慕　山，于翠玲

(大慶市水利規(guī)劃設(shè)計研究院，黑龍江 大慶 163311)

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大慶市承壓地下水動態(tài)變化特征及其控制對策

慕山，于翠玲

(大慶市水利規(guī)劃設(shè)計研究院，黑龍江 大慶 163311)

摘要：根據(jù)大慶市深層地下水開采量及埋深等數(shù)據(jù)資料，分析了大慶市深層地下水動態(tài)變化規(guī)律，總結(jié)了近幾年地下水開發(fā)利用情況,分析了降水量、蒸發(fā)量、工農(nóng)業(yè)開采量及生活用水量等影響因素對深層地下水埋深的影響程度，提出了措施和建議，其目的是為合理布局開采井位置和制定完善的水資源調(diào)控方案提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：承壓地下水；含水層；開發(fā)利用；動態(tài)特征；控制對策

1區(qū)域基本概況

大慶市位于黑龍江省西部，松嫩平原中部，轄5區(qū)和4縣58個鄉(xiāng)鎮(zhèn)12個林牧場。幅員面積21 219 km2，占全省總面積的4.7%，其中市區(qū)面積5 107 km2。

大慶市地處松嫩平原，全市總的地勢為東北高、西南低，地形平坦，一般地面高程在120～160m，自然坡降在1/5000～1/3000左右，地貌呈緩坡狀，局部地貌分布有起伏的沙丘、湖泊、沼澤、濕地、鹽堿低洼地等構(gòu)成了本區(qū)地形地貌的基本特征。

大慶市地處中緯度歐亞大陸東岸，屬中溫帶半濕潤、半干旱季風(fēng)氣候區(qū)。四季冷暖分明。春季多風(fēng)少雨，夏季雨熱同期，秋季晴朗氣爽，冬季寒冷干燥。多年平均氣溫2.2～4.4℃，極端最低氣溫-39.2℃，極端最高氣溫39.8℃。全市多年平均降水量420.0mm，降水量年內(nèi)分配不均。大慶市降水表現(xiàn)出明顯的季風(fēng)性特征，7—9月份降水量豐沛，占全年降水量的60%左右，區(qū)域降水年際變化存在著較明顯的豐枯交替現(xiàn)象。

2承壓地下水含水層特征

2.1承壓地下水含水層分布

大慶市位于松遼盆地的北部，是一個中新生代大型的斷拗陸相沉積盆地，地層沉積總厚度可達(dá)6 000 m以上，在漫長的地質(zhì)構(gòu)造運動作用下，使大慶地區(qū)地下巖層形成中部為隆起構(gòu)造——大慶長垣構(gòu)造，兩側(cè)為凹陷構(gòu)造——三肇凹陷和齊家古龍凹陷。經(jīng)鉆探證實：大慶市上部地層分布有第四系、第三系泰康組、大安組、依安組、晚白堊系明水組承壓地下水含水層，各組巖層中沉積有較為發(fā)育的砂礫石層、砂礫巖、中粗砂巖含水層系，其中蘊藏著豐富的地下水資源。第四系白土山組孔隙承壓含水層主要分布于大慶市的林甸縣、杜蒙縣和肇源縣；第三系泰康組砂礫巖含水層，主要分布于大慶的西部地區(qū)，呈條帶狀分布；第三系大安組砂礫巖含水層，主要分布于大慶南部的肇州縣至吉林省大安市一帶；白堊系上統(tǒng)明水組含水層，廣泛分布于區(qū)域內(nèi)。第三系泰康組承壓含水層和第四系白土山組承壓含水層，都具有分布面積廣、厚度大、水量豐富、補給源充足、易開采等特點，目前已做為大慶市地下水開采的主要目的層。

2.2承壓地下水資源開發(fā)利用

大慶市境內(nèi)無江無河，地下水資源成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市生活主要供水水源。20世紀(jì)60年代油田開發(fā)初期工業(yè)和居民生活為目的的形成集中開采，20世紀(jì)80年代初農(nóng)田灌溉、農(nóng)村生活為目的的分散開采，全市地下水總開采量僅為2.6×108m3，其中城鎮(zhèn)工業(yè)及生活用水1.63×108m3。20世紀(jì)90年代初承壓地下水開采量增加到3.8×108m3，比80年代增加1.5倍。90 年代中期開始全市灌溉面積進(jìn)一步擴大，加之鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的興起，特別是油田開采進(jìn)入中后期，使地下水的開采規(guī)模更加擴大。1997年全市地下水總開采量達(dá)到5.79×108m3，為80年代承壓地下水開采量2.2倍。工業(yè)用水開采量2.35×108m3。進(jìn)入21世紀(jì)以來，由于加強地下水資源管理和大力開發(fā)地表水資源，地下水開采量在逐步下降，2003年大慶市承壓地下水開采量為5.47×108m3，2014年大慶市承壓地下水開采量為5.03×108m3。

從地下水資源50多年開發(fā)數(shù)據(jù)分析，20世紀(jì)80、90年代期間大慶市地下水開采量為高速增長時期，也是地下水供需矛盾顯現(xiàn)和加劇時期，地下水伴隨地下開采增量水位持續(xù)下降，地下水降落漏斗區(qū)和超采區(qū)及形成。到了21世紀(jì)，隨著大慶節(jié)水型社會的建成，大力開發(fā)利用地表水資源，地下水開采量基本處于下降狀態(tài)。

3承壓地下水水位動態(tài)演化特征及影響因素

3.1承壓水水位動態(tài)演化

從上世紀(jì)60年代開始，由于受石油開發(fā)的影響，大規(guī)模開發(fā)利用承壓地下水資源，從東部開采明水組含水層發(fā)展到西部開采第四系白土山組和泰康組含水層，1960—1975年由于水源地下水開采量的逐步增加，西部水位由最初的9.1m下降到25.7m，東部水位由最初噴出地表5m下降到32.0m，這一時期每個水源地水位降深所形成的單個漏斗已經(jīng)基本相連，地下水漏斗雛形基本成形；1976年到1985年由于承壓地下水開采量逐步增加，西部水位下降到29.5m，東部水位下降到33.5m，這一時期地下水漏斗基本形成，并不斷擴大，但水位下降速度緩慢；1986—1998年由于承壓地下水開采量增加較大西部水位下降到34.2m，東部水位下降到44.0m，這一時期地下水漏斗基本穩(wěn)定，水位下降速度加快；1998年到2014年西部漏斗和東部漏斗由于受地下水開采量減少的影響，水位在不斷回升，西部水位最高回升到22.2m，東部水位最高回升到38.5m。

圖1西部地區(qū)泰康組承壓水降落漏斗剖面線

3.2承壓地下水水位動變化特征及影響因素

根據(jù)區(qū)域大慶市多年承壓地下水監(jiān)測井所處的地貌單元、地質(zhì)特征，水位變化特征受區(qū)域氣象、水文、水文地質(zhì)、人文因素等等條件影響。

3.2.1降雨入滲-蒸發(fā)對水位變化影響

在漏斗區(qū)外分別選取大慶市內(nèi)潛水井和承壓水井，分析2000—2014年每年各月地下水埋深數(shù)據(jù)結(jié)果。多年平均降水量為420.0 mm，2000年年降水量為296.84 mm，為枯水年，2012年年降水量為524.8 mm，為豐水年。2000年1—5月，潛水井埋深和承壓井埋深呈增加趨勢，潛水井埋深最大值出現(xiàn)在5月；6—10月，潛水井埋深和承壓井埋深都減小，承壓井埋深最大值出現(xiàn)在11—12月，埋深變化不大。相比多年水位埋深平均值，潛水為3.55 mm，承壓水為8.35 mm，潛水井埋深下降了1.1 m，承壓井埋深下降了0.47 m。

2012年1—5月，潛水井埋深和承壓井埋深都增大，5月潛水井埋深達(dá)到最大值；6—8月，潛水井埋深持續(xù)降低，承壓水埋深持續(xù)增加，8月潛水埋深最小，承壓井埋深最大。9—12月，潛水井深逐漸增大，承壓井埋深逐漸減小。

從枯、豐水年水位變化分析，潛水井埋深和承壓井埋深都有不同程度的變化。豐水期降水大蒸發(fā)小，潛水井埋深和承壓井埋深均減小，枯水期降水小蒸發(fā)大，潛水井埋深和承壓井埋深均增大；承壓井埋深變化滯后于潛水井埋深；豐水年相對枯水年來說地下水埋深均偏低。埋深受氣候變化影響明顯，與降水量及蒸發(fā)量的相關(guān)性均較大。

3.2.2農(nóng)業(yè)灌溉對水位變化影響

主要分布在城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)承壓集中開采區(qū)外部。這一區(qū)域地下水的動態(tài)變化主要受農(nóng)業(yè)灌溉開采和氣象因素的影響。大慶市境內(nèi)無江無河，農(nóng)業(yè)灌溉主要以開采地下水作為灌溉水源，截止2014年底全市共有農(nóng)業(yè)灌溉機電井18548眼，根據(jù)地下水多年監(jiān)測資料分析可以看出，地下水水位每年在1—4月份逐漸下降，但降幅較小，到了5—6月份，由于地下水開采量加大，加上氣溫高降雨少蒸發(fā)量大，承壓地下水位的降幅也增大。每年大都在5月中旬6月中旬，出現(xiàn)年內(nèi)水位的最低值。進(jìn)入7月份后，由于降雨量的增加，蓄水工程和水田的對地下水補給，承壓地下水水位開始逐漸回升，9—10月份水位升至最高。之后水位開始緩慢回落。大慶市開采地下水近些年機電井?dāng)?shù)量見表1。

表1　深層地下水機電井?dāng)?shù)量統(tǒng)計表

3.2.3水源地集中開采發(fā)對水位變化影響

水源集中開采承壓對地下水水位的影響，主要分在城市和城鎮(zhèn)水源地集中開采區(qū)。目前大慶市承壓水集中開采區(qū)有6個，承壓水地下水集中開采區(qū)2000多km2，其中以大慶市城市地下水集中開采區(qū)為主要的開采區(qū)域。地下水主要水源地開采地下水情況見表2。

表2　大慶市地下水水源地建設(shè)統(tǒng)計表

在地下水集中開采區(qū)域內(nèi)，根據(jù)多年地下水動態(tài)監(jiān)測井?dāng)?shù)據(jù)看出，地下水位同開采初期相比均呈現(xiàn)下降趨勢，開采初期降幅較小。隨著開采量增大降幅增大。大慶市區(qū)地下水由于集中開采，在長垣東西兩側(cè)已經(jīng)形成了地下水降落漏斗，漏斗規(guī)模和水位變化與開采量呈正相關(guān)，承壓水位最大埋深基本出現(xiàn)在7—10月份。西部漏斗區(qū)水位埋深逐年增大，1975年水位埋深20.18m，最大埋深出現(xiàn)在1995年，水位埋深35.94m(前進(jìn)水源)，平均年下降0.78m，2000年以來科學(xué)開發(fā)利用地下水資源，水位逐步在回升，2014年水位埋深24.13m，平均年上升0.59m；東部漏斗區(qū)由原始噴出地表從1970—1996年水位下降由21.9m下降到37.5m，平均年下降0.62m，從1996—2000年水位下降由37.9m下降到48.3m，平均年下降2.08m，2000年至今，地下水位開始緩慢回升。

依據(jù)多年的地下水監(jiān)測資料分析，可以看出，區(qū)域內(nèi)地下水水位與區(qū)域近年開采量的加大及降雨量的多少有著密切的關(guān)系。大慶市區(qū)域內(nèi)承壓地下水水位總體呈下降趨勢，隨著農(nóng)村種植結(jié)構(gòu)改善，農(nóng)村的需水量也日益加大，對地下水的開采量增大，因此造成地下水水位的逐步下降，隨著生活水平的不斷提高和城鎮(zhèn)化規(guī)模的不斷擴大，城鎮(zhèn)水源地集中開采區(qū)水位也會逐步下降。而大慶市區(qū)由于大力開發(fā)利用地表水，科學(xué)開發(fā)利用地下水，集中開采水源地下水開采量逐步減少，地下水水位逐步在恢復(fù)。

圖2　前進(jìn)水源年度開采量與水位變化關(guān)系圖

圖3　西部漏斗區(qū)水位與開采量關(guān)系圖

4控制對策與措施

1)發(fā)展節(jié)水型工業(yè)和農(nóng)業(yè)，建設(shè)節(jié)水型社會。節(jié)約用水是節(jié)約水資源的有效途徑，要將行政手段與經(jīng)濟手段有機結(jié)合起來，采取有效措施將大慶市建成節(jié)水型社會。

2)國民經(jīng)濟發(fā)展要注重產(chǎn)業(yè)布局的合理性，充分考慮當(dāng)?shù)氐乃Y源情況，避免盲目建設(shè)造成的區(qū)域水資源失衡。

3)漏斗區(qū)經(jīng)過近幾年的限量開采已經(jīng)收到了明顯的效果，承壓地下水水位有明顯的回升趨勢，應(yīng)繼續(xù)加大管理力度，制定合理的水資源開發(fā)方案，科學(xué)調(diào)配地表水和地下水。特別是漏斗區(qū)要結(jié)合地質(zhì)條件和資源量，調(diào)整地下水源的開采方案，達(dá)到水位回升的目的，使有限的水資源發(fā)揮出最大的效益。

4)繼續(xù)加強和完善對地下水資源的動態(tài)監(jiān)測工作，合理布置監(jiān)測井，及時準(zhǔn)確地掌握地下水資源的量、質(zhì)等動態(tài)變化，為地下水資源的合理開發(fā)利用提供依據(jù)。

5)運用經(jīng)濟杠桿和價值規(guī)律理論，制定合理的水價，調(diào)節(jié)用水量的需求。提高工業(yè)用水重復(fù)利用率，大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)，推廣先進(jìn)的生產(chǎn)和生活器具，加強污水處理力度，實施污水資源化。

6)走科學(xué)治水之路，推動水資源管理信息化建設(shè)。大慶建市20年來，堅持依靠科技進(jìn)步，實施科學(xué)治水，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)安全得到保障,但是隨著大慶市社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，必須有現(xiàn)代化水資源管理作保障，及時準(zhǔn)確地提供水量水質(zhì)信息、水工程信息和水環(huán)境信息等水資源信息，以科技創(chuàng)新為動力，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展。

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文章編號：1007-7596(2016)04-0136-04

[收稿日期]2016-03-28

[作者簡介]慕山(1964-)，男，吉林德惠人，大慶市水利規(guī)劃設(shè)計院院長，教授級高工，本刊編委；從事水文地質(zhì)、水資源監(jiān)測、水資源配置、水環(huán)境治理、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉等，大慶市專家委員會委員，水利部水資源論證報告評審專家，參與完成國家“863”重大項目一項，獲省部級科技進(jìn)步二等獎2項，獲黑龍江省優(yōu)秀工程咨詢成果一等獎2項；于翠玲(1975-)，女，黑龍江訥河人，大慶市水利規(guī)劃設(shè)計院設(shè)計分院院長，高級工程師，從事水文水資源、供水排水、水資源管理、水資源開發(fā)利用等。

中圖分類號：TV211.1+2

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