大庆市地下水动态特征分析

朱 巍，唐 雯，张梅桂

(1.中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110034;2.辽宁省地质环境监测总站，辽宁沈阳 110034)

大庆市地下水动态特征分析

朱 巍1，唐 雯2，张梅桂1

(1.中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110034;2.辽宁省地质环境监测总站，辽宁沈阳 110034)

依据大庆市的水文地质条件及地下水观测资料，对其地下水动态类型及典型水位动态过程曲线分析的基础上，讨论潜水、承压水和地下水水位多年动态变化特征，为大庆市地下水资源的保护、合理利用及经济的可持续发展提供科学依据。

大庆市;地下水;动态特征

大庆市位于松嫩平原中部，黑龙江省西部，市辖五区四县。中心城区包括萨尔图、龙凤、让胡路区大部、红岗区北部，面积约2 000 km2。

大庆地处中纬度欧亚大陆东岸，属中温带半湿润、半干旱季风气候。多年平均气温2.2℃，最低气温－39.2℃，最高气温39.8℃。多年平均降水量为420 mm，最大降水量为664 mm，最小降水量213 mm。年内降水量分配不均，主要集中在7～8月份，约占全年降水量的55%。多年平均水面蒸发量为1 673 mm。全市水面蒸发年内分配不均，春季蒸发量大;冬季蒸发量小。4～6月份蒸发量占全年蒸发量的48%，7～9月份蒸发量占全年蒸发量的39%(图1)。

图1 大庆市降水量、蒸发量曲线(2012年)

1 研究区地形、地貌及水文

大庆市总的地势是东北高、西南低，一般地面高程在120～160 m之间，自然坡降在1/5 000～1/3 000左右，呈缓坡状平原，局部地貌分布有起伏的河流、湖泊沼泽地、盐碱低地、江湾漫滩阶地等。地貌按其成因类型及形态特征，分为冲、湖积低平原和冲、洪积河漫滩。

大庆地处安达闭流区，区域内无江河分布，工农业及居民生活用水主要是开采地下水和外引嫩江水作为供水水源。引嫩工程建设之前，主要开采地下水，造成了比较严重的地质环境问题，70年代之后开始建设北引、中引、南引等“三引”工程，引嫩江水作为主要水源。为了解决区域排水不畅问题，先后修建了安肇新河、西部排水干渠、中央排水干渠、东部排水干渠和东二排水干渠等区域排水工程。区域内湖沼密布，宽浅，水资源丰富，但分布不均。

2 研究区水文地质概况

2.1 含水层特征及分布

松辽盆地是一个大型的中新生代陆相沉积盆地，无论从地貌上看还是从地质结构上看，都是一个良好的地表水和地下水径流盆地，水文地质钻探资料表明，大庆市有多个含水层，主要开采层为:第四系底部砂砾石含水层;泰康组砂砾石含水层;白垩系上统明水组含水层。特别是第四系泰康组和白土山组含水层都具有分布面积广，厚度大，水量丰富，水质基本上达到了油田注水、工农业及民用水质标准。

2.2 地下水化学特征

赋存在第四系粉细砂及粉土中的潜水，水化学组成成分复杂，按舒卡列夫分类，北部径流补给区主要为HCO3－Ca·Na型水，中部径流区主要HCO3－Ca;HCO3－Ca·Na型水，南部径流区为HCO3·Cl－Ca·Na;HCO3·CO3－Na及HCO3·SO4－Na·Ca型水，潜水总硬度400～500 mg/L之间，pH值大于8.0。由于第四系底部砂砾石含水层与泰康组砂砾岩含水层之间局部缺失泥岩、泥砂岩层，隔水性差，使得第四系白土山组孔隙承压水与泰康组裂隙承压水水化学特征相似，可视为一个含水体。

赋存在孔隙与裂隙中的承压水，主要以HCO3－Na.Ca型水为主。局部区域有 HCO3.SO4－Na.Ca;HCO3.CO3－Na.Ca型水，pH 为 7.2 ～8.5，铁为 0.3 ～1.25 mg/L，锰为0.108 ～1.831 mg/L，氧为 0.8 ～1.2 mg/L。白垩系明水组是长垣东部及肇源北部主要的开采目的层，其化学类型为HCO3－Na水，HCO3.CO3－Na.Ca型水，pH 为7.3 ～8.4，铁为0.2 ～0.6 mg/L，锰为 0.011 ～1.86 mg/L，氟为 0.1 ～0.84 mg/L。

3 地下水循环及地下水动态特征

3.1 地下水循环条件

研究区位于松嫩平原中部低平原，是地下水汇集中心和赋存场所。地下水的补给条件决定了地下水资源的丰富程度。从区域含水层空间分布特征来看，地下水主要补给区是在区域的西部和北部，其次是东部及东南部。补给来源主要是大气降水和地面水体的入渗补给。

从区域来看，松辽盆地的西部至山前，第四系含水层大面积出露地表或上覆很薄的亚粘土、亚砂土层，新近系泰康组含水层与上覆第四系含水层之间大面积直接接触，或间隔较薄的泥质砂岩层，透水性较强;明水组含水层在明水县及克山、拜泉一带也有出露，因而可直接接受大气降水的补给，而后缓慢地以地下径流形式流入本区。

区域内分布有大庆水库、红旗水库、东湖水库等众多湖泡，这些水体除消耗于水面蒸发外，大部分渗入地下，补给第四系潜水。除大气降水直接入渗以外，这些湖泡入渗水量构成了第四系潜水补给的主要来源。丰富的潜水资源继而又构成了下伏承压含水层地下水的重要补给来源。

3.1.1 地下水的径流特征

由于受构造格局及地貌形态的控制和影响，地下水由盆地北部边缘的山前和高平原地区，向中低平原径流;在整个松嫩平原区，地下水总体径流方向是由北向南，且径流条件良好。

区域地下水的径流方向在不同层位和不同地区有所不同。大庆长垣以西地区，泰康组含水层地下水资源历经40年的大量集中开采，已形成了1 400多km2的相对稳定的地下水漏斗，其中心水位较开采初期的原始水位下降了近40 m。因此，在这一区域内，目前的地下水径流方向均由四周指向漏斗中心。在大庆长垣以东地区，明水组上下两段含水层是该区供水的主要层位。区域水位下降较大，在大庆区域内已经形成了1 300多km2降落漏斗。由于人工流场的形成，改变了地下水的天然径流状态，地下水径流总体上是由南向北。

3.1.2 地下水的排泄特征

目前，区域内地下水排泄方式主要有三个方面，首先是人工开采，其次是潜水蒸发，第三是含水层的侧向径流。

1)人工开采

由于大庆是处于地表径流的闭流区，区域内无江无河，油田开采初期主要以开采地下水作为城市生活、工业生产主要的供水水源，地下水人工开采主要集中于大庆长垣两侧地区，且西侧地区开采量远大于东侧。调查统计表明，目前大庆地区已建成大中小各类水源地100多座，总开采量约4×108m3/a。

2)潜水蒸发

区域内属半干旱季风气候区，气候干燥，多风少雨，蒸发强度大，故有大量潜水消耗于大气蒸发作用。

3)侧向地下径流

区域内地下水通过径流，一部分排泄于嫩江下游和松花江;一部分通过同一含水层继续向南径流;还有一部分通过垂向越流或含水层的直接接触，补给另一个含水层。

3.2 地下水动态

3.2.1 地下水动态演化

从20世纪60年代大规模开发开始，大庆市地下水开采量逐年增加，主要开采层位为第四系白土山组砂砾石含水层及泰康组中粗砂含水层;1960年－1975年地下水水位急剧下降，西水源观测孔由最初的地面以下9.1 m下降到27.5 m，地下水降落漏斗雏形已经形成，漏斗中心位于西水源－让胡路水源一线;1975年～1985年由于前进水源建成，漏斗区中心区水位持续下降，西水源地下水埋深下降到了33.8 m。同时，漏斗范围也进一步扩大，向南扩展至杏二水源。漏斗中心区也由西水源－让胡路水源移至前进水源地区。

1985年－1995年，这一时段独立屯水源投产，地下水开采量不断增加，水位快速下降。西水源水位埋深下降到了38.4 m，地下水漏斗中心转移至前进水源－独立屯水源;1995年－2005年，由于地下水漏斗引发地质环境问题受到重视，地下水开采量被控制，地下水位得到相应的回升，2005年－2008年地下水继续缓慢回升，2008年－2009年地下水基本保持稳定。

3.2.2 地下水动态特征及其影响因素

地下水的动态变化是多种因素综合影响的结果，影响因素主要有气象、水文、人为活动、地形地貌以及地质和水文地质等。调查区位于松嫩低平原，基本动态类型主要有，降水渗入－蒸发型、开采－径流型。

1)降水渗入－蒸发型

研究区潜水水位埋深较浅，受气候变化影响较大，春季干旱少雨，蒸发作用强烈，地下水位下降迅速，枯水期出现在4～5月份，持续时间较短。到6月份以后开始接受降水补给，地下水开始迅速回升。8～10月份出现丰水期，因地势平坦低洼，地下水径流缓慢，丰水期持续时间较长(图2)。

图2 大庆市让胡路区地下水位动态曲线图

2)开采－径流型

研究区深层承压水含水层作为主要供水层位，长期过量开采形成了较大的地下水漏斗，近年来，由于加大了地下水保护力度，地下水漏斗保持稳定，基本实现了采补平衡。地下水动态类型呈开采－径流型，在用水量高峰期地下水位迅速下降，造成了开采区地下水与周边及上下层地下水的水头差增大，水力梯度升高，形成了越流补给及侧向径流补给，由此地下水逐渐回升。地下水位随开采量增加而迅速降低，但是由于地下水补给条件较差，水位回升较慢(图3)。

图3 2009年大庆市喇嘛甸镇泰康组承压水动态曲线变化图(H080)

4 结语

在巨大的人为开采量作用下，大庆市地下水环境发生显著变化，地下水天然流场发生了改变，大规模的地下水漏斗成为大庆市地下水动态变化的重点。人为开采量直接作用于地下水动态变化，气温及降水量的变化推动了区域气候的干旱化，并对地下水环境带来负效应。地下水位下降主要危害生态环境，破坏地下水均衡，影响部分居民生活用水，并可能引起地面沉降，间接导致建筑物破坏，鉴于此，应合理规划，科学管理水资源，实现水资源的可持续开发利用。

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P641.74

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1004－1184(2013)05－0068－02

2013-04-17

朱巍(1979-)，男，辽宁沈阳人，工程师，在读博士，研究方向:地下水科学。