尉意茹，李治軍，戴長雷，常曉峰

(1.黑龍江大學(xué)寒區(qū)地下水研究所，哈爾濱 150080；2.黑龍江大學(xué)水利電力學(xué)院，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，哈爾濱 150080)

空間區(qū)劃分析是地下水資源評價(jià)的基礎(chǔ)之一，通過區(qū)劃來研究地下水資源無疑是一種重要的手段。而水資源對作為我國重要的大型商品糧基地和畜牧業(yè)基地的松嫩平原是一種戰(zhàn)略性的資源，地下水在水資源中又占很大的比重，不但是松嫩平原人們生產(chǎn)生活依賴的自然資源，也是維系生態(tài)環(huán)境的重要保障，更是推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會進(jìn)步的重要支撐要素[1]。近年來，相關(guān)學(xué)者做了一系列的研究，廖資生、林學(xué)鈺按地下水流場和地貌對松嫩平原地下水進(jìn)行了區(qū)劃[2]；楊湘奎通過同位素技術(shù)對松嫩平原地下水補(bǔ)給機(jī)制進(jìn)行了研究[3]；唐金平、萬哲慧等通過貝葉斯模型對地下水資源、地表水資源進(jìn)行評價(jià)[4,5]；馮艷如、肖鴻等研究了地表水與地下水耦合模型開發(fā)與驗(yàn)證[6]；徐羽、Kristine T.等研究了水資源與城鎮(zhèn)之間的關(guān)系[7-9]。本文根據(jù)上述研究基礎(chǔ)，再結(jié)合松嫩平原實(shí)況，分別耦合地表水和行政區(qū)對地下水進(jìn)行分區(qū)，為松嫩平原地下水資源評價(jià)提供基礎(chǔ)，從而更好地開發(fā)利用地下水資源。

1 區(qū)劃原則與依據(jù)

1.1 區(qū)劃原則

自然區(qū)劃的主要任務(wù)是通過對研究區(qū)域分化，建立以區(qū)劃圖形式表示的區(qū)劃方案，從而便于對區(qū)域進(jìn)行管理[6]。區(qū)域在地理位置、高度及其他地理因素上的不同會形成獨(dú)特的區(qū)域特征，區(qū)域特征因素間的聯(lián)系與區(qū)別是進(jìn)行區(qū)域分化的主要考慮方向[10]，而進(jìn)行區(qū)域劃分時(shí)主導(dǎo)因素可以是單個(gè)的也可以是多個(gè)因素組合的形式[11]。其主要原則有3類：主導(dǎo)因素原則；綜合性原則；適當(dāng)考慮行政區(qū)劃原則。在松嫩平原的地下水資源進(jìn)行區(qū)劃分析時(shí)綜合考慮3種原則，并根據(jù)區(qū)劃目的的不同而各有側(cè)重。

1.2 區(qū)劃依據(jù)

1.2.1 地下水劃分依據(jù)

地下水資源受地質(zhì)等多種因素影響，是一個(gè)由多因子構(gòu)成的多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，在地下水環(huán)境中，影響水資源的因素很多，正確分析影響因素的特征信息以及各因素之間的相互作用，才能得到較為可靠的綜合分析結(jié)果[12]。進(jìn)行地下水區(qū)劃分析無疑是一種行之有效的方法，結(jié)合地形地貌特征、主要開采含水層、水化學(xué)類型、水質(zhì)特征4個(gè)因子間的相互影響作用，將松嫩平原的地下水資源劃分為松花江高平原，嫩江高平原，大興安嶺山前平原，中央低平原，松花江、嫩江干流五個(gè)地下水亞系統(tǒng)。

1.2.2 地表水劃分依據(jù)

地表水劃分依據(jù)的是松嫩平原內(nèi)的水系。松嫩平原主要的地表水系有嫩江、松花江主干流、第二松花江和內(nèi)流區(qū)，根據(jù)水系的流量和所處的地理位置將松嫩平原劃分為嫩江主干流流域、訥謨爾河流域、烏裕爾河流域、洮兒河流域、松花江主干流流域、拉林河流域、呼蘭河流域、第二松花江以及中央內(nèi)流區(qū)、霍林河流域10個(gè)流域區(qū)[13]。

1.2.3 行政劃分依據(jù)

松嫩平原地跨黑龍江 、吉林和內(nèi)蒙古自治區(qū)，總?cè)丝诩s1 141萬人 。行政區(qū)劃主要分為13個(gè)二級行政區(qū)域，主要包括黑龍江省的齊齊哈爾市、大慶市、綏化市和黑河市、伊春市、哈爾濱市的部分地區(qū)；吉林省的白城市、松原市以及長春市、吉林市、四平市的部分地區(qū)；內(nèi)蒙古自治區(qū)的呼倫貝爾市、興安盟的部分地區(qū)。

2 疊加地表水的地下水區(qū)劃

地表水和地下水之間存在著水量、化學(xué)物質(zhì)、能量等的交換，影響著區(qū)域水資源的形成和結(jié)構(gòu)特征。研究地下水和地表水之間的關(guān)系，對于評價(jià)水資源量，進(jìn)行地下水合理開發(fā)利用都具有十分重要的作用[14,15]。因此進(jìn)行地下水和地表水耦合區(qū)劃研究就具有十分重要的意義。通過在松嫩平原地下水五個(gè)亞系統(tǒng)分區(qū)的基礎(chǔ)上，疊加區(qū)域地表水系流域分區(qū)，得地下水和地表水耦合圖，其示意圖如圖1所示。

將松嫩平原地下水與地表水進(jìn)行耦合，共得到20個(gè)分區(qū)，如表1所示?？梢钥闯龅乇硭畬Φ叵滤姆謪^(qū)影響很大，通過地表水和地下水的相互補(bǔ)給，使得地下水和地表水分區(qū)的很多區(qū)域相互重合。訥謨爾河、烏裕爾河聯(lián)合流域基本上與嫩江高平原地下水亞系統(tǒng)重合；中央低平原地下水亞系統(tǒng)包含全部的內(nèi)流區(qū)域。

表1 松嫩平原地下水和地表水耦合分區(qū)

地表水與地下水相互作用極其復(fù)雜，他們水量之間相互補(bǔ)給，若只根據(jù)地下水相關(guān)要素就對松嫩平原地下水進(jìn)行區(qū)劃研究，明顯會存在較大的誤差，而且單純地下水要素分區(qū)得的子區(qū)域面積大，這些都不方便進(jìn)行地下水資源的研究[16,17]。但是通過對地下水和地表水的進(jìn)行耦合分析，隨著耦合模型的可視化交互界面的確定就使得研究變得簡單，從而方便計(jì)算地下水資源量，預(yù)測和規(guī)劃地下水可允許開采量，為地下水評價(jià)提供依據(jù)[18]。

3 疊加地表水和行政分區(qū)的地下水區(qū)劃

行政區(qū)域與生態(tài)環(huán)境之間存在著相互作用、交互耦合的關(guān)系，水資源是流域發(fā)展最基本的約束條件，采用單一指標(biāo)無法真實(shí)反映系統(tǒng)間的內(nèi)在耦合機(jī)制與規(guī)律[19]。通過水資源對行政發(fā)展的約束性和行政單位對水資源的控制性，由兩者間的相互作用，能使我們加強(qiáng)流域水資源綜合管理[20]，因此進(jìn)行行政與水資源環(huán)境之間的耦合具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。通過在地下水和地表水耦合基礎(chǔ)上疊加行政因素，繪制松嫩平原的地下水、地表水、行政耦合圖，其示意圖如圖2所示。

圖2 松嫩平原行政、地表水與地下水三因素耦合區(qū)劃

將松嫩平原的行政、地表水、地下水三因素進(jìn)行疊加分析，共得到43個(gè)分區(qū)，如表2所示?？煽闯鏊苫ń?、嫩江干流地下水亞系統(tǒng)，嫩江高平原地下水亞系統(tǒng)和大興安嶺山前平原地下水亞系統(tǒng)內(nèi)分區(qū)最為復(fù)雜，代表在這些區(qū)域內(nèi)水系復(fù)雜，行政區(qū)集中。

表2 松嫩平原地下水、地表水和行政分區(qū)

續(xù)表2 松嫩平原地下水、地表水和行政分區(qū)

行政區(qū)劃不但方便對區(qū)域的管理，而且通過行政區(qū)內(nèi)管理者的政策、設(shè)備資源、人力資源等的實(shí)施和分配都會為行政區(qū)域內(nèi)各種自然資源的研究變得容易[21]。在地下水、地表水耦合基礎(chǔ)上再疊加行政因素就可充分發(fā)揮行政優(yōu)勢對水資源評價(jià)的作用。通過松嫩平原區(qū)域內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)可以為研究地下水資源提供降雨量、地表水流量、地下水入滲量等數(shù)據(jù)和信息。而且通過行政管理者的規(guī)劃和政策等，也方便對松嫩平原的地下水資源進(jìn)行管理，控制地下水開采量，防治地下水污染，對松嫩平原的發(fā)展規(guī)劃具有實(shí)際的意義。

4 結(jié)果與討論

地下水資源量評價(jià)的基礎(chǔ)主要包括數(shù)據(jù)處理和空間區(qū)劃兩方面，對松嫩平原進(jìn)行區(qū)劃分析是從空間方面來進(jìn)行研究，是其地下水資源量評價(jià)的基礎(chǔ)。

(1)區(qū)劃的原則主要分為主導(dǎo)因素、綜合性和適當(dāng)考慮行政區(qū)劃3種原則。根據(jù)不同的依據(jù)將松嫩平原地下水劃分為5個(gè)亞系統(tǒng)、地表水劃分為10個(gè)流域區(qū)、行政劃分為13個(gè)二級行政區(qū)。

(2)地下水疊加地表水后，耦合分析，共得到20個(gè)分區(qū)。便于整合流域和地下水間的分界線，便于進(jìn)行松嫩平原的地下水和地表水相互作用研究，更為準(zhǔn)確計(jì)算地下水資源補(bǔ)給量和對地下水資源進(jìn)行評價(jià)提供基礎(chǔ)。

(3)將松嫩平原的行政、地表水、地下水三因素進(jìn)行疊加分析，共得到43個(gè)分區(qū)。為地下水資源量計(jì)算提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支持，并且利于管理。