松嫩平原地下水资源评价区划分析

2019-06-24尉意茹李治军戴长雷常晓峰

节水灌溉 2019年6期

尉意茹，李治军，戴长雷，常晓峰

(1.黑龙江大学寒区地下水研究所，哈尔滨 150080；2.黑龙江大学水利电力学院，哈尔滨 150080；3.黑龙江大学中俄寒区水文和水利工程联合实验室，哈尔滨 150080)

空间区划分析是地下水资源评价的基础之一，通过区划来研究地下水资源无疑是一种重要的手段。而水资源对作为我国重要的大型商品粮基地和畜牧业基地的松嫩平原是一种战略性的资源，地下水在水资源中又占很大的比重，不但是松嫩平原人们生产生活依赖的自然资源，也是维系生态环境的重要保障，更是推动经济发展与社会进步的重要支撑要素[1]。近年来，相关学者做了一系列的研究，廖资生、林学钰按地下水流场和地貌对松嫩平原地下水进行了区划[2]；杨湘奎通过同位素技术对松嫩平原地下水补给机制进行了研究[3]；唐金平、万哲慧等通过贝叶斯模型对地下水资源、地表水资源进行评价[4,5]；冯艳如、肖鸿等研究了地表水与地下水耦合模型开发与验证[6]；徐羽、Kristine T.等研究了水资源与城镇之间的关系[7-9]。本文根据上述研究基础，再结合松嫩平原实况，分别耦合地表水和行政区对地下水进行分区，为松嫩平原地下水资源评价提供基础，从而更好地开发利用地下水资源。

1 区划原则与依据

1.1 区划原则

自然区划的主要任务是通过对研究区域分化，建立以区划图形式表示的区划方案，从而便于对区域进行管理[6]。区域在地理位置、高度及其他地理因素上的不同会形成独特的区域特征，区域特征因素间的联系与区别是进行区域分化的主要考虑方向[10]，而进行区域划分时主导因素可以是单个的也可以是多个因素组合的形式[11]。其主要原则有3类：主导因素原则；综合性原则；适当考虑行政区划原则。在松嫩平原的地下水资源进行区划分析时综合考虑3种原则，并根据区划目的的不同而各有侧重。

1.2 区划依据

1.2.1 地下水划分依据

地下水资源受地质等多种因素影响，是一个由多因子构成的多层次的复杂系统，在地下水环境中，影响水资源的因素很多，正确分析影响因素的特征信息以及各因素之间的相互作用，才能得到较为可靠的综合分析结果[12]。进行地下水区划分析无疑是一种行之有效的方法，结合地形地貌特征、主要开采含水层、水化学类型、水质特征4个因子间的相互影响作用，将松嫩平原的地下水资源划分为松花江高平原，嫩江高平原，大兴安岭山前平原，中央低平原，松花江、嫩江干流五个地下水亚系统。

1.2.2 地表水划分依据

地表水划分依据的是松嫩平原内的水系。松嫩平原主要的地表水系有嫩江、松花江主干流、第二松花江和内流区，根据水系的流量和所处的地理位置将松嫩平原划分为嫩江主干流流域、讷谟尔河流域、乌裕尔河流域、洮儿河流域、松花江主干流流域、拉林河流域、呼兰河流域、第二松花江以及中央内流区、霍林河流域10个流域区[13]。

1.2.3 行政划分依据

松嫩平原地跨黑龙江、吉林和内蒙古自治区，总人口约1 141万人。行政区划主要分为13个二级行政区域，主要包括黑龙江省的齐齐哈尔市、大庆市、绥化市和黑河市、伊春市、哈尔滨市的部分地区；吉林省的白城市、松原市以及长春市、吉林市、四平市的部分地区；内蒙古自治区的呼伦贝尔市、兴安盟的部分地区。

2 叠加地表水的地下水区划

地表水和地下水之间存在着水量、化学物质、能量等的交换，影响着区域水资源的形成和结构特征。研究地下水和地表水之间的关系，对于评价水资源量，进行地下水合理开发利用都具有十分重要的作用[14,15]。因此进行地下水和地表水耦合区划研究就具有十分重要的意义。通过在松嫩平原地下水五个亚系统分区的基础上，叠加区域地表水系流域分区，得地下水和地表水耦合图，其示意图如图1所示。

将松嫩平原地下水与地表水进行耦合，共得到20个分区，如表1所示。可以看出地表水对地下水的分区影响很大，通过地表水和地下水的相互补给，使得地下水和地表水分区的很多区域相互重合。讷谟尔河、乌裕尔河联合流域基本上与嫩江高平原地下水亚系统重合；中央低平原地下水亚系统包含全部的内流区域。

表1 松嫩平原地下水和地表水耦合分区

地表水与地下水相互作用极其复杂，他们水量之间相互补给，若只根据地下水相关要素就对松嫩平原地下水进行区划研究，明显会存在较大的误差，而且单纯地下水要素分区得的子区域面积大，这些都不方便进行地下水资源的研究[16,17]。但是通过对地下水和地表水的进行耦合分析，随着耦合模型的可视化交互界面的确定就使得研究变得简单，从而方便计算地下水资源量，预测和规划地下水可允许开采量，为地下水评价提供依据[18]。

3 叠加地表水和行政分区的地下水区划

行政区域与生态环境之间存在着相互作用、交互耦合的关系，水资源是流域发展最基本的约束条件，采用单一指标无法真实反映系统间的内在耦合机制与规律[19]。通过水资源对行政发展的约束性和行政单位对水资源的控制性，由两者间的相互作用，能使我们加强流域水资源综合管理[20]，因此进行行政与水资源环境之间的耦合具有重要的理论意义和实践价值。通过在地下水和地表水耦合基础上叠加行政因素，绘制松嫩平原的地下水、地表水、行政耦合图，其示意图如图2所示。

图2 松嫩平原行政、地表水与地下水三因素耦合区划

将松嫩平原的行政、地表水、地下水三因素进行叠加分析，共得到43个分区，如表2所示。可看出松花江、嫩江干流地下水亚系统，嫩江高平原地下水亚系统和大兴安岭山前平原地下水亚系统内分区最为复杂，代表在这些区域内水系复杂，行政区集中。

表2 松嫩平原地下水、地表水和行政分区

续表2 松嫩平原地下水、地表水和行政分区

行政区划不但方便对区域的管理，而且通过行政区内管理者的政策、设备资源、人力资源等的实施和分配都会为行政区域内各种自然资源的研究变得容易[21]。在地下水、地表水耦合基础上再叠加行政因素就可充分发挥行政优势对水资源评价的作用。通过松嫩平原区域内各研究机构可以为研究地下水资源提供降雨量、地表水流量、地下水入渗量等数据和信息。而且通过行政管理者的规划和政策等，也方便对松嫩平原的地下水资源进行管理，控制地下水开采量，防治地下水污染，对松嫩平原的发展规划具有实际的意义。