黑龙江(阿穆尔河)流域水文地质区划研究

戴长雷，李梦玲，张兆廷

(1.黑龙江大学a.寒区地下水研究所；b.水利电力学院；c.中俄寒区水文和水利工程联合实验室 哈尔滨 150080；2.东北联邦大学 地质勘探系，俄罗斯 雅库茨克 677000；3.俄罗斯科学院西伯利亚分院麦尔尼科夫冻土研究所 冻区地下水和地球化学实验室，俄罗斯 雅库茨克 677000)

0 引 言

水文地质区划是对区域水文地质条件的高度概括性总结，对流域进行水文地质区划能够反映流域水文地质的综合情况及地下水分布特征[1]。对地下水资源区划研究、编制地下水资源区划图，已成为能够完善反映流域水文地质特征的必要手段[2]。黑龙江(阿穆尔河)作为中俄重要的国际界河，流域内水系发达，共有7条较大支流，是重要的国际河流[3]。黑龙江(阿穆尔河)流域地跨4国的特殊地理位置使其水文地质情况、水资源特征、区域水资源开发等问题成为关键。

近年来国内外对黑龙江(阿穆尔河)流域的研究主要涉及水文地理环境、水文水资源特征、冰坝凌汛等方面[4-5]。韩再生等[6]对黑龙江(阿穆尔河)中游盆地的跨界含水层情况进行了研究；董华等[7]分析了流域水环境变化条件下生态环境的变化。俄罗斯科学院远东分院水资源与生态问题研究所的Kim V I[8]与Makhinov A N等[9]对黑龙江(阿穆尔河)流域冰情特征、洪水形成过程进行了分析。Кулаков В В等[10]以黑龙江(阿穆尔河)流域中的哈巴罗夫斯克地区为例，对俄罗斯联邦自然资源开发管理体系进行了介绍，并提出了能够可持续发展的自然资源管理意见。

黑龙江(阿穆尔河)流域及其邻区涉及的中国、俄罗斯、蒙古、朝鲜4国，在流域水文地质条件、地下水资源量等方面的区划研究较少，且甚少从全流域的角度对水文地质进行研究。基于对黑龙江(阿穆尔河)流域的研究基础，分析流域水文地质条件，以全流域的角度对流域水文地质进行区划，绘制水文地质区划图，并对流域内跨国界含水层进行分析讨论，为以后黑龙江(阿穆尔河)流域的研究提供参考。

1 流域特征

黑龙江(阿穆尔河)流域位于亚洲东北部，处于42°0′N～55°45′N，108°21′E～141°21′E，流域面积为184.3×104km2。黑龙江(阿穆尔河)流域作为国际河流，流域内共涉及中国、俄罗斯、蒙古和朝鲜4个国家的15个省级行政区。我国有4个，分别为黑龙江省、吉林省、辽宁省以及内蒙古自治区。俄罗斯有5个，分别为外贝加尔边疆区、阿穆尔州、犹太自治州、哈巴罗夫斯克边疆区以及滨海边疆区。蒙古国有5个，分别是东方省、东戈壁省、苏赫巴特尔省、肯特省、中央省。朝鲜有1个，为两江道。15个省级行政区中，面积最大的是我国的黑龙江省，其次是俄罗斯的阿穆尔州。4国的15个省级行政区基本情况见表1。

表1 黑龙江(阿穆尔河)流域涉及的政区情况

2 区划原则与方法

2.1 区划原则

对流域地下水资源与环境条件的研究，可建立流域水文地质分类；对流域水文地质问题的研究，则可将流域水文地质分类与人类经济活动及其后果联系在一起。这两个方面的研究形成了流域水文地质区划的基础[11-12]。

在进行流域水文地质区划时，应遵循以下原则：①区域性：将研究区的地下水作为一个整体，从补给区到排泄区统一进行区划；②综合性：把控制与影响地下水的自然因素与人为因素综合在一起，统一考虑地下水的水质与水量的保护；③预见性：在作区划时应预见到进行经济建设及开发利用地下水的过程中，可能出现的地下水环境的恶化。

2.2 区划方法

以全流域的视角对黑龙江(阿穆尔河)流域水文地质进行区划，涉及范围较广，信息较复杂。一般涉及流域地质、地貌条件、水文、气象等自然要素，地下水资源评价，以及地下水污染和水质恶化有关的表层地质条件等基本情况。

首先根据流域地貌情况，以流域地下水合理开发利用与保护为主要因素进行初步划分；然后根据流域地下水的主要类型，结合开发利用和保护地下水的主要对策进行区域划分；最后结合因人类活动而出现水文地质问题的局部区域，最终确定流域水文地质分区。以黑龙江(阿穆尔河)流域及邻区地质图[13]、亚洲水文地质图、中国水文地质图为基础底图资料，依托制图软件完成流域水文地质区划图绘制。

3 流域自然地理

3.1 地形地貌

黑龙江(阿穆尔河)流域地域辽阔，经纬度跨度较大，流域自然地理条件十分复杂，流域内多为山地，平原面积少于山地面积[14]。黑龙江(阿穆尔河)流域北部，由斯塔诺夫山脉(外兴安岭)与勒拿河流域隔开，西侧沿着肯特山脉，但在蒙古国南方的分水线不明显，向东沿着大兴安岭的南支，松花江和辽河之间也没有明显分水线，南侧的长白山脉与老爷岭将黑龙江(阿穆尔河)流域和黄海及日本海流域分开，之后，流域的界限沿着锡霍特山脉向北，直至黑龙江口。这些山脉都是黑龙江(阿穆尔河)干支流的发源地。黑龙江(阿穆尔河)流域地形见图1。

图1 黑龙江(阿穆尔河)流域地形

黑龙江(阿穆尔河)流域中的山地或多山地区，具有明显的分隔地形的特点。肯特山脉是黑龙江(阿穆尔河)的发源地，黑龙江(阿穆尔河)流域内部也有许多山脉，如大兴安岭、完达山、布列英亚山及札雷迪山等，作为分水岭隔离着黑龙江(阿穆尔河)的支流和干流，其基本特征见表2。

表2 黑龙江(阿穆尔河)流域山脉特征

流域内的平原和低地所占面积不大，大部分在黑龙江(阿穆尔河)中下游干支流两岸及其相会处。如三江平原、松嫩平原及黑龙江下游沿江低地等。此外，还有由结雅河冲积而成的结雅河平原、黑龙江(阿穆尔河)中下游盆地、位于阿姆贡河及黑龙江(阿穆尔河)干流下游之间的阿姆贡河平原等。

3.2 气候气象

黑龙江(阿穆尔河)流域地处寒温带大陆性季风气候区。受中纬度西风带和西伯利亚寒冷空气影响，具有春季干旱多大风、夏季温热多雨、秋季晴冷温差大、冬季严寒而漫长的气候特点，年均气温呈现出显著的区域差异。流域内气温变化较为剧烈，年内气温最大差值可达80 ℃[15-16]。上游区域的年均气温通常低于0 ℃，多年平均气温为-10～8 ℃，全年气温呈现出显著的季节差异。

流域内多年平均降水量为400～600 mm，自西向东呈逐渐增加的趋势，上游小于下游，降水量高值区在锡霍特山、长白山部分地区，可达800 mm以上。全年不同季节的降水量存在显著差距[17]。流域降水变化受区域气候和地形地貌等因素的影响，年内降水主要发生在6～9月，降水量约占年降水量的70%。流域内各地区间的降水分布随地形条件和距海洋远近而逐渐变化，通常表现为由平原到山区，降水随高程增加而增加；由东向西，降水随距海洋距离增加而减少[18]。

流域内水面蒸发能力较弱，年蒸发量500～600 mm，低值区域与高值区域分别位于结雅河上游的外兴安岭西南区域和松嫩平原的西南部。在该流域内，内陆年蒸发量一般为300～400 mm，峰值区在东南部，最大年蒸发量400～500 mm，低值区在西南部，年蒸发量200～300 mm，年蒸发量呈现显著的区域性特征，体现了不同气候、地形以及植被等因素对其的影响。

3.3 水系特征

黑龙江(阿穆尔河)有南北两源，南源为额尔古纳河，北源为石勒喀河，南北两源在中国黑龙江省漠河以西的洛古河村附近汇合为黑龙江(阿穆尔河)干流，在俄罗斯的尼古拉耶夫斯克(庙街)注入鞑靼海峡[19]。

黑龙江(阿穆尔河)流域的大支流主要有7条，加上汇流形成的干流，就是七支一干。支流分别为河源区的石勒喀河和额尔古纳河，俄罗斯侧的结雅河(精奇里江)、布列亚河(牛满河)以及阿姆贡河(兴滚河)，中国侧的松花江和作为中俄界河的乌苏里江。各支流及干流水系特征见表3。其中额尔古纳河、黑龙江干流、乌苏里江均为中俄界河，界河总长度超过4 000 km[20]。

表3 黑龙江(阿穆尔河)流域水系特征表

4 水文地质区划

4.1 水文地质条件

黑龙江(阿穆尔河)流域位于太平洋流域内，在亚洲水文地质分区中绝大部分的区域属于东北亚山地、平原温带半湿润、湿润水文地质区，流域西北部的少部分属于蒙古高原温带半干旱、干旱水文地质区[21]。

根据流域内多年冻土分布的特点，可分为3种类型：连续多年冻土、不连续多年冻土、岛状多年冻土。连续型多年冻土分布带占区域面积的90%以上，特点是最低的温度(-2～-12 ℃)和显著的厚度(150～500 m以上)，主要分布在流域的斯塔诺夫山脉和布列亚山脉的部分区域。不连续多年冻土分布带占区域面积的50%～90%，特点是温度较低(-1～-3 ℃)和厚度较大(25～200 m)，主要分布在河谷的底部。岛状永久冻土分布带占区域面积的0～50%，特点是温度高(0～-1 ℃)，厚度不明显(0～50 m)，主要分布在结雅河流域、布列亚山脉的低地，以及锡霍特山脉的个别山峰。黑龙江(阿穆尔河)流域季节性冻土区域分布较为广泛，其冻结和融化层的厚度，取决于覆盖沉积物的组成和其他因素，在0.23～6.0 m变化。流域内我国和蒙古国的区域大部分为季节性冻土，其中我国境内的冻土主要分布在大、小兴安岭，主要受纬度地带性控制，所处海拔不高，冻结期一般为7～8个月[22-23]。

在亚洲水文地质图的基础上，根据黑龙江(阿穆尔河)流域边界范围，形成黑龙江(阿穆尔河)流域水文地质图，见图2。流域内地下水类型以孔隙水和裂隙水为主，其中裂隙水的区域大于孔隙水。在松嫩平原和三江平原区域的地下水类型大部分为良好孔隙水，少部分为较好孔隙水；在结雅河流域内地下水类型主要为较好孔隙水；在蒙古高原部分，地下水类型为较差的孔隙水。

图2 黑龙江(阿穆尔河)流域水文地质图

4.2 区划结果

根据黑龙江(阿穆尔河)流域地形地貌，气候水文等因素，在对流域地跨的中国、俄罗斯、蒙古、朝鲜4国的水文地质资料进行整理分析的基础上，对黑龙江(阿穆尔河)流域水文地质进行初步分区，绘制水文地质分区图，将流域划分为9个水文地质区，见图3。分别是Ⅰ(蒙古高原干旱气候带水文地质区)、Ⅱ(西北山区冻层带水文地质区)、Ⅲ(外兴安岭冻层带水文地质区)、Ⅳ(结雅河平原湿润气候带水文地质区)、Ⅴ(布列亚山地湿润气候带水文地质区)、Ⅵ(阿姆贡河平原海洋气候带水文地质区)、Ⅶ(松嫩平原湿润气候带水文地质区)、Ⅷ(中下游平原海洋气候带水文地质区)、Ⅸ(长白山湿润气候带水文地质区)。

图3 黑龙江(阿穆尔河)流域水文地质分区图

在9个水文地质分区的基础上，根据流域地下水赋存条件、岩性等特征，结合流域地下水资源开发利用和保护地下水的主要对策，汲取前人相关图件的编制经验，对流域水文地质进行进一步区划。对各地质分区边界进行调整完善，并将Ⅰ(蒙古高原干旱气候带水文地质区)、Ⅱ(西北山区冻层带水文地质区)、Ⅶ(松嫩平原湿润气候带水文地质区)、Ⅷ(中下游平原海洋气候带水文地质区)4个区域进行进一步划分，最终划分为12个水文地质区，见表4。绘制水文地质区划图见图4。

图4 黑龙江(阿穆尔河)流域水文地质区划图

表4 黑龙江(阿穆尔河)流域水文地质区划表

4.3 跨国界含水层特征

跨国界含水层是指其组成部分位于不同国家的含水层或含水层系统[24]。跨国界含水层是区域内国家非常珍贵的水资源，是全球地下水资源的重要组成部分，跨国界含水层的管理和研究，对建设和谐世界具有重要的意义。在中国国界上的跨国界含水层，主要有中国、俄罗斯国界上的黑龙江(阿穆尔河)流域跨国界含水层，中国、哈萨克斯坦国界上的伊犁河河谷平原和额尔齐斯河河谷，以及中蒙、中朝、中越、中缅国界上跨国界的含水层。其中黑龙江(阿穆尔河)流域跨国界含水层是中国部分面积最大的跨国界含水层。

黑龙江(阿穆尔河)流域内共有3处跨国界含水层，分别为额石高原中蒙俄跨界含水层、结布逊平原中俄跨界含水层、黑龙江中下游中俄跨界含水层，见图5。全流域范围内的3个跨国界含水层在平原和高原地区都是重要的农业生产基地，关于它们的研究是流域的热点之一。

图5 黑龙江(阿穆尔河)流域跨国界含水层

跨国界含水层的研究主要为两国水量交换情况及交换方式。在前期的研究工作中，主要针对黑龙江中下游中俄跨国界含水层的地下水资源以及俄罗斯侧的区位特征进行了分析。基于流域内3处跨国界含水层，下一步的研究工作要加强与俄罗斯、蒙古的合作研讨，建立合理有效的水情交流机制，为流域跨国界含水层的进一步研究建立基础。

5 结 论

基于对黑龙江(阿穆尔河)流域的研究基础，梳理流域自然地理特征，水文地质条件，对流域水文地质进行区划分析，并编制流域水文地质区划图，主要结论如下：

1)黑龙江(阿穆尔河)流域不同冻土类型所占的面积：连续<不连续<岛状<季节性冻土。季节性冻土主要分布在流域的南部范围内，我国境内的冻土主要分布在大、小兴安岭。流域内地下水类型以裂隙水为主，其次为孔隙水。

2)依据流域地形地貌，气候水文等因素，结合流域地跨的中国、俄罗斯、蒙古、朝鲜4国的水文地质资料的基础，对流域进行初步区划，将流域分为9个水文地质分区。为流域水文地质进一步区划提供依据。

3)基于9个水文地质分区，依据流域地下水赋存条件、岩性等特征，将水文地质分区边界进行调整，并将其中3个分区进行细化，最终形成12个水文地质分区。对流域地下水资源的管理、地下水开采、保护等提供参考。

4)黑龙江(阿穆尔河)流域内含有3个跨国界含水层：额石高原中蒙俄跨界含水层、结布逊平原中俄跨界含水层、黑龙江中下游中俄跨界含水层。基于跨国界含水层的进一步研究，应加强与俄罗斯、蒙古两国的合作研讨，建立合理有效的水情交流机制。