三江平原地下水位变化及地面沉降分析

赵子龙，金有，韩雪，马大男(．黑龙江科技大学，黑龙江哈尔滨 500;．双城市水利勘测设计队，黑龙江哈尔滨 5000)

三江平原位于黑龙江省东北部，位于47°11'30″～48°21'25″N，129°46'42″～134°45'20″E，总面积 108 800 km2［1］。三江平原在开发初期，地下水动态变化没有引起人们的足够重视，基本处于较为原始的状态，地下水开采量较少。但是，在20世纪90年代后，由于井灌水稻生产抽取大量的地下水，地下水进入大规模开采阶段，出现了水位区域性下降，年平均降速0．5～1．0 m，局部地区2．2 ～2．8 m。如2000 年的地下水位同20世纪80年代中期相比，浓江一带地区地下水位埋深由6～8 m降至16～29 m;局部地区如前哨农场25队地下水位降至25 m;二级阶地区地下水位埋深由4～6 m降至8～15 m;一级阶地区地下水位埋深由2～3 m降至3．50～6．95 m。有些局部地区由于开采井密度过大，超量开采地下水，导致形成大面积扩展性降落漏斗［3］。

随着三江平原区域社会、经济的迅速发展，国民经济各部门、各行业对水资源的需求量越来越大，对水环境的保护要求越来越迫切［4］。由于多年水利发展的滞后和水利工程建设的薄弱，该区水资源供需矛盾突出，导致平原区内地下水水位急剧下降，出现地面沉降等现象。对三江平原地下水开采引起地面沉降进行研究，并指导三江平原合理开采和优化利用地下水，可带来重大的社会和经济效益，同时可供其他区域研究开采地下水引起地面沉降时参考应用。因此，对三江平原水资源开发利用导致地面沉降的研究，具有重要的现实意义。

1 研究区概况

1．1 地形地貌 三江平原的地貌广阔低平，径流缓慢，洪峰突发的河流，以及季节性冻融的粘重土质，促使地表长期过湿，积水过多，形成大面积沼泽水体和沼泽化植被、土壤，构成了独特的沼泽景观。沼泽与沼泽化土地面积约240万hm2，是我国最大的沼泽分布区。

1．2 地质特征 三江平原是新华夏构造体系第二隆起带北端的一个拗陷带，在大地构造上属同江内陆断陷。它是在前古生代变质岩、古生代和中生代沉积岩组成的基底上，经第三纪拗陷(断陷)而形成的盆地。

1．3 水文地质条件 在漫长的地质历史时期，经历了地壳运动和相应的外动力地质作用，形成了北西、南西环山，中间平原广泛分布，残山丘陵散立其间的总体构造格局。从而决定了区内第四系松散岩类孔隙水广泛分布，基岩裂隙水分布于低山丘陵区，第三系碎屑岩裂隙孔隙水埋藏于第四系之下这一基本水文地质特征。广大的平原区，在第四纪地质时期沉积了大厚度以砂砾石为主的松散沉积物，赋存了丰富的第四系松散岩类裂隙水。地下水类型以潜水为主，但由于局部表层粘性土厚度变大，使地下水微具承压性。第四系砂砾石孔隙潜水和孔隙弱承压水之间，除大气降水的补给强度和水力性质有所差异而外，其他水文地质特征基本相同，具有含水层厚度大，结构单一，分布稳定，单井涌水量大等特点。

2 三江平原行政区划地下水位下降分析

三江平原行政区域包括佳木斯市、鹤岗市、双鸭山市、七台河市和鸡西市等所属的21个县(市)和哈尔滨市所属的依兰县，境内有52个国有农场和8个森工局。总面积约10．89万 km2，总人口862．5万人，人口密度约为79人/km2。以行政区为单位对地下水水位下降形势进行分析(图1)。

2．1 佳木斯市 佳木斯市城区于20世纪80年代初，随着工业的发展和人民生活水平的提高，大规模地开采地下水，主要开采第四系砂砾石潜水。由于集中过量的开采，引起地下水位下降，逐步形成东西两个降落中心的纺锤形降落漏斗。1995年，漏斗范围西起四合屯、东至模范村，枯水期东西长约17 km，南北宽约3 km，总面积约50 km2。其中，东部漏斗中心(二水源地)地下水位71．23 m，水位埋深8．67 m;西部漏斗中心(化学制药厂水源地)地下水位72．88 m，水位埋深8．36 m。到了1997年，枯水期漏斗面积已达57．3 km2，东部漏斗中心移至一水源地，漏斗中心地下水位70．70 m，水位埋深9．71 m;西部漏斗中心移至六水源地，水位埋深为8．70 m，漏斗中心地下水位71．69 m，平均下降8 m左右。另外，一些农场由于大面积的旱田改造成水田，大量地抽取地下水，地下水位迅速下降。1997年开采区最大水位埋深达11．47 m，年水位变幅4．12 m，已导致周围地区的居民自备水井取不上水来。这些水田井灌区如长期大量开采地下水，将产生降落漏斗，影响农田灌溉和富锦地区居民的生活用水，并造成整个开采区域的环境恶化。

2．2 鹤岗市 由于鹤岗市煤炭含水层的疏干和大量的自备井超量开采地下水，导致了以矿区为中心不同程度的地面沉降现象，其中，最严重的地面沉降造成深度为30 m的地面塌陷，塌陷区总面积为37．72 km2，最大开裂宽度为3 m［5］。在地面沉降区，因为煤层长期地对地下水进行疏干，从而使得地下水位明显下降，并且出现涌水衰减，导致沉降区周围地下水严重缺乏［6］。

2．3 双鸭山市 双鸭山市是黑龙江省重要产煤基地，多年来由于煤矿生产大量疏干地下水，造成了以矿区为中心范围不等的地面塌陷，至1997年塌陷面积已达4．34 km2，其中四方台矿塌陷面积0．46 km2，宝山矿塌陷面积0．14 km2，七星矿塌陷面积0．76 km2，集贤矿塌陷面积2．98 km2。受矿区疏干地下水的影响，双鸭山市区第四系浅层地下水开发潜力明显减少。市政水源地原有11眼井，开采深度为25～35 m，开采后水位埋深达15～20 m，地下水位大幅度下降，年平均水位下降1 m左右，单井涌水量逐渐减至500 m3/d左右，第四系浅层地下水已没有开发潜力，该水源地于1996年停用。在啤酒厂一带及向阳小区周围局部出现降落漏斗，单井涌水量逐年减少。

2．4 七台河市 七台河市经济发展主要以煤炭生产为主，原煤开采量已超过1 500万t，造成每年疏干地下水2 900万t。由于大量的地下水被疏干排走，致使位处主要采煤区的新兴区、茄子河区、桃山区的局部地区出现了地下水超采现象，形成了地下水降落漏斗。据1997年统计，新兴区的新兴矿、新建矿疏干区面积已达11．8 km2，桃山区的桃山矿疏干区面积近2．2 km2，茄子河区的北岗矿、茄子河煤矿、富强矿、龙湖矿等疏干面积近9．6 km2。上述疏干区均已成为深层水超采区。由于煤矿疏干区的过量开采，导致地下水位下降，其中新兴区最为严重，最深处可达500 m，造成水量不足和部分机(电)井报废［7］。部分农田由于失去了水源而无法灌溉，部分工矿由于没有水源而导致被迫停产，部分预期建设的厂矿停建，极大程度上影响了七台河市的经济发展和人们的生活。

2．5 鸡西市 在鸡西市城区，由于地下水超采已经形成了两个降落漏斗，浅层地下水超采量达128．7万m3，超采系数达1．25，水位最大降深达55 m，城区地下水位下降1．2～2．0 m。城区鸡西发电厂、自来水厂在1995年发生多处地面塌陷及护坡滑塌，经质检部门鉴定，是由于过量开采地下水造成的。同年修建北环穆棱河桥，出现墩位位移，桥面报废重大事故，经确认主要原因也是地下水超采。市区多起建筑物裂纹事故也属于地下水超采造成的。

3 对策建议

(1)大力开展“引松补挠”项目，将松花江中的水引入挠力河流域，对挠力河流域的水资源进行补给，从而有效治理饶河流域的地面沉降等相关问题。

(2)对农田灌区要进行“水资源论证”。通过水文地质勘察，确定地下水水位，计算地下水资源量，通过计算论证得到合理的开采量和开采方案。对于布井不合理的灌溉工程，要进行重新规划，根据合理的布井方案布井，保护地下水资源，杜绝地下水超采现象。根据城市水资源规划，以开采浅层地下水为主，严格控制深层水的开采;兴建新水源，增加供水量，逐步取消自备井，达到统一开采，统一供水;严格执行取水计量制度，节约用水，提高企业用水的重复利用率，使城市地下水位逐渐回升，漏斗面积逐渐缩小。

(3)建立健全监测机构，统一管理，增加经费投入，尽快解决监测系统覆盖面过小的问题;区域性动态监测井网的布局及观测井结构，应考虑区域水文地质条件和含水层结构，分别设置基本观测井及一般观测井。需合理布设观测井，以便及时反映地下水的动态变化和水质情况。

(4)通过研究得到节约水资源的灌溉技术，提高灌溉水的利用率，从而节约水资源。推广高效节水灌溉工程，增加粮食产量。

［1］扈静．三江平原湿地水生态系统健康指标体系研究［D］．哈尔滨:东北林业大学，2012．

［2］刘贵花．三江平原挠力河流域水文要素变化特征及其影响研究［D］．长春:中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)，2013．

［3］姜秋香．三江平原水土资源承载力评价及其可持续利用动态仿真研究［D］．哈尔滨:东北农业大学，2011．

［4］任守德．基于宏微观尺度的三江平原农业水土资源承载力研究［D］．哈尔滨:东北农业大学，2011．

［5］于向阳，侯凤，尹喜霖，等．鹤岗市区水资源开发利用存在问题及其措施［J］．水利科技与经济，2003(3):222 －224．

［6］周连梅，张凤华，周淑英．鹤岗市地下水资源开发利用现状及存在问题浅析［J］．黑龙江水利科技，2008(5):106．

［7］陈凤全，李岩峰，王玉荣．七台河市水利发展总体思路［J］．黑龙江水利科技，2006(4):152－153．