降低， 地表水位相对抬高，将大量渗漏补给地下水；大量的灌溉用水必将有一部分回渗补 给地下水；微承压水区随着压力水头的降低，在分布有微孔隙裂隙潜水以及粘性土 层较薄的地段有可能引起潜水的越流及大气降水的渗入补给，在具有常水头的沼泽 水分布地段其越流补给强度可能增大，同时水位降低后与周围潜水将产生较大水头 差而导致地下径流加强。 区内地下水具有丰富的储存量，仅以疏干含水层 10m，给水度采用 0.15 估算， 这部分储存量可达 833.2108m3，从而为地下水的调节开采提供保证。区内降水具 ４ ５ 有丰、枯交替的变化特点，地下水资源随之呈现周期性变化规律，地域上的农田用 水也具有明显的季节性。 丰水年地下水补给增加， 由于农田用水量小而开采量减少， 储存量增加；枯水年地下水补给减少，由于农田用水量大而开采量增加，从而动用 储存量；枯水年动用的储存量在丰水年可以得到补偿。 以上说明，本区地下水开采资源可以大于天然资源。但是，如果长期开采地下 水，为了维持整个地域内的生态环境平衡，枯水年最大开采量也应限制在丰水年所 能获得的补给量范围之内。 注本文最初完成于 1989 年，曾联名发表于黑龙江水利科技 （2000.4）