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㈡ 东北松嫩平原地下水系统边界
一、地下水系统边界类型
松嫩平原一级地下水系统主要受宏观地貌控制,地下水流自盆地周边分水岭向低平原控制水系基准面径流,最后通过松花江干流河水及河谷潜水排出区外。系统边界,东、西、北分别以张广才岭及长白山丘陵山地、大兴安岭、小兴安岭分水岭为界,南部边界为松辽分水岭。基本上都是零流量边界。
松嫩平原二级地下水系统边界,所有一级地下水系统的边界都构成了二级地下水系统边界,二级地下水系统最重要的边界类型是平原内的嫩江、松花江、第二松花江一级流域地下分水岭,基本都是零流量边界;有些边界在开采影响下,可形成补给或排泄边界。嫩江流域二级地下水系统,该系统东部边界为乌裕尔河、嫩江与呼兰河分水岭及第二松花江与嫩江分水岭;西、北和东北边界与大、小兴安岭基岩接触部分为弱透水或隔水边界;在河流出山口处的河谷地段为补给边界,山区地下水通过地下潜流补给该系统地下水;南部边界为松辽分水岭,为零流量边界。第二松花江二级地下水系统,西界南段是东辽河地下分水岭,北段是嫩江和第二松花江在浅丘状砂砾石台地上的分水岭。东南边界是长白山地基岩与出山河谷,基岩为隔水或弱透水边界,河谷为中等透水补给边界。东北部以第二松花江和拉林河地下分水岭为界,该边界为静态可变边界,受相邻两个系统水位变化和开采影响,可转化为补给或排泄边界。松花江干流二级地下水系统,东以张广才岭及长白山丘陵山地为界;北以小兴安岭基岩为界,基岩属隔水或弱透水边界;西边界为呼兰河与乌裕尔河、松花江与嫩江与分水岭;南边界拉林河与第二松花江地下分水岭。
松嫩平原三级地下水系统边界,所有二级地下水系统的边界都构成了三级地下水系统边界,三级地下水系统最主要的边界类型是嫩江、松花江、第二松花江一级流域内次级流域地下分水岭,大部分是零流量边界;有些边界在开采影响下,可形成补给或排泄边界。另外一个显著特点是嫩江、松花江干流基本上是三级地下水系统的排泄边界。如雅鲁河、阿伦河、诺敏河三级地下水系统分布于山前倾斜平原的北部,由雅鲁河、阿伦河、诺敏河冲洪积扇相连构成。西侧是大兴安岭山区基岩和山区河流出口,基岩为隔水或弱透水边界,河流出山口形成的冲洪积扇与河谷为强补给边界。东部边界为嫩江,是地下水的排泄边界。南侧边界是绰尔河与雅鲁河之间的地下分水岭。呼兰河、通肯河三级地下水系统分布于海伦、绥化地区,西部边界为嫩江与呼兰河地下分水岭,属零流量边界。东部含水层系统与小兴安岭山区基岩相接触,大部分属于隔水或弱透水边界,山区河流为侧向补给边界。南部边界为松花江干流,是地下水排泄边界。
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、通肯河上游(山区)四级地下水系统和呼兰河、通肯河中下游(平原区)四级地下水系统。
二、松嫩平原地下水系统边界主要特点
1)嫩江中下游、松花江干流、第二松花江中下游与地下水水力联系十分密切,是松嫩平原区域地下水的排泄通道,三大水系中下游形成不同级别地下水系统的排泄边界。
2)松嫩平原地下水系统受地貌和地表水系控制非常明显,地下水系统边界基本都为不同级别流域的分水岭。
3)受地貌和水系控制的地下水流系统是松嫩平原地下水系统划分的主要依据,以区域水流系统划分的边界(一级、二级)主要为平原周边山区分水岭和嫩江、松花江、第二松花江等流域之间的地表、地下分水岭;以中间性流动系统划分的边界(三级)主要为二级系统内嫩江、松花江、第二松花江等水系支流(次一级地表流域)分水岭;以局部流动系统划分的边界(四级)主要是三级系统内次一级地表水系流域山区与平原区的分界。
4)浅层地下水系统垂向边界变化很大。上边界,主要为西部山前平原、中部低平原和东部高平原不同岩性、不同厚度的包气带。下边界在西部山前平原单层结构区为第四系含水层的隔水底板,属于隔水边界;中部低平原多层结构区为第四系孔隙承压水的顶板的亚粘土层,分布厚度稳定,天然状态下是隔水边界,该层承压水是人工开采的主要目的层,几十万眼大小不同的水井大大沟通了潜水与承压水的水力联系。东北高平原,浅层水系统下边界为承压水顶板黄土状土层,分布不连续,厚度小,天然状态下属于弱透水边界。
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㈣ 地下水水位预报
地下水位预报是将规划的地下水开采量和预测的地下水源汇项水量加入经过识别和检验的数值模型,通过数值模型的运算得到未来某一时刻的地下水位空间变化特征,即利用数值模型预测出预报年份的地下水位变化。由于模型精度有限,水位预测结果仅作为未来地下水位变化的一种趋势。
一、预报方案的确定
根据预测的2010年和2020年需水量开采地下水进行水位预报。根据现状开采量和预测的2010年和2020年的需水量,计算得到从2004年到2010年的全区用水量年增长率为6.07%,从2010年到2020年增长率为2.64%,地下水的开采量按相应的比例增加。各地下水系统预测开采量见表7—6。
表7—6 预测地下水开采量一览表
二、地下水位预报的条件及源汇项的确定
(一)地下水位预报的初始条件和预报时段
以2004年10月(枯水末期)的潜水、承压水等水位线图作为地下水位预报的初始流场。根据国民经济发展的远景规划,地下水位预报期限近期为5 a,即2005~2010年;远期为15 a,即2010~2020年的水位。
(二)地下水位预报的边界条件
对于潜水含水层边界和承压含水层边界,选取具有长期水位动态观测资料的结点井,按地下水位与年降水量的相关方程或地下水位随时间(年际)变化的回归方程进行预报时段内各年份水位值预测,其相关系数均在0.75以上。水位预测边界结点井之间的节点预测年份水位值,则按插值方法确定。
(三)预报时段内各种源汇项水量的预测与处理
潜水和承压水水位预报时段内的源汇项量,按多年平均值在各月内的分配进入模型,开采量按前述的预报方案分别给定分区、分层的数量值。
三、地下水位预报结果分析
在保证现状开采量的情况下,将每个井群的开采量每年按6.07%(2010年前)和2.64%(2010年以后)的比率幅度增加,到2010年地下水开采量达到79.3429×108m3,2020年达到100.2953× 108m3,基本达到可开采量的水平。水位预测结果见图7—30至图7—33。
随着开采量的增加,全区潜水位普遍缓慢下降,2010年以前潜水水位下降幅度一般小于3 m,没有出现潜水含水层被疏干现象;到2020年潜水和承压水流场的整体形态和地下水流均不同程度地发生了变化,在个别地区出现了较大的水位降深,地下水位下降幅度一般在3~6 m,局部可达到6~10 m,其中榆树市东部、铁力、海伦等黄土台地区因含水层厚度小,出现局部疏干现象。
第四系承压水水位整体变化较大,水位下降幅度各地不一,低平原区承压水位下降幅度不大,多数小于3 m,长岭一带、扶余松拉河间地块、哈尔滨、绥化、铁力等承压水盆地的承压水位下降幅度较大,一般在3~6 m,局部大于6 rn,主要城镇开采量较大的地段出现地下水位下降漏斗。
按照预测的需水量开采地下水,应注意在开采强度大的地区潜水开采井的合理布局,防止潜水位下降幅度过大,将潜水位埋深控制在某一个合理的范畴。这样既可以减少潜水的蒸发量,又可以减轻土壤盐渍化,并且能够保障生态需水。潜水位下降过大,会导致地表植被生长受到影响,或导致地表土壤沙化加重。第四系承压水位出现呈整体下降的趋势,说明承压含水层的水量均衡处于负均衡状态,因此应对该地区承压水进行合理规划,加强管理。
综上所述,到2020年地下水开采量基本达到地下水可开采资源,比较符合区内地下水开发利用实际情况,并没有导致地下水水位的大规模持续下降,因此可以作为本区地下水的开采方案。
图7—30 2010年潜水水位预测图
图7—31 2020年潜水水位预测图
图7—32 2010年第四系承压水水位预测图
图7—33 2020年第四系承压水水位预测图
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