东北松嫩平原地下水流场 近年地下水补给、径流、排泄条件变化
一、天然条件下地下水流场
天然条件下松嫩平原地下水由东部、北部和西部三面山区流入平原，汇同来自南部松辽分水岭的径流，向盆地中部汇集，在第二松花江和嫩江汇流处的大安—松原一带形成松嫩平原区域地下水流排泄中心，之后通过松花江河谷潜水及河水向东流出松嫩平原。
二、人类活动影响下地下水流场
人类开采对松嫩平原地下水流场产生了相对较明显的影响。第四系潜水主要分布在西部倾斜平原与中部低平原区，20世纪60年代和2003年丰水期潜水水位比较，第四系潜水水位平均下降3～5m。低平原区以林甸县红旗镇—杜蒙县泰康镇—胡吉吐莫镇—他拉哈镇—肇源县古龙镇—新站镇—茂兴镇—头台镇—肇洲镇—安达市昌德镇—大庆市区萨尔图区连线范围内最明显，部分地区可达3～8m。河谷平原区第四系潜水水位变化不大(图3-4-3)。
第四系承压水和泰康组承压水基本构成统一含水层，是目前地下水主要开采层，承压水水位下降主要出现在低平原区和东部高平原城镇集中供水水源地开采区(图3-4-4)。低平原区下降幅度最大的地区是大庆周围地区，约14400km2，20世纪60年代至2003年，下降幅度3～5m。其中，在大庆市的春雷牧场—红骥马场—敖林西伯—创业—龙凤—卧里屯连线范围内，下降幅度较大，约8～15m，面积约2160km2。下降幅度最大地区在八一新村、争游村、红三站一带，下降幅度18～25m，面积约125km2。高平原区在如海伦地区地下水位下降达幅度18～25m;绥化地区下降幅度为5～10m，面积约2880km2;肇东地区降幅度5～10m，面积约720km2;哈尔滨—双城地区下降幅度一般在3～5m以上。其中，松花江以南的哈尔滨城区，已形成面积约328km2下降漏斗，漏斗中心水位下降近30m。
三、松嫩平原地下水流场主要特征
1)天然条件下由盆地周边山区向盆地中心低平原河谷地带径流排泄，低平原河谷是地下水的排泄通道。
图3-4-3 松嫩平原浅层地下水流场图(2003年)
图3-4-4 松嫩平原承压水地下水流场(2003年)
2)受人类开采影响，松嫩平原地下水水位下降，导致地下水径流减弱。
在低平原潜水地下水位下降缩小了地下水与河水的水位差，从而降低了地下水向河流排泄的水力坡度，使地下水径流减弱。在山前倾斜平原，潜水位下降大于低平原潜水水位下降幅度，也使山前倾斜平原地下水向低平原的径流也有所减弱。
3)地下水降落漏斗的形成改变了局部地下水流场。从20世纪80年代中期开始，在大庆、哈尔滨、齐齐哈尔、松原等超采区形成了从几百到几千平方千米不等的地下水下降漏斗区，地下水降落漏斗的形成与发展，改变了局部地下水流场形态，形成了局部以降落漏斗为中心的地下水汇集区，从而改变了地下水的流向和流速。
4)开采承压水，改变了多层地下水含水层之间的补、排关系。在低平原地区，大规模开采中、深层承压水，导致其水位下降幅度大于潜水位下降幅度，从而改变了地下水的各含水层之间的越流补、排关系。原来低平原中部大部分地区是含水层埋藏越深，地下水水位越高，下层水越流补给上层水，而目前在承压水集中开采区，被开采层成为了越流补给的对象。
松嫩平原地下水资源及其环境问题调查评价~
一、内容概述
松嫩平原是中国地质调查局部署开展的北方主要平原盆地地下水资源及其环境问题调查评价的工作地区之一，由沈阳地质矿产研究所承担，吉林大学水资源与环境学院、黑龙江省地质调查院、吉林省地质调查院参加，工作周期为2003～2005年。
工作充分利用了遥感、计算机、信息技术、同位素技术以及模型技术等新技术、新方法，发挥了多学科、多手段和产、学、研联合工作的技术优势，在投入大量的实物工作量的基础上开展了一次系统的、深层次的调查研究工作。
研究成果系统整理了前人资料和工作成果，首次建立了松嫩平原地下水数值模型和地质结构模型，实现了地质结构可视化与地下水流数值化，为地下水动态评价和地下水资源优化管理奠定了基础；研究中首次把预警理论运用于地下水污染研究，提出了地下水污染预警系统的框架，建立了地下水污染评价、预警系统，实现了对地下水污染演变的预测；工作采取了270组同位素样品，利用同位素技术研究了地下水的补、径、排与更新机制；以地下水系统为基础，重新评价了地下水资源，深入分析了近20年地下水补、径、排条件的变化；按不同深度含水层采取了2400多个水样进行化验分析，系统地评价了地下水水质现状，分析了水质变化趋势；深入分析研究了与地下水有关的环境地质问题及其近20年来的变化；成果集中反映了近20年来经济快速发展时期的生态环境变化，为评价地下水资源和保护生态环境提供了重要依据；通过工作建立了松嫩平原地下水资源及其环境问题空间数据库，为今后开展水文地质环境地质工作构筑了良好的工作平台；最后提出了松嫩平原地下水资源合理开发利用建议以及主要城市供水安全与对策。
1.建立了松嫩平原地下水流数值模型和地质结构模型
以GMS（Groundwater Modeling System）软件为平台，首次建立了全区地质结构模型和各市县分区地质结构模型，实现了地质剖面的任意切割和空间可视化。在地质结构模型的基础上，概化了含水层系统结构及边界条件，建立了水文地质概念模型。将研究区地下水流模拟的数值模型概化为非均质各向同性的孔隙潜水、孔隙承压水、孔隙裂隙承压水有越流联系的非稳定流混合模型，分别建立了地下水数学模型，用越流量将其耦合起来，从而建立基于整个盆地的地下水数值模型。利用实际地下水位统测资料对模型进行识别和验证，识别和验证效果良好，所建立的水流模型可靠。运用经过识别和验证的地下水流数值模型，在给定的开采方案下，对2010年和2020年的地下水流场的变化进行了预测，给出了未来松嫩平原地下水流场变化趋势。
2.建立地下水污染预警体系，开发了地下水污染预警系统
本次工作首次把预警理论运用于地下水污染研究，提出了地下水污染预警系统的设想，建立了地下水污染预警系统框架。利用GIS组件开发技术，与地下水污染预警模型相结合，开发了可以脱离GIS平台独立运行的地下水污染预警系统，并对齐齐哈尔市地区地下水水质进行了评价和预警的实例研究。该系统可以进行研究区的水质评价、水质预测、含水层固有脆弱性评价、污染源荷载风险计算、污染风险评价和污染预警分析。系统建立了模糊综合评价、神经网络、灰色模型、时间序列分析等数学模型，具有缓冲区分析、叠加分析、空间插值等空间分析功能，可以对空间数据进行等值线、等值面作图等，评价结果可以图、表及由它们互相组合形成的复合图形等多种形式表达。
3.利用同位素技术研究了地下水的补给、更新机制
本次研究采取氢氧同位素和碳同位素样品216组，结合已有的区域地质、岩相古地理、水文地质、环境地质和同位素等研究成果资料，按地下水系统分析了地下水的形成和演化；利用降水、河水、地下水的氢氧稳定同位素特征确定补给区的分带特征及其与地下水的关系；利用降水和地下水的放射性氚及放射性碳，分析不同含水层系统地下水的循环深度和范围，确定是否有古水或深部循环水补给；利用水化学和氢氧同位素、放射性碳沿流线的变化，确定了地下水可能的补给源、滞留时间、地下水流动的模式及空间展布特征；综合降水、河水、地下水的同位素和化学信息确定了地下水补给、径流、排泄机制。
4.开展了地下水资源现状评价及其补、径、排条件变化的研究
在野外调查的基础上，利用长系列水文气象资料对地下水资源进行了评价，并分析了近20年来地下水补给、径流、排泄条件的变化。采用水均衡法、解析法和数值模拟方法分别以地下水系统和各市县行政区为单元评价了地下水资源。按不同深度含水层采取了2400多个水样进行化验分析，采用多种方法系统地评价了地下水水质现状，并与已有水质监测资料进行对比，分析了地下水水质变化趋势，编制了不同含水层的水化学与水质评价图系。
5.开展了与地下水有关的环境地质问题研究，分析了环境地质问题的变化趋势
利用20世纪80年代中期和2000～2001年的卫片对松嫩平原土地沙化、盐渍化和湿地分布的现状进行了解译，对比分析了其发展变化趋势，利用GIS空间分析功能定量研究了近20年土地沙化、盐渍化和湿地的变化。基本查明了地下水位区域下降的幅度、范围，分析了哈尔滨、大庆、齐齐哈尔、长春等城市的地下水位下降漏斗的发展变化趋势。
6.建立了松嫩平原地下水资源及其环境问题空间数据库
以中国地质调查局开发的地下水资源及其环境问题数据库软件为平台，建立了松嫩平原地下水资源及其环境问题空间数据库，数据库收录了本次调查获取的所有调查资料和以往主要成果资料，数据库内容涵盖了水文地质野外调查、钻孔资料、抽水试验综合成果、分析测试数据、社会经济等资料以及遥感解译、综合报告等成果报告和图件。有钻孔1886个，地下水水质资料2408个，同位素测试数据216组，地下水统测点2431个，地下水水位统测野外记录9691个，机民井调查点2346个，抽水试验综合成果表1185个。数据库的建立不仅提高了水文地质资料的信息化程度，也为实现水文地质资料的社会化服务奠定了基础，为今后松嫩平原开展水文地质环境地质调查研究提供了工作平台。
二、应用范围及应用实例
调查成果是对松嫩平原地下水资源及其环境问题现状进行的一次深入系统总结，成果已公开出版，对松嫩平原的水资源可持续利用与保护管理，保障当地社会经济可持续发展具有重要意义。项目成果在松嫩平原各市县国土部门和水利部门被广泛应用，并在后期开展的松嫩平原地下水动态调查、松嫩平原地下水动态监测网建设以及松嫩平原地下水污染调查项目开展过程中起了基础支撑作用。
三、推广转化方式
会议交流、项目合作、咨询服务等。
技术依托单位：中国地质调查局沈阳地质调查中心
联系人：王晓光 赵爱林
通讯地址：沈阳市皇姑区黄河北大街1号
邮政编码：110034
联系电话：024-62606139
电子邮箱：syxiaoguang@yahoo.com.cn
近20 a来，松嫩平原地下水开采规模扩大很快，加上降水减少，地下水位下降，导致地下水补、径、排条件发生变化。
一、补给条件变化
地下水补给条件的变化，导致了地下水补给量的减少，2004年地下水总补给量比1984年减少了14.06×108m3，比1994年减少了8.81×108m3，其主要原因是降水入渗补给减少与河流渗漏补给减少。降水是松嫩平原地下水的主要补给来源，近20 a来松嫩平原降水量平均值比多年平均值减少了79.16 mm，地下水位下降又增加了地下水的补给途径，由此导致降水入渗补给地下水量减少了17.80 ×108m3。大部分河流上游都修建了拦水工程，限制了河道径流，剥减了河流洪水，特别是洮儿河与霍林河，已连续出现断流，河道径流减少，导致河水对地下水的补给减少。此外，湿地面积减小，建设用地的增加也导致了地下水补给量减少。另一方面，开发的水田，加快了地下水循环，增加了地下水的补给量。在过去的20 a里，松嫩平原水田面积增加了47.64×104hm2，地下水补给量因此而增加了6.81×108m3；但这部分补给大部分是在河谷平原，增加的补给量很快被排泄。
二、径流条件变化
（一）地下水水位下降，导致地下水径流减弱
地下水位下降改变了地下水流场，在低平原潜水水位等值线图上，同一高程的等水位线在向平原周边扩展，如低平原潜水140 m等水位线比1984年向外围扩展了5～30 km,160 m 等水位线向东北和西北方向外扩展了5～20 km。地下水位下降缩小了地下水与河水的水位差，从而降低了地下水向河流排泄的水力坡度，使地下水径流减弱。在山前倾斜平原，潜水位下降大于低平原潜水水位下降，也使山前倾斜平原地下水向低平原的径流也有所减弱。
（二）地下水位降落漏斗的形成改变了局部地下水流场
从20世纪80年代中期开始，在大庆、哈尔滨、齐齐哈尔、松原等超采区形成了从几百到几千平方千米不等的地下水下降漏斗，地下水位降落漏斗的形成与发展，改变了局部地下水流场形态，形成了局部以降落漏斗为中心的地下水汇集区，从而改变了地下水的流向和流速。
（三）大规模开采承压水，改变了多层地下水含水层之间的补、排关系
在低平原地区，大规模开采中、深层承压水，导致其水位下降幅度大于潜水位下降幅度，从而改变了地下水的各含水层之间的越流补、排关系。原来低平原中部大部分地区是含水层埋藏越深，地下水水位越高，下层水越流补给上层水，而目前在承压水集中开采区，被开采层成为了越流补给的对象。
三、排泄条件变化
（一）人工开采已成为地下水的主要排泄方式
天然条件下，地下水排泄主要是蒸发与向河流排泄。目前，地下水排泄已由以蒸发占绝对优势转为以人工开采为主，这是排泄条件发生的最大变化。地下水开采量已由1984年的28.68×108m3增加到2004年的58.16×108m3，超过地下水蒸发量55.65×108m3，成为地下水的主要排泄方式。
（二）地下水向河流排泄量减少
本次计算向河流排泄地下水量为23.48×108m3/a，比1984年减少了42.45×108m3。人工开采量增加的29.48×108m3主要是夺取地下水河流排泄量。
（三）已有的泉和地下水溢出带大部分消失
20世纪80年代以前，在松嫩平原高低平原过渡地区的沟谷中，有许多泉出露；在西部扇形地前缘分布有大面积的潜水溢出带。目前潜水溢出带已全部消失，泉也大部分消亡，现存的少数泉的流量也大大减少；如前郭面部的龙坑泉流量已从20世纪80年代的17.28×104m3/d，减少到了4.36× 104m3/d。
东北地区地下水系统研究侧重点
答：东北平原区第四系地下水开采程度高，已产生区域地下水降落漏斗、水污染等一系列环境地质问题。如松嫩平原从20世纪80年代中期开始，在大庆、哈尔滨、齐齐哈尔、松原等超采区形成了从几百到几千平方千米不等的地下水下降漏斗。西辽河平原区以科尔沁为中心，形成降落漏斗，引起地下水流场的强烈改变。由于水资源...
地下水水化学类型变化
答：主要发生在山前冲洪积扇前缘和地下水开采漏斗区,由于循环条件的改变,地下水流场发生变化,浅层地下水循环加快。根据目前掌握的资料来看,这种水化学类型变化在西北干旱区基本上没有发生,而在山西六大盆地和华北平原及松嫩平原变化比较明显。 山西盆地浅层地下水化学类型的变化表现为由多种水化学类型逐渐转变为简单的类型。
地下水系统划分原则
答：4.5.4.1.3 一级地下水系统划分 依据上述原则,划分出了23个一级地下水系统(见附件表1,附件中图4)。 4.5.4.1.3.1 黑龙江一级地下水系统(A01) 主要依据地貌和地表水系划分。黑龙江一级地下水系统主体为松嫩平原,西以大兴安岭地表分水岭为界,东以乌苏里江海岸为界,北边界是黑龙江海岸线,南边界为辽河与松花江分水...
西北内陆盆地地下水流场
答：盆地大部分地下水流场基本没有明显的变化。河西走廊地区由于上游盆地对地表水截留和地下水开采，目前整个流域地下水位下降非常明显，基本属于整体下降，没有产生明显降落漏斗。尽管水位下降强烈，但地下水流场整体形态变异不明显。表3-4-1 华北平原、西北内陆盆地、东北松嫩平原地下水流场对比表 ...
东北地区地下水资源及其环境问题分析
答：摘要 该文在分析研究东北地区水资源现状的基础上,核算水资源量多年平均为1600.65×108m3/a,水资源可利用量为880.21×108m3/a,其中地下水可开采资源量为483.08×108m3/a;指出从整体来看水资源似乎尚有潜力,但是与人口、耕地资源和经济的分布不相匹配,致使相当大的国土面积水资源短缺,可持续利用的基础已经非常脆弱;将...
