东北松嫩平原地下水系统结构 主要平原盆地地下水资源及其环境问题调查评价

一、含水层系统

(一)含水层结构系统

松嫩盆地含水层系统结构可分为“单层结构含水层系统”、“双层结构含水层系统”和“多层结构含水层系统”3种类型。单层结构含水层系统由第四系潜水和承压水含水层组成，分布在西部山前倾斜平原;双层结构含水层系统由第四系孔隙含水层和白垩系孔隙-裂隙含水层组成，分布在东部和北部高平原;多层结构含水层系统由第四系孔隙含水层、古近-新近系孔隙-裂隙含水层和白垩系孔隙-裂隙含水层组成，主要分布在中部低平原。

(二)含水层介质系统

西部山前倾斜平原:含水介质颗粒大，主要为第四系中、上更新统砂砾石层和下更新统冰水堆积物，霍林河、洮儿河等西部山前倾斜平原南部含水层除第四系，还有白垩系四方台组、明水组粉砂岩、细砂岩。

中部低平原，具有多层含水层结构，含水介质非常复杂，主要有第四系上更新统冲湖积细粉砂、中细砂、砂砾石，下更新统冲湖积砂砾石，新近系泰康组细砂岩、中砂岩、砂砾岩，大安组细砂岩、中砂岩、砂砾岩，古近系依安组细砂岩、中砂岩、砂砾岩，和白垩系四方台组、明水组粉砂岩、细砂岩。

东部高平原，含水介质主要为中更新统冲洪积砂砾石，中、下更新统冲洪积砂、砂砾石，下更新统冲湖积砂砾石和上白垩统四方台组、明水组粉砂岩、细砂岩，下统青山口组、泉头组粉细砂岩、细砂岩、砂砾岩。

(三)含水层层次系统

在垂向上主要有浅层含水层系统和中深层含水层系统。浅层含水层系统主要为第四系中、上更新统和部分下更新统潜水含水层;中深层含水层系统包括第四系下更新统承压含水层、新近系泰康组、大安组承压含水层，古近系依安组承压含水层以及上白垩统四方台组、明水组，下统青山口组、泉头组含水层。

浅层含水层系统在平面上可基本分为4级:第一级是松嫩平原松散层孔隙含水层系统;第二级按照松嫩平原二级地表水系对浅层含水层形成的控制作用分为嫩江、第二松花江和松花江干流二级孔隙含水层系统;第三级是在二级的基础上按照三级地表水系对含水层形成的控制作用，作进一步划分;第四级是在三级的基础上主要按照次一级河流所形成的冲洪积扇进行划分，如霍林河冲洪积扇、洮儿河冲洪积扇等。中深层含水层系统在中部低平原区主要分为第四系下更新统承压含水层系统、泰康组承压含水层系统、大安组承压含水层水系统、上白垩统承压含水层系统;在高平原主要白垩系承压含水层系统。

二、输入输出系统

(一)浅层地下水的输入输出系统

山前倾斜平原地下水主要接受降水补给和大兴安岭山地的各条河流的补给。中部低平原潜水以降水补给为主，同时接受西部山前平原、东部高平原地下潜流的补给，霍林河、乌裕尔河、双阳河流入低平原后散流成为潜水的补给源。湖泊、水库、渠道的渗漏也补给潜水。低平原中部承压水顶托越流补给上覆潜水。东部高平原地下水主要接受大气降水入渗和来自小兴安岭、长白山区基岩地下水的侧向径流补给。

浅层地下水的输出系统，西部山前平原潜水越流补给第四系承压水、泰康组承压水及白垩系承压水，人工开采也是一种重要的输出方式。中部低平原浅层地下水主要是嫩江、松花江沿岸河流排泄和人工开采排泄。低平原、东部高平原及西部山前倾斜平原的过渡边缘局部地段有泉水溢出排泄。东部高平原地下水由高向低汇入各自流域水系河谷，最终排泄汇入松花江干流。地下水主要以径流及人工开采方式排泄。

(二)深层地下水的输入、输出系统

深层地下水输入系统。低平原多层承压水的补给来源主要有西部山前倾斜平原和东部高平原的侧向径流补给及相邻含水层的越流补给。承压水盆地周边一般上层水以越流或“天窗”形式向下补给下层水，低平原中部或低洼处，下伏承压含水层的地下水向上越流补给上覆含水层。高平原承压水盆地的第四系承压水直接接受邻区潜水的侧向径流补给和潜水自上而下的天窗或越流形式补给。白垩系承压水在东部高平原地区可得到潜水补给和山区地下径流的侧向补给。

深层地下水输出系统。低平原中部或低洼处，下伏承压含水层地下水向上越流排泄于上覆含水层，形成承压水的排泄区。目前，人工开采也是承压水的主要排泄方式之一。高平原承压水盆地的第四系承压水以地下径流方式向低处河谷方向运动，并排泄于河谷潜水。白垩系承压水或构造裂隙水在东部高平原地区以径流的方式向盆地中部运动，再向上越流、泉及人工开采的形式排泄。

三、地下水流动系统

松嫩盆地在东西向剖面上可划分三级地下水流系统。东部区域地下水流系统和西部区域地下水流系统，分别包含有中间性地下水流动系统和局部地下水流动系统。松嫩平原是包含多个含水层的盆地，各含水层都具有各自相对独立的水流系统，在剖面上形成了浅层、中层和深层相互联系、又相对独立的地下水流动系统。第四系孔隙潜水受地形地貌条件控制，常形成局部地下水系统;第四系孔隙承压水在一些地段形成中间性地下水流动系统;接受东部和西部补给的第四系孔隙承压水、古近-新近系和白垩系裂隙孔隙承压水主要形成了区域地下水流系统。

东北松嫩平原地下水系统结构模式见图3-6-2。

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

一、内容概述
“全国地下水资源及其环境问题调查评价”项目，历时5年，查明我国主要平原和盆地区域地下水系统的空间分布与结构，以及地下水资源量、可开采资源量和环境生态功能现状，建立全国地下水资源空间信息系统和动态评价平台；为国家宏观综合决策提供翔实可靠的科学依据。
主要成果：
（1）建立了全国地下水资源及其环境问题调查技术要求、关键技术、综合评价、战略研究及质量监控，工作成果显著，对全国地下水资源及其环境问题调查评价起到了支撑作用。
（2）系统地划分了我国北方地下水系统。依据大地构造、地貌单元、气候分带、地表水系等要素，将我国北方地区划分为了松辽地下水系统区、黄河流域及海河-淮河流域地下水系统区、西北内陆盆地地下水系统区、蒙北高原地下水系统区等四个区，并在此基础上划分了10个一级地下水系统和56个二级地下水系统。
（3）创建了适宜我国北方平原区的地下水功能评价理论、评价方法、技术导则与评价标准、规程及资料分析技术方法，完成了西北准噶尔盆地、疏勒河流域、柴达木盆地、银川平原以及华北地区的华北平原、山西盆地、东北地区的西辽河平原、松嫩平原功能评价与区划。
（4）研究发现，我国北方平原盆地地下水补给空间格局和补给方式发生明显变化，主要表现为补给带向中下游移动，地下水补给源结构和比重发生变化，总补给量呈逐渐减少趋势，表现为泉水溢出带下移或消失，地下水漏斗形成，局部水流方向发生变化。地下水常量组分升高，矿化度增大，污染组分增加、含量增大、污染程度和趋势加重加强。
（5）我国北方主要平原盆地地下水天然补给量为967亿m3/a，地下水淡水可开采资源量为570亿m3/a，其中浅层地下水可开采资源量为535亿m3/a。地下水开采量为366.3亿m3/a，其中西北内陆盆地地下水开采量为38.74亿m3/a，华北地区地下水开采量为233.6亿m3/a，东北平原地下水开采量为94亿m3/a。在北方主要平原盆地地下水的用水量中，农业用水的比重最大，农业用水总量为278.5亿m3/a，占地下水用水总量的75.2%，工业、生活和其他用水分别为46.27亿m3/a、41.68亿m3/a 和3.79亿m3/a，分别占地下水总用水量的12.5%、11.26%和1.02%。
（6）建成了集地下水资源调查数据库支撑环境、地下水资源可持续评价能力支撑环境、地下水资源共享服务环境与一体的地下水动态评价平台，提出了地下水资源与环境数据库建设标准，开发了地下水资源野外数据采集系统、调查数据录入系统、地下水数据库检查验收系统，开发了地下水资源调查信息应用系统、地下水三维可视化系统、地下水资源动态评价与服务系统，以及地下水资源调查综合成果管理系统、地下水资源数据共享与发布系统。
（7）提出了各平原（盆地）地下水开发利用指导原则和方案，包括河西走廊疏勒河流域、银川平原以及准噶尔盆地奎屯河流域水资源优化配置研究，柴达木盆地地下水开发利用与环境保护方案，山西太原盆地、大同盆地地下水开发利用方案以及松嫩平原、西辽河平原地下水开发利用指导原则和南水北调工程实施后华北平原地下水开发利用方案。
二、应用范围及前景
该项目成果为地下水资源准确定位和政府、有关部门、民众正确认识地下水资源能力和社会经济作用提供了科学依据。同时建立起具有不同地区特色的地下水资源评价科学体系，为国家重大工程建设和区域治理开发提供水资源保障，为行使政府管理职能，对地下水开发利用进行有效监督管理提供了基础，为满足社会各界日益增长的地学知识与信息需求提供了服务。进而为国家战略安全和国民经济结构战略性调整、制定国民经济发展规划提供了重要依据。
三、推广转化方式
（1）“主要平原盆地地下水资源及其环境问题调查评价成果图集”可直接供给各主要城市的城市规划建设、环境保护、环境卫生、国土资源、水利、农业、城市供水等部门使用。
（2）“主要平原盆地地下水资源及其环境问题调查评价”成果报告，可直接提供给国土资源部等部门，供部领导做相关决策参考。
（3）各平原盆地地下水资源调查报告、地下水资源信息系统等成果，可通过技术咨询、会议交流等方式提供给城市规划、建设、环境、水利、国土、管理等部门使用。
技术依托单位：中国地质科学院水文地质环境地质研究所
联系人：申建梅　张翼龙
通讯地址：河北省石家庄市中华北大街268号
邮政编码：050061
联系电话：0311-67598657
电子邮箱：shenjianmei1965@sina.com

松嫩平原地下水系统分级
答：松嫩平原三级地下水系统分级主要是以中间水流系统为主要依据，参考二级地表流域和次级地貌特，三级地下水系统的边界，主要是二级地表水流域的分水岭。四级地下水系统是在三级系统的基础上，考虑三级系统内局部水流系统的分布特和含水层结构和岩性的差异，进一步划分，如霍林河、洮儿河、绰尔河三级地下水系统...

东北平原区域水循环
答：东北平原主要包括松嫩平原、辽河平原、三江平原等,松嫩平原在东北平原中具有典型性,其水循环特征很好地反映了东北平原的区域水循环规律。 一、地下水输入与输出 (一)浅层地下水的输入输出 浅层地下水在山前倾斜平原、中部低平原和东部高平原其输入系统构成差异较大。山前倾斜平原地下水主要接受降水补给和大兴安岭山地...

区域地下水循环
答：松嫩平原地下水流系统在剖面上可划分为浅层地下水系统和中、深层承压水系统。浅层地下水系统循环受地形地貌控制，常形成局部水流系统，中、深层承压水系统在一些地段形成中间性地下水流系统，而接受东部和西部补给的中、深层承压水系统则主要形成了区域地下水流系统。浅层地下水系统和中、深层承压水系统之间...

东北松嫩平原地下水系统边界
答：松嫩平原四级地下水系统边界，所有三级地下水系统的边界都构成了三级地下水系统边界，由于四级地下水系统主要是在三级系统内区分山区和平原区地下水补径排条件和含水层结构岩性的差异，因此四级地下水系统最主要的边界类型是岩相界线。如呼兰河、通肯河三级地下水系统以山区平原区分界划分为呼兰河、通肯河...

东北松嫩平原地下水流场
答：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...

华北平原、东北松嫩平原、西北内陆盆地地下水系统边界对比
答：从地下水系统的主要边界类型看，华北平原、东北松嫩平原地下水系统主要边界是周边山区分水岭和不同级别流域的分水岭，西北内陆盆地地下水系统主要边界是构造盆地周边山地分水岭和山前地表水系—尾闾湖流域之间的分水岭。2)地下水系统边界与地下水系统的分级依据有直接关系，三大地区不同级别地下水系统分级依据...

地下水流动特征的同位素解释
答：一、地下水流动系统 关于松嫩平原地下水流动系统,陈梦雄等(2002)划分出区域地下水流、中间地下水流和局部地下水流动三级系统,指出区域地下水流动分为东部区域地下水流动系统和西部区域地下水流动系统。该系统主要补给区为盆地边缘区,由第四系承压水、新近系和白垩系承压水的流动形成;中间地下水流系统形成于第四系承压水...

松嫩平原地下水资源及其环境问题调查评价
答：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...

华北平原、东北平原、西北内陆盆地区域水循环对比
答：受地质构造和含水层结构的控制,华北平原、东北松嫩平原和西北内陆盆地浅层水和深层水循环深度差异很大。 华北平原浅层水在山前平原,循环深度100～150m,在中东部平原循环深度一般50～60m;深层水在全淡水区包括Ⅲ+Ⅳ含水组中赋存的地下水,在有咸水区包括咸水体以下的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水组赋存的地下水,循环深度为Ⅳ...

水文地质概念模型的同位素解释
答：图5—28 松辽分水岭边界附近第四系承压水的14C模型年龄（a）分布 图5—29 松辽分水岭边界附近泰康组承压水的14C模型年龄（a）分布 图5—30 松辽分水岭边界附近大安组承压水的14C模型年龄分布 图5—31 松嫩平原地下水补给机制示意图 北部讷谟尔河－科洛河地下水系统补给来源为当地降水与代表山区降水的...