黑龙江宝清县节水增粮行动项目地下水资源量动态演化研究

梁秀娟 ，朱景亮，赵琳琳 ，张力春

（1.吉林大学环境与资源学院，130021，长春；2.水利部松辽水利委员会，130021，长春；3.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，150000，哈尔滨）

宝清县是黑龙江省主要粮食生产基地之一，是全国粮食生产先进县，但受大陆性季风气候影响，年内降水量分配极不均衡，春季作物播种时节常常发生干旱现象，水资源短缺及干旱灾害严重影响农业的发展，因此发展节水灌溉是解决宝清县粮食生产困境的重要措施。2012—2015年国家开展东北四省区节水增粮行动项目，实施农业高效节水灌溉项目建设。节水增粮行动是提高粮食生产能力、保障国家粮食安全的重大战略举措。根据宝清县节水增粮行动对水资源的需求，分析宝清县地下水资源量时空分布规律，可为宝清县地下水资源的合理开发利用及可持续发展提供依据，对指导节水增粮行动的开展具有十分重要的意义。

一、宝清县节水增粮行动项目区概况

1.宝清县节水增粮行动概况

2012—2015年宝清县节水增粮行动旱田项目区由35个片区组成，总面积 15.10万亩 （15亩=1 hm2，下同），其中中心支轴式喷灌面积7.49万亩，绞盘式喷灌面积3.91万亩，滴灌面积3.70万亩。总用水量为849.46万m3/a，全部为地下水。项目区共新建水源机井558眼，根据项目区水文地质条件的差异，确定设计成井深度为60～80 m，单井设计出水量为30～80 m3/h，静水位埋深 4～32 m。 布井间距 300～400 m，井径 300 mm。

2.宝清县自然地理

宝清县位于黑龙江省东北部，完达山北麓，三江平原腹地，辖6个镇、5个乡,境内有五九七农场、八五二农场、八五三农场、红旗领农场、八五一一农场。宝清县位于中温带大陆性季风气候区，多年平均年降水量为532 mm，降水大部分集中在6—9月份，占全年降水量的70%，春季干旱频繁，夏秋季多洪涝灾害。

3.宝清县地下水资源

宝清县地下水补给量主要来源于降水入渗量、地表水体入渗补给、侧向径流补给、农田灌溉水回归补给。根据 《黑龙江省水资源综合规划地下水资源评价报告》，宝清县全县多年平均地下水资源量为5.18亿m3/a，平原区地下水总补给量为3.35亿m3/a，可开采量2.56亿m3/a。

二、宝清县地下水空间分布特征分析

根据宝清县地下水的埋藏分布和赋存条件，将本区划分为3个含水岩组。

1.第四系松散岩类孔隙水含水岩组

该含水岩组主要分布于挠力河低平原，含水岩组由中更新统浓江组、上更新统别拉洪河组及全新统的砂、砂砾石组成。含水层厚度一般为20～30 m，从山前向低平原中部方向由薄变厚，最厚达68.65 m。地下水类型大多属弱承压水或潜水，富水性从弱到强，按单井涌水量大小可分为水量极丰富区、水量丰富区、水量中等区、水量贫乏区等4个富水区。

（1）水量极丰富区（I1）——单井涌水量3 000～5 000 m3/d

主要分布在宝清县北部，七星河与挠力河漫滩区，地下水类型为孔隙潜水，含水层厚度一般在40～60 m，个别地段可达68.65 m，地下水水位埋深2.85～6.98 m，水位年变化幅度0.52～2.15 m。富水性强，单井涌水量为3 184.64～4 273.89 m3/d， 设计 降 深2.33～3.44m时推算单井涌水量1 865.38～2 143.34 m3/d。渗透系数为 35.37～61.52 m/d。

（2）水量丰富区（I2、II2、II3）——单井涌水量1 000～3 000 m3/d

主要分布在漫滩和一级阶地，地下水类型为孔隙潜水—弱承压水，由西北向东北承压性越强。含水层厚度11.0～58.0 m，单井涌水量 1 195～3 000 m3/d，设计降深2.80～10.46 m时推算单井涌水量1 317.6～2 400.0 m3/d。渗透系数 22.0～59.65 m/d。

（3）水量中等区（II1、I3）——单井涌水量100～1 000 m3/d

分布于一级阶地及支谷漫滩中，含水层由第四系上更新统别拉洪河组冲积砂砾石组成，其中含约5%的黏性土，含水层厚度越接近山前台地越小。另外，含水层中还夹有0.30～2.50 m厚粉质黏土透镜体。砂层中赋存孔隙承压水。含水层厚度13.0～54.35 m。地下水水位埋深4.56～11.26 m，单井涌水量 106.84～1 000.00 m3/d，渗透系数 10.0～36.50 m/d。

（4）水量贫乏区（I4）——单井涌水量 10～100 m3/d

主要分布在山间河谷漫滩中，含水层由第四系上更新统别拉洪河组冲积砂砾石组成，其中含约15%的黏性土，含水层厚度2.6～6.8 m，越向山间蔓延含水层越薄。单井涌水量为10 ～100 m3/d，渗透系数 5.0～10.0 m/d。

2.第三系碎屑岩类裂隙孔隙含水岩组

主要分布于宝清县至大架山一带和尖山乡至八五三农场六分场一带，顶板埋深36.08～127.37m，含水层岩性为泥质粉细砂岩等，地下水具有承压性，承压水头在18.36～125.08 m之间。在宝清县至大架山一带，单井涌水量为140～950 m3/d，在尖山乡至八五三农场六分场一带，岩性为细砂岩、泥质砂岩，单井涌水量仅为3.17～52.89 m3/d，水质良好。

3.基岩裂隙含水岩组

伏于平原第四系或第三系之下，主要岩性为砂岩、砂砾岩，局部为熔岩。其中赋存风化裂隙及孔隙裂隙承压水。承压水头高度5.00 m，当孔径219 mm时单井涌水量为800.0 m3/d，单位涌水量为 9.26 L/（s·m）， 渗透系数1.81m/d。

综上所述，宝清县内水文地质条件差异较大。但根据水文地质条件分析，本区虽然分布三层地下水，但碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩裂隙水由于补给条件不足，地下水赋存条件较差，不能满足节水增粮行动项目对水量的需求，因此不能作为节水增粮行动项目水源。第四系浅层地下水储存条件较好，单井涌水量丰富，可以满足节水增粮行动项目对水源的需求。但宝清县地下水丰富地区位于低平原和河谷干流区段，目前是宝清县主要的井灌区，开采量较大，也是本次节水增粮行动项目应该避开的地区。地下水较丰富地段、中等地段为目前节水增粮行动项目区，其第四系砂砾石孔隙水一般为弱承压水，局部地下水具有潜水性质。

三、节水增粮行动项目区地下水资源变化及开发利用特征分析

1.项目区地下水资源量分析

宝清县节水增粮行动项目区论证面积628.61km2，地下水资源量4 042.45万m3，其中大气降水入渗补给量为2 150.8万m3，占总补给量的53.21%，侧向径流量为1 570.15万m3，占总补给量的38.84%，渠系渗漏补给量为9.27万m3，占总补给量的0.23%；田间入渗补给量为48.21万m3，占总补给量的1.19%，河流渗漏补给量为264.06万m3，占总补给量的6.53%。地下水可开采量为41.65万m3。

2.地下水水位动态分析

宝清县的农业开发始于20世纪50年代，大规模防洪治涝、开发利用地下水的工程建设开始于80年代。随着打井种稻等一系列工程的开展，地下水水位开始持续下降。21世纪初，随着地表水补充开发利用，地下水水位也在不断地恢复。目前宝清县地下水开发利用程度较高，主要原因：一方面宝清镇发展迅速，用水量大；另一方面五九七农场和八五三农场井灌水田面积大，地下水集中开采。宝清县平原区超采面积937km2，非超采面积3 700km2。非超采区地下水水位基本在3～8 m，地下水水位年变幅在2～5 m。受大气降水影响明显。超采区目前地下水水位年变幅比较大，最大水位埋深约18～20 m，最小水位埋深2～4 m。超采区受人为开采的影响非常明显，地下水水位依然呈现下降的趋势。目前宝清县节水增粮行动项目区均位于地下水非超采区，地下水水位埋深较浅，一般小于8 m，地下水水位动态基本保持平衡。

3.地下水资源量动态特征分析

宝清县节水增粮行动项目区地下水资源以降水入渗补给为主，侧向径流补给为辅。

（1）历年地下水资源量组成

宝清县在20世纪50—60年代，地下水资源组成为降水入渗补给量和地下水侧向径流补给量。地下水基本没有开采，地下水排泄以蒸发为主，侧向流出为辅；20世纪70—80年代开始开采地下水用于灌溉，但开采规模并不大；地下水资源量组成中，增加了井灌回渗补给量，但由于开采量小，所以灌溉回渗补给量所占的比例也相对较小。20世纪90年代年到现在，局部地段地下水开采增大，导致地下水水位逐年下降，地下水资源量中灌溉回渗补给量所占比例也逐渐增大，此外由于地下水水位下降，河流泄流补给量所占比例也不断增加。

（2）大气降水入渗补给量的动态变化

大气降水入渗补给量是地下水的主要补给来源。因此，由于大气降水的不断变化，大气降水入渗补给量也是不断变化的。根据宝清县节水增粮行动项目区大气降水补给量，可以看出，20世纪50—70年代，大气降水入渗补给量较大，80年代降水量减小，大气降水入渗补给量也逐渐减少。所以进行地下水资源评价及开发利用时，应充分考虑地下水资源的动态变化特征。

（3）大气降水入渗补给量计算成果分析

对宝清县大气降水量作10年平均分析，发现宝清县大气降水量由20世纪50年代到2010年呈逐渐减少的趋势，由此计算的10年平均大气降水入渗补给量也存在逐渐减少的趋势。对现在地下水资源影响最大的近10年地下水资源量相对于多年平均地下水资源量少，就宝清县节水增粮行动项目区来讲，多年平均大气降水入渗补给量较2001—2010年平均大气降水补给量多7.95%。

可见，地下水评价不仅要对地下水动态进行深入的研究，对地下水资源量的动态变化也应该予以重视。对降水量系列资料应不断补充，充分考虑近期降水和其他补给项对地下水资源的影响。

4.地下水开发利用特征分析

宝清县农业用水井3 631眼，均为浅水井；工业用水井75眼，其中浅水井57眼，深水井 18眼；城镇生活用水井30眼，其中深水井19眼，浅水井11眼；农村生活饮用水井295眼，其中深水井194眼，浅水井101眼。浅水井井深50～70 m，取水层位为第四系孔隙水；深水井井深70～150 m，取水层位为第三系和白垩系孔隙裂隙水。2001—2010年供水量见图1，各业用水量见图2。可以看出，地下水主要供水层位为第四系浅层水，农业灌溉用水为主要用水。

图1 2001—2010年地下水供水量曲线图

图2 2001—2010年地下水用水量曲线图

宝清县地下水可开采量25 612.13万m3/a，目前地下水开采量24 173.39万m3/a。地下水开发利用程度较高，为94%。宝清县地下水开发利用程度高主要受宝清镇、五九七农场、八五三农场井灌水田区的影响。宝清镇地下水开发利用程度为161%，五九七农场地下水开发利用程度为140%，八五三农场井灌水田区地下水开发利用程度320%，除此以外宝清县朝阳乡地下水开发利用程度81%，其余乡镇地下水开发利用程度低于65%，尚有开发利用空间。

四、结论与建议

宝清县地下水富水性差异较大，地下水开发应合理进行。建议调整地下水开发利用过度地区用水方式和用水量，以地表水资源置换地下水资源，一方面保证地下水环境健康发展和可持续利用，另一方面更好地保证农业用水。

地下水是动态变化的，地下水资源也是不断变化的。建议在进行地下水资源评价时，充分考虑地下水动态变化，合理实时地计算地下水资源量。

地下水开发利用程度差异较大，在地下水开发利用程度较低地段，可开展节水增粮行动项目，一方面采用高效灌溉，解决宝清县春旱对农业发展的影响，另一方面合理利用地下水资源。

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