吳志剛戴長雷陳 末高 帥

（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）

1 引言

本文所討論的“大興安嶺北段地區(qū)”是指由黑龍江省的齊齊哈爾市、黑河市、大興安嶺地區(qū)和內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市組成的區(qū)域。該區(qū)域位于我國黑龍江省西北部和內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部,地處中蒙俄三國邊界處。研究區(qū)處在我國最北端,是高緯度高寒地區(qū),處在中溫帶和寒溫帶,屬于溫帶季風(fēng)型氣候,多年平均氣溫低。

研究區(qū)由兩省自治區(qū)的四個地市區(qū)組成,面積達(dá)44.74萬km2,區(qū)域內(nèi)地形地貌復(fù)雜,自然資源豐富,中部隆起的大興安嶺山脈從北至南縱穿整個區(qū)域,向西緩慢過渡至呼倫貝爾高平原,向東急劇下降至松嫩平原,形成了整體以山地地貌為主的大興安嶺北段地區(qū)地貌特征,山地地貌面積占比達(dá)65%,其中占比最大的為大興安嶺山地。

國內(nèi)水文地質(zhì)調(diào)查自二十世紀(jì)五十年代開展以來,已經(jīng)有著豐富的水文地質(zhì)調(diào)查成果,在黑龍江省和內(nèi)蒙古自治區(qū)也完成了相應(yīng)的水文地質(zhì)調(diào)查工作。研究區(qū)“大興安嶺北段地區(qū)”是在兩?。ㄗ灾螀^(qū)）的四個地市（地區(qū)）,兩省（自治區(qū)）在水文地質(zhì)調(diào)查當(dāng)中的工作程度和成果會存在差異,而對于跨省區(qū)的研究區(qū)而言,需要做好區(qū)劃銜接工作,因此需要收集研究區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù),依據(jù)水文地質(zhì)學(xué)理論,按照相應(yīng)的原則與方法,對該地區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)展開探討,并對分區(qū)結(jié)果進(jìn)行歸類分析。

2 材料與方法

2.1 基礎(chǔ)資料的選擇

水文地質(zhì)分區(qū)在設(shè)計時有覆蓋范圍大和信息量多的特點,包括地表水、地下水和行政區(qū)劃的基本情況。選定底圖時,需要盡可能大地將各種要素考慮進(jìn)去,以此基礎(chǔ)上,需對顯示的地理信息規(guī)范化、準(zhǔn)確化和實用化,和使用的軟件相兼容,利于分區(qū)時參考[1]。大興安嶺北段地區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)涉及到的范圍廣、信息量多,本文以黑龍江省行政分區(qū)圖和內(nèi)蒙古自治區(qū)行政分區(qū)圖為底圖,結(jié)合研究區(qū)水文地質(zhì)條件和地形地貌等條件,將中國水文地質(zhì)圖編制原則作為參照依據(jù)使用相關(guān)的制圖軟件進(jìn)行繪制。

在繪制的過程中,首先需選定分區(qū)方法,依據(jù)各種分區(qū)方法的優(yōu)劣勢和地區(qū)資料掌握程度,選擇空間疊加法,實現(xiàn)對研究區(qū)的分區(qū)工作。確定以行政分區(qū)圖為底圖的基本思路,在此基礎(chǔ)之上,結(jié)合地表水流域和自然地貌等條件進(jìn)行一級分區(qū),并得到相應(yīng)的圖層；以次一級地貌和水文地質(zhì)條件為前提的基礎(chǔ)下,主要體現(xiàn)含水層和蓄水構(gòu)造的地下水賦存類型,并以含水層的巖性和相對富水層度為參照因素,可對研究區(qū)進(jìn)行二級分區(qū),并探究不同地區(qū)的含水層成井深度與水文地質(zhì)條件之間的異同。

2.2 分區(qū)方法

水文地質(zhì)區(qū)劃是可以反映地區(qū)水文地質(zhì)條件和特征分布規(guī)律的方法[2]。區(qū)劃是對地區(qū)進(jìn)行劃分,建立以分區(qū)圖為成果的分區(qū)方案,針對區(qū)劃要素對區(qū)域進(jìn)行合理布局。水文地質(zhì)區(qū)劃要把水文地質(zhì)特征相同的地方和相異的地方區(qū)分開來,不同地區(qū)的水文地質(zhì)條件是存在著差異的,需要以區(qū)劃目的為導(dǎo)向,明確區(qū)劃方法,將地區(qū)劃分成不同的水文地質(zhì)單元[3]。

水文地質(zhì)條件的相似性作為區(qū)劃的主要原則。在多種自然條件的共同作用下,在不同地貌的區(qū)域,水文地質(zhì)條件明顯不相同；山地和平原,在地貌上差異極大,水文地質(zhì)條件等存在著明顯的差異,同一大區(qū)具有相似性[4-5]。

為達(dá)到大興安嶺北段地區(qū)的水文地質(zhì)區(qū)劃的目的,首先對研究區(qū)地形地貌、水文地質(zhì)條件和行政區(qū)劃等因素進(jìn)行分區(qū),得到相應(yīng)的圖層,依據(jù)空間疊加方法,將得到的各個圖層進(jìn)行疊加處理,可得到多個因素的分區(qū)圖件,并可對研究區(qū)內(nèi)不同地區(qū)水文地質(zhì)條件差異與成井深度之間的關(guān)系進(jìn)行探究和總結(jié)。

首先,根據(jù)研究區(qū)內(nèi)整體地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造及地表水流域的特點作一級劃分,將該類型地區(qū)劃做5個一級類型地區(qū)。在此基礎(chǔ)上,以次一級地形地貌、地下水類型、富水性作二級分區(qū),體現(xiàn)含水層結(jié)構(gòu)和蓄水結(jié)構(gòu)的不同,進(jìn)一步劃分為20個二級類型區(qū)。

3 結(jié)果與分析

3.1 山原分區(qū)

大興安嶺北段地區(qū)地貌特征明顯,區(qū)內(nèi)主要地貌為山區(qū)和平原區(qū),山地區(qū)和平原區(qū)地貌差異大,地表徑流匯集和地下水補(bǔ)徑排條件與地形地貌關(guān)聯(lián)度較高,依據(jù)相似性與獨立性、完整性和獨立性原則,在山區(qū)和平原區(qū),地表徑流匯集區(qū)大致邊界與山原邊界線重合；其他自然條件和水文地質(zhì)條件在空間上也存在著明顯的差異,在同一區(qū)域內(nèi),水文地質(zhì)條件等因素是相似的[6-8]。

依據(jù)地形地貌和地表水流域?qū)ρ芯繀^(qū)實現(xiàn)山丘區(qū)和平原區(qū)的劃分,研究區(qū)地形地貌特征通過下載研究區(qū)的DEM（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù),將其在GIS平臺做出相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理,可以依據(jù)高程變化將研究區(qū)的地貌作初步分區(qū)；將研究區(qū)的DEM數(shù)據(jù)導(dǎo)入到GIS平臺后,使用水文分析工具中的流向功能,可得每個像元到其最陡下坡相鄰點的流向柵格；在得到流向柵格圖后,使用GIS平臺水文分析工具的地表水分水嶺功能,得到研究區(qū)的地表水一級分區(qū),結(jié)合地下水和地質(zhì)構(gòu)造則得到一級水文地質(zhì)分區(qū)。

圖3 研究區(qū)山原分區(qū)圖

從分區(qū)結(jié)果上來看,地形形貌和地質(zhì)構(gòu)造為主導(dǎo)因素的分區(qū)圖和地表水分水嶺分區(qū)圖在大體上,邊界范圍基本一致,證明在該研究區(qū)內(nèi)地表水和地下水邊界線基本保持一致,在補(bǔ)徑排條件下也保持較大的聯(lián)系,也在一定程度上說明分區(qū)結(jié)果的可靠性。在整體上,是將研究區(qū)分成了山丘區(qū)和平原區(qū)兩種類型區(qū),其中山丘區(qū)面積占總面積的65%,平原區(qū)面積占總面積的35%,平原區(qū)又分為一般平原區(qū)和高平原區(qū),其中高平原區(qū)占總面積的17%；從面積占比上來看,山丘區(qū)面積占比最高,接近于平原區(qū)面積的兩倍,單一面積最大的水文地質(zhì)單元是大興安嶺山地水文地質(zhì)區(qū)。

表1 大興安嶺北段地區(qū)一級水文地質(zhì)分區(qū)

3.2 綜合分區(qū)與成果分析

對地區(qū)水文地質(zhì)條件按照水文地質(zhì)區(qū)劃原則與方法進(jìn)行劃分,首先按照地形地貌特征等條件進(jìn)行一級分區(qū),分為5個一級類型區(qū)；然后按照地下水類型、富水性等水文地質(zhì)特征進(jìn)行二級分區(qū),分為20個二級類型區(qū)。

研究區(qū)從整體上分為山丘區(qū)和平原區(qū),山地地貌為主,占總面積的65%,其中面積占比最大的單一水文地質(zhì)區(qū)是大興安嶺山地水文地質(zhì)區(qū),占比高達(dá)60%,最小的是遜河平原水文地質(zhì)區(qū),僅占比2.4%；山丘區(qū)地下水量分布不均衡,在本文中并未做富水性等級和成井深度方面的描述,在平原區(qū)和高原區(qū)部分,對含水層各類特性指標(biāo)進(jìn)行表述和分析,在河谷平原區(qū),地下水埋深較潛,含水層巖性多以砂礫石為主,為地下水的賦存提供良好的地質(zhì)條件；富水性較好的區(qū)域在河谷平遠(yuǎn)處,成井深度也以淺井為主,在富水性一般的坡地和山前臺地,一般適合中深井相結(jié)合的方式；富水性豐富的二級區(qū)僅有一個嫩江河谷平原區(qū),富水性一般的二級區(qū)有3 個,豐富的有3 個,平原區(qū)其余的為貧乏、中等區(qū)8 個,1 個不均衡區(qū)是五大連池玄武巖層區(qū)。

圖4 大興安嶺北段地區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)

表2 大興安嶺北段地區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)

續(xù)表2

4 結(jié)論

（1）依據(jù)研究區(qū)地形地貌、構(gòu)造單元和地表水流系,將研究區(qū)做一級分區(qū),分為平原區(qū)和山丘區(qū)兩種類型區(qū),其中平原區(qū)有一般平原區(qū)和高原區(qū)；分成松嫩平原水文地質(zhì)區(qū)、呼倫貝爾高原水文地質(zhì)區(qū)、遜河平原水文地質(zhì)區(qū)、大興安嶺山地水文地質(zhì)區(qū)和小興安嶺水文地質(zhì)區(qū),共計5 個一級類型區(qū)；山丘區(qū)依據(jù)次一級地貌和蓄水構(gòu)造單元進(jìn)行二級分區(qū),平原區(qū)依據(jù)次一級地貌和含水層類型和分布進(jìn)行二級分區(qū),研究區(qū)共計劃分為20 個二級類型區(qū)。

（2）從富水性等級上看,平原區(qū)富水性要好于山丘區(qū),其中,極豐富區(qū)1 個,豐富區(qū)3 個,中等區(qū)4 個,一般區(qū)3 個,貧乏區(qū)4 個；平原區(qū)富水性等級為極豐富的面積占比為2%,平原區(qū)富水性中等的面積占比達(dá)12.1%；成井深度和地區(qū)的含水層富水性和地下水埋深有關(guān),在河谷平原地區(qū),水量豐富,一般以淺井為主,坡地和山前臺地區(qū)以中深井相結(jié)合的方式。

（3）在山丘區(qū)地下水類型主要以基巖裂隙水為主,水量分布及其不均衡,在山間河谷地帶水量相對較大,靠近坡頂?shù)貐^(qū),水量相對較?。黄皆瓍^(qū)和高原區(qū)地下水類型主要以松散巖類孔隙水為主,總體上富水性較好,在河谷漫灘地帶,富水性好,單井涌水量大,適宜淺井。