黑龙江省地下水资源计算分析.pdf

黑龙江省地下水资源计算分析黑龙江省地下水资源计算分析 张焕智 张焕智 [摘摘 要要] 为了做好黑龙江省水资源综合规划，重新复核了规划计算区面积、划分地下水 类型区、分别计算了平原区与山丘区浅层地下水资源量，并对需要进一步完善的问题进行 分析。 [关键词][关键词] 地下水类型 补给量 可开采量 综合开发利用 合理配置 地下水资源是水资源的重要组成部分，查清地下水资源量是进行水资源综合规划的基 本条件。为了做好黑龙江省水资源综合规划，进一步计算、复核全省地下水资源量非常必 要，有利于进一步加强水资源的统一管理、合理开发利用、科学配置及有效保护与综合治 理。 1 规划计算区面积复核 1 规划计算区面积复核 各类计算区的面积是计算工作的基本数据，直接关系到计算结果的准确性，应该是唯 一不变的。依据最新的基础资料及 125 万电子地形图数据，采用统一的“地理信息系统 软件” （ArcInfo） ，在市（县）级行政区界线、水资源Ⅳ级区分区界线与地下水类型计算单 元分区界线等三类界线所分割的最小基本单元的基础上对规划计算分区面积进行复核。复 核后发现部分市（县）与原使用的“行政区面积”相差较大，最大达 800km 2以上（北安市、 五大连池市） 。为了保证成果的真实、准确，使行政区–水资源区–地下水资源分区等成果 之间达到基本吻合，采用经统一调整、平差计算后的复核量测面积进行计算。为与原使用 的“行政区面积”以示区别，统称为“行政规划工作区面积” 。地、市行政规划工作区与水 资源区复核面积列于表 1、2。 2 地下水类型分区 2 地下水类型分区 地下水资源评价类型区（简称“地下水类型区” ）就是指具有相似水文地质特征的均衡 计算区，是地下水资源量计算的重要基础。在全省 1/20 万（部分地区为 1/50 万）水文地 质调查成果的基础上，全省划分平原区与山丘区 2 个一级区。平原区中依据地形地貌、地 下水类型等进一步划分一般平原区、山间平原区 2 个二级区，三江低平原等 5 个三级区， 河谷漫滩孔隙潜水、阶地孔隙潜水 - 弱承压水、山前台地微孔隙裂隙潜水、高平原微孔隙 裂隙潜水 - 承压水、玄武岩台地孔洞裂隙水、残丘（山）基岩裂隙水等 21 个四级区及 53 个五级区。山丘区中按水资源分区进一步划分 5 个二级区，12 个三级区，36 个四级区及山 间河谷孔隙水与基岩裂隙水等 52 个五级区。地下水类型区统计见表 3、4。 2 表 1 行政规划工作区面积汇总表 表 1 行政规划工作区面积汇总表 面 积 km 2 编号 行政规划 工作区名称 合 计 平 原 区山 丘 区 一 哈尔滨市 53121.7224332.1628789.56 二 齐齐哈尔市 42251.1838081.114170.07 三 鸡西市 22507.7212702.679805.05 四 鹤岗市 14651.567786.566865.00 五 双鸭山市 22014.0711196.7210817.35 六 大庆市 21163.6521163.65 七 伊春市 32799.871307.6531492.22 八 佳木斯市 32716.7127199.895516.82 九 七台河市 6211.531056.565154.97 十 牡丹江市 40673.49 40673.49 十一 黑河市 66839.0419071.9447767.10 十二 绥化市 34896.4030063.254833.15 十三 大兴安岭地区 64970.06 64970.06 总 计 454817.00 193962.16260854.84 表 3 黑龙江省平原区地下水类型区统计表 表 3 黑龙江省平原区地下水类型区统计表 地 下 水 类 型 区 面 积 （km 2） 河谷漫滩孔隙潜水区 13251.13 阶地孔隙潜水 - 弱承压水区 26620.78 山前台地微孔隙裂隙潜水区 2683.47 三江 低平原 残丘（山）区 1367.12 43922.50 漫滩孔隙潜水区 5343.35 阶地孔隙潜水- 承压水区 5793.77 山前台地微孔隙裂隙潜水区 1996.6 穆棱兴凯 低平原 残丘（山）区 255.9 13389.62 河谷孔隙潜水 - 弱承压水区 28287.53 西部扇形地孔隙潜水区 5879.19 中部低平原孔隙潜水 - 承压水区 24772.16 西部山前台地深藏孔隙潜水区 1384.04 东部高平原微孔隙裂隙潜水 - 承压水区 58210.94 五大连池玄武岩台地孔洞裂隙水区 960.62 一般平原区 松嫩 平原 残丘（山）区 1072.03 120566.51 逊河河谷孔隙潜水区 943.68 台地孔洞裂隙水 - 裂隙孔隙水区 5105.65 逊河平原 残丘（山）区 60.72 6110.05 河谷平原孔隙潜水 - 弱承压水 4494.56 山前台地微孔隙裂隙潜水 - 孔隙承压水 1339.90 山前台地微孔隙裂隙潜水 4004.19 山间平原区 松花江 干流 河谷平原 倭肯河河谷残丘（山）区 134.83 9973.48 河谷平原孔隙水 115386.15 山前台地（高平原）微孔隙裂隙水 - 承压水60934.88 山前台地微孔隙裂隙潜水 8684.26 五大连池玄武岩台地孔洞裂隙水 960.62 逊河台地孔洞裂隙水 - 裂隙孔隙水 5105.65 合 计 残丘（山）区基岩裂隙水区 2890.60 193962.16 3 表 2 水资源区面积汇总表 表 2 水资源区面积汇总表 面 积 km 2 二级区 三级区 编 码 平 原 区山丘区 合计 总 计 A000000193962.16 260854.84 454817.00 合 计 A02000076259.3226733.45 102992.77 尼尔基以上 A0201005661.5516729.5922391.14 尼尔基-江桥 A02020022307.068588.0130895.07 嫩江 江桥以下 A02030048290.711415.8549706.56 合 计 A04000067208.8799434.44 166643.31 三岔河-哈尔滨 A04010013814.585392.1119206.69 哈尔滨-通河 A04020034441.3325664.1960105.52 牡丹江 A040300627.2728012.3128639.58 通河-佳木斯干流区间A0404006964.0534450.6341414.68 松花江干流 佳木斯以下 A04050011361.645915.2017276.84 黑龙江干流 黑龙江干流 A05010017041.3299955.79 116997.11 合 计 A06000033452.6527022.1060474.75 穆棱河口以上 A0601009018.7213753.4322772.15乌苏里江 穆棱河口以下 A06020024433.9313268.6737702.60 绥芬河 绥芬河 A0701007709.067709.06 表 4 黑龙江省山丘区地下水类型分区统计表 表 4 黑龙江省山丘区地下水类型分区统计表 地 下 水 类 型 区 面 积 （km2） 山间河谷孔隙水5752.98黑龙江 干流 黑龙江干流 基岩裂隙水 94202.81 99955.79 99955.79 三岔河 - 哈尔滨 基岩裂隙水 5392.115392.11 山间河谷孔隙水127.83 哈尔滨 - 通河 基岩裂隙水 25536.36 25664.19 山间河谷孔隙水489.89 牡丹江 基岩裂隙水 27522.42 28012.31 山间河谷孔隙水710.12 通河 - 佳木斯 基岩裂隙水 33740.51 34450.63 松花江 三岔河口 以下 佳木斯以下 基岩裂隙水 5915.205915.20 99434.44 山间河谷孔隙水214.07 尼尔基以上 基岩裂隙水 16515.52 16729.59 山间河谷孔隙水572.76 尼尔基 - 江桥 基岩裂隙水 8015.25 8588.01 山间河谷孔隙水158.81 嫩江 江桥以下 基岩裂隙水 1257.04 1415.85 26733.45 山间河谷孔隙水56.71 穆棱河口以上 基岩裂隙水 13696.72 13753.43 乌苏里江 穆棱河口以下 基岩裂隙水 13268.6713268.67 27022.10 山间河谷孔隙水75.96 绥芬河 绥芬河 基岩裂隙水 7633.10 7709.06 7709.06 山间河谷孔隙水8159.13 总 计 基岩裂隙水 252695.71 260854.84 3 地下水资源量 3 地下水资源量 本次主要计算埋藏相对较浅、由潜水及与当地潜水具有较密切水力联系的弱承压水组 成的浅层地下水资源量。 4 3.1 平原区地下水资源量 平原区主要计算地下水总补给量及可开采量。地下水总补给量采用综合补给量法计算， 包括降水入渗补给量、河道渗漏补给量、库塘渗漏补给量、渠系渗漏补给量、渠灌田间入 渗补给量、山前侧向补给量和井灌回归补给量。地下水可开采量采用可开采系数法计算。 地下水资源量等于多年平均地下水总补给量减去多年平均井灌回归补给量之差。 计算中所需的各项参数如渗透系数、给水度、降水入渗系数、渠系渗漏系数、渠灌田 间入渗系数及井灌回归系数等，主要依据地域内现有的抽水试验、地下水动态监测、灌溉 试验、水文气象等室内、外试验观测资料分析计算并结合经验数据确定。 经计算，平原区多年平均地下水总补给量为 184.22510 8m3/a；平原区多年平均地下水 可开采量为 158.52510 8m3/a，占总补给量的 86；地下水资源量为 173.145108m3/a。黑 龙江省平原区地下水类型区、行政规划工作区、水资源区各项地下水资源量汇总见表 5、6、 7。 表 5 黑龙江省平原区地下水类型区地下水资源汇总表表 5 黑龙江省平原区地下水类型区地下水资源汇总表 面 积 地下水 总补给量 地下水 可开采量 地下水 资源量 地 下 水 类 型 区 km 2 10 4m3 河谷漫滩孔隙潜水区 13251.13317836.75297053.72 276908.38 阶地孔隙潜水- 弱承压水区 26620.78228995.81193082.88 204685.20 山前台地微孔隙裂隙潜水区 2683.477628.913814.46 7419.35 三江低 平原 残丘（山）区 1367.121330.36 1305.82 漫滩区孔隙潜水区 5343.35102731.9496064.39 88421.20 阶地孔隙潜水承压水区 5793.7767434.0257318.92 64677.96 山前台地微孔隙裂隙潜水区 1996.604953.382476.69 4953.38 穆棱 兴凯 低平原 残丘（山）区 255.90238.24 238.24 河谷孔隙潜水-弱承压水区 28287.53511909.52466340.83 490671.20 西部山前台地深藏孔隙潜水区 1384.044466.662233.33 4466.66 西部扇形地孔隙潜水区 5879.1958402.8252562.54 58402.82 中部低平原孔隙潜水-承压水区 24772.16146611.42125471.31 145428.19 东部高平原微孔隙裂隙潜水-承压水区58210.94236442.60165934.46 234995.36 五大连池玄武岩台地孔洞裂隙水区 960.626214.223107.11 6214.22 一 般 平 原 区 松嫩 平原 残丘（山）区 1072.031176.86 1176.86 逊河河谷孔隙潜水区 943.6815436.7413893.06 15436.74 台地孔洞裂隙水-裂隙孔隙水区 5105.6517898.858949.42 17898.85 逊河 平原 残丘（山）区 60.7250.65 50.65 河谷平原孔隙潜水-弱承压水 4494.5693257.8086564.21 89012.27 山前台地微孔隙裂隙潜水 - 孔隙承压水1339.904162.802913.96 4162.80 山前台地微孔隙裂隙潜水 4004.1914932.597466.29 14788.76 山 间 平 原 区 松花江 干流河 谷平原 残丘（山）区 134.83139.63 139.63 河谷平原孔隙水 115386.151542616.81 1388351.85 1433643.96 山前台地（高平原）微孔隙裂隙水 - 承压水 60934.88245072.06171081.75 243624.82 山前台地微孔隙裂隙潜水 8684.2627514.8813757.44 27161.49 五大连池玄武岩台地孔洞裂隙水 960.626214.223107.11 6214.22 逊河台地孔洞裂隙水 - 裂隙孔隙水 5105.6517898.858949.42 17898.85 合 计 残丘（山）区基岩裂隙水区 2890.602935.74 2911.20 总 计 193962.161842252.56 1585247.57 1731454.53 5 表 6 黑龙江省平原区行政规划工作区地下水资源汇总表表 6 黑龙江省平原区行政规划工作区地下水资源汇总表 面 积 地下水 总补给量 地下水 可开采量 地下水 资源量 编号 行政规划 工作区名称 km 2 10 4m3 一 哈尔滨市 24332.16233947.31201843.62226929.45 二 齐齐哈尔市 38081.11341315.41293641.37336390.98 三 鸡西市 12702.67162053.90143462.74146737.07 四 鹤岗市 7786.56131945.41121844.33117059.84 五 双鸭山市 11196.72100351.0483099.1787024.63 六 大庆市 21163.65169970.32150789.65167831.82 七 伊春市 1307.659720.407895.089114.41 八 佳木斯市 27199.89353170.87314684.69313881.05 九 七台河市 1056.566263.454525.066203.59 十一 黑河市 19071.94112441.3682979.77111765.50 十二 绥化市 30063.25221073.06180482.08208516.20 总 计 193962.161842252.551585247.571731454.53 表 7 黑龙江省平原区水资源区地下水资源汇总表表 7 黑龙江省平原区水资源区地下水资源汇总表 面 积 地 下 水 总补给量 地 下 水 可开采量 地下水资源 量 二级区 三级区 km 2 10 4m3 尼尔基以上 5661.5531852.1425135.03 31556.51 尼尔基-江桥 22307.06 229061.62198307.14 226189.37 江桥以下 48290.71 321138.74268433.07 316618.43 嫩江 合 计 76259.32 582052.49491875.24 574364.31 三岔河-哈尔滨 13814.58 137090.77123578.85 134857.98 哈尔滨-通河 34441.33 291118.47240069.08 275356.70 牡丹江 627.276618.165577.70 6519.95 通河-佳木斯干流区间6964.0589634.5978423.73 83817.83 佳木斯以下 11361.64 186016.39170821.53 163943.81 松花江干流 合 计 67208.87 710478.38618470.89 664496.28 黑龙江干流 黑龙江干流 17041.32 190078.04164439.91 174140.38 穆棱河口以上 9018.72 117337.64104351.80 106378.63 穆棱河口以下 24433.93 242305.99206109.72 212074.93 乌苏里江 合 计 33452.65 359643.64310461.52 318453.56 绥芬河 绥芬河 总 计 193962.16 1842252.55 1585247.57 1731454.53 3.2 山丘区地下水资源量 山丘区按山间河谷孔隙水、基岩裂隙水两种地下水类型分别计算地下水资源量。 3.2.1 山间河谷孔隙水资源量 山间河谷孔隙水主要赋存于大、小兴安岭及张广才岭的山间河谷平原，总面积为 8159.13km 2。其中，黑龙江干流山间河谷累计面积最大，为 5752.98 km2；乌苏里江山间河 谷最小，面积仅 56.71 km 2。 山间河谷孔隙水资源量采用综合补给量法计算，本次主要计算了降水入渗补给量、河 道渗漏补给量。经计算山间河谷孔隙水多年平均总补给量为 7.5910 8m3/a；其中，降水入 6 渗补给量为 7.2910 8 m3/a，占总补给量的 96.05；河道渗漏补给量为 0.30108 m3/a，仅 占总补给量的 3.95。 3.2.2 基岩裂隙水资源量 基岩裂隙水资源量采用综合排泄量法计算，包括河川基流量、山前侧向流出量、开采消 耗量和潜水蒸发量等4项。 河川基流量是指河川径流量中由地下水径流补给河水的部分，即河道对地下水的排泄 量，是山丘区地下水的主要排泄量，可采用分割河川径流量过程线的方法进行计算。基岩裂 隙水区面积为251695.71km 2，共划分36个计算分区，选用53个基流分割站；对于没有基流分 割站控制的计算区，采用类比确定的基流模数计算河川基流量。 经计算，基岩裂隙水总排泄量为 129.9210 8m3，其中河川基流量高达 122.29108m3。 山丘区多年平均地下水资源量为137.5110 8m3， 基岩裂隙水的河川基流量约占89.51， 见表 8。 表 8 黑龙江省山丘区多年平均地下水资源量汇总表 表 8 黑龙江省山丘区多年平均地下水资源量汇总表 单位10 4m3/a 分 区 基岩裂隙水 二 级 三 级 面积 （km 2） 河川基流量总排泄量 山间河谷孔隙 水总补给量 水资源 总量 黑龙江干流 黑龙江干流 99955.79342574.45361905.2556571.97 418477.22 尼尔基以上 16729.5954268.9359268.732076.36 61345.09 尼尔基 - 江桥 8588.0135335.5144717.294363.23 49080.52嫩江 江桥以下 1415.856208.628399.211160.98 9560.19 三岔河-哈尔滨 5392.1136594.8538399.03 38399.03 哈尔滨 - 通河 25664.19137807.18146366.051284.36 147650.41 牡丹江 28012.31219316.05223709.054222.73 227931.78 通河 - 佳木斯 34450.63193306.78201936.385130.56 207066.94 松花江三岔 河口以下 佳木斯以下 5915.2033142.3338576.53 38576.53 穆棱河口以上 13753.4374137.2079924.49490.79 80415.28 乌苏里江 穆棱河口以下 13268.6766301.8071257.46 71257.46 绥芬河 绥芬河 7709.0623904.0724730.11617.96 25348.07 合 计 260854.84 1222897.77 1299189.5875918.94 1375108.52 3.3 全省地下水资源量 全省多年平均地下水资源总量采用下列公式计算 Q资＝Pr山Q平资－Q侧补－Q基补 式中 Pr山 - 山丘区多年平均降水入渗补给量，经计算为 1375108.5210 4 m3； Q平资- 平原区多年平均地下水资源量，经计算为 1731454.5310 4 m3； Q侧补- 平原区多年平均山前测向补给量，经计算为 26972.7910 4 m3； Q基补- 平原区河川基流量形成的多年平均地表水体补给量， 根据地表水体中河川基 流量占河川径流量的比率计算为 105192.5610 4 m3。 因此，黑龙江省多年平均地下水资源总量为 297.4410 8 m3。 7 4 分析与思考 4 分析与思考 4.1 地下水类型特征及可利用性分析 我省内平原区地下水类型主要为河谷漫滩孔隙潜水、阶地孔隙潜水 - 弱承压水、山前 台地微孔隙裂隙潜水、 高平原微孔隙裂隙潜水 - 承压水、 玄武岩台地孔洞裂隙水、 残丘 （山） 基岩裂隙水。河谷漫滩孔隙潜水、阶地孔隙潜水 - 弱承压水分布面积约 115386.15km 2，总 补给量 1542616.8110 4 m3，可开采量 1388351.85104 m3，具有实际的开采意义；其中河 谷漫滩孔隙潜水分布面积约52350.25km 2， 总补给量1041172.75104 m3， 可开采量959916.21 10 4 m3，约占 2/3，由于河谷漫滩区靠近地表水体，该地段多以直接利用地表水为主，地 下水一般不能得以充分利用。高平原（山前台地）微孔隙裂隙潜水及残丘（山）基岩裂隙 水一般无开采意义，成为地下水资源贫乏区。平原区下部孔隙承压水及孔隙裂隙承压水具 有一定的开采意义，但其资源量尚难以说清。 我省内山丘区地下水类型主要为山间河谷孔隙水与基岩裂隙水。山间河谷孔隙水具有 实际的开采意义，可以作为局部供水水源。基岩裂隙水除在局部发育的构造裂隙富水带具 有一定的开采意义外， 一般无开采价值； 虽然计算的山丘区地下水资源量为 137.5110 8 m3， 但其中河川基流量达 122.2910 8m3，占 89，它已经完全成为地表水的一部分，并以地表 水的形式排出区外，作为地下水资源量无可利用性，因此成为地下水资源贫乏区。 4.2 水文地质等基础工作欠缺，对地下水资源量计算与评价精度有影响 本次工作在 120 万（局部 150 万）水文地质调查工作的基础上进一步复核了地下水 类型划分及分区；依据电子地形图及各类界线数据，采用“地理信息系统”对规划计算分 区面积进行复核，从而保证并提高了通用性基础数据的精度。但是，由于缺乏专门性的地 下水资源方面的勘察、实验、研究，现有的地下水动态监测资料的可利用性低，致使计算 中采用的各类参数主要还是结合经验数据确定，从而专业性基础数据的精度仍维持在一般 水平。 4.3 认真进行地下水实际开采量调查迫在眉睫 目前取得的‘地下水实际开采量’调查成果非常模糊，具体表现为 ‘现状开采量’不 完整、误差大，地域上分布不确切；山丘区（基岩裂隙水）与平原区（孔隙水）未分、浅 层地下水与深层承压水分不清。由于具有开采意义的地下水类型在地域上分布的极不均一 性，这样的调查成果不能完全反映全省地下水开采的实际状况，直接影响了对地域内地下 水开采程度及开采潜力的真实了解，从而严重影响‘地域水资源配置’的合理性及可操作 性。应结合国家近、中、远期规划工作，进一步开展全面、系统的地下水资源开发利用现 状调查工作，为合理进行水资源状况分析及配置提供可靠的基础依据。 4.4 有些计算方法不成熟，不能完整、真实反映地下水资源量 大庆、齐齐哈尔、绥化、哈尔滨一带以及穆棱兴凯低平原分布孔隙承压水或孔隙裂隙 承压水，并且已经成为当地用水主要开采目的层。由于水文地质基础工作不足及计算方法 的欠缺，对承压水的层次、分布、富水性、资源储量及开发现状与可开发利用条件等始终 缺乏深入的了解，严重影响对其作出有效开发利用、合理资源配置的正确决策。 8 9 目前山丘区地下水资源量中，绝大部分是采用‘水文图分割法’计算的‘河川基流量’ 。 由于我省山丘区面积大、代表性水文站少、部分区只能采用类比法计算，使得计算精度受 到一定影响。从三水转化的观点看，这种方法计算的河川基流量虽然可以反映区内地下水 所能得到补给（或排泄）的部分能力，但就其表现形式来看已经完全成为地表水的一部分， 对于指导区内或下游区地下水的开发利用毫无实际意义，因此在总水均衡中已经将其作为 重复计算量进行了剔除。然而，又实实在在发生着的事实是广大基岩山区内每时每刻都在 开采利用地下水以满足区内人民生活及工农各业生产发展的需求，这部分实际利用着的地 下水资源量是‘水文图分割法’计算的‘河川基流量’中所无法包容的，也是目前基岩山 区地下水资源计算分析中难以考虑的。 4.5 松嫩低平原、三江低平原地下水开发利用尚有潜力 松嫩平原中部低平原孔隙潜水区面积24772.16 km 2， 计算的总补给量146611.42104m3， 可开采量 125471.3110 4m3。但是，目前区内（大庆市、齐齐哈尔市区域内）部分地段仍以 大量开采深层承压水为主，浅层地下水开发利用程度极低（仅达 20 左右） 。 三江低平原分布大厚度孔隙水含水层 （最大厚度达 300 余米） ， 赋存极其丰富的地下水。 按河谷孔隙潜水区及弱承压水区面积 39871.91 km 2、含水层平均厚度 100m、给水度 0.15 估 算，储存量可达 598010 8m3，形成巨大的地下水库，对地下水开采具有极强的调节能力。 松嫩低平原、三江低平原是我省工农业经济发展的主要地区，为了更充分的利用和有 效保护地下水资源，应进一步加强对该地区地下水资源状况及其开发利用条件的研究。 4.6 确定水资源综合开发利用方略、合理配置水资源 过去，由于水资源多家管理造成了一定的混乱和水资源的浪费，并伴生了一定的环境、 社会、经济上的问题。地表水的开发利用具有一劳永逸的特点，但涉及部门、问题多、一 次性投资大、工程周期长、见效慢；开采利用地下水投资小、见效快、对外影响少。现在， 水资源已经统一划归水利部门管理，因此急待制订地表水与地下水综合开发利用、最大限 度发挥水资源的综合作用、合理配置水资源、完全为当地国民经济建设发展服务的方针大 略。应以达到对环境影响最小、产生社会效益最大、投入成本最低、产出经济效益最高为 基准，以此确定一个地区的水资源综合开发利用方式及合理配置的优先权。 注本文 2005 年完成，曾联名发表于黑龙江水利科技 （2007.2）