肇州县地下水动态影响因素分析

李治军，李 铎，胡仁强，赵 悦

(1.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080；2.黑龙江大学寒区地下水研究所，黑龙江 哈尔滨 150080)

中国水资源严重短缺，特别是北方粮食主产区水资源供需矛盾尖锐[1]。近年来，随着经济社会的发展，各省市对水资源的需求量更是在不断增加[2]。我国容易开发的水资源多已被利用，受用水量和调水成本的限制，农业需水对地下水依赖程度越来越强[3]；另一方面，农业生产用水效率低和缺水程度加剧的现实，要求我们必须加快发展现代节水高效农业，提高农田水的粮食转化能力，解决我国用水安全和粮食安全问题[4]。黑龙江省的粮食与农业土地资源丰富，是我国的商品粮基地。全省粮食产量达到全国粮食产量的1/9，面积约1.6×107hm2；但是区域农业土地的水资源亩均占有量仅为338 m3，仅为全国平均水平的1/3，全省用水主要为农业用水，占到89.6%以上，现代农业的快速发展加剧了对水资源的需求量。肇州县位于黑龙江省西南部，地表水资源量较少，农业以及生产生活用水主要依靠开采地下水。随着肇州县农业的发展，对农田灌溉的需水量不断增大，致使对地下水开采量逐年加大,破坏地下水均衡。在未来可预见的一定时期内，地下水将是肇州县供水的主要来源。对地下水的合理开发、加强保护，并做到可持续利用，是一项重要而艰巨的任务[5]。

对于肇州县地下水资源，李岩[6]通过计算与评价，指出肇州县的灌区需水量远大于地下水开采量，必须合理的开采地下水并采取节水措施和扩建水源地才能保证肇州县的正常用水。齐鹏[7]依据地下水监测井数据分析指出肇州县的区域含水层边界为强开放边界，表明逐年增长的地下水开采量是肇州县地下水埋深增加的关键性因素。据相关文献显示，关于肇州县地下水方面的文献大多集中在地下水安全评价与优化管理、地下水安全开采量等方面，对于肇州县地下水的承载力分析也有部分文献涉及，但关于肇州县地下水动态的研究较少。鉴此，本文选用了肇州县2000—2012年的降水、蒸发、地下水开采，以及地下水观测等资料分析肇州县地下水动态影响因素，以期增加对肇州县地下水位动态变化规律的了解，为地下水资源可持续利用和保护提供重要的参考依据。

1 研究区概况

肇州县地处黑龙江省西南部，松花江以北，松嫩平原的腹地，东部与肇东市相邻，西部与大庆市大同区交界，南部与肇源县接壤，北部与安达市相连。全县面积2445 km2。肇州县属于低山丘陵平原区，海拔高度在134～578 m之间，平均海拔150 m左右，农业区平均海拔167 m左右。全县境内为冲积性平原，地势较为平坦。肇州县地处于中高纬度地带，属于大陆性季风气候，四季冷暖干湿变化分明。春、秋季多风少雨，夏季高温多雨，冬季气候寒冷干燥[8]。

肇州县的经济产业以农业为主，农业人口所占比例达到78%。全县耕地面积约1.48×105hm2，主要种植作物为玉米、土豆、高粱、小麦等。由于肇州县地表无江河，所以农业用水来源主要为开采地下水，肇州地区的水文气象条件和水源条件决定了该区农业种植种类，为松嫩平原中典型的旱田作物。肇州县所处地区气候干燥，尤其在春季和初夏降水量小，蒸发强度大，地表水资源主要来源于大气降水，全区境内赋存地下水，对地下水的观测数据分析发现，研究区地下水径流流向为东北向西南，地下水的径流方向与松辽盆地区域方向基本一致。

2 区域地下水循环特征

2.1 地下水补给

肇州县的地下水补给以垂向补给为主，以侧向补给为辅。肇州县地下水的垂向补给主要为大气降水和地表水体入渗补给潜水，潜水通过弱透水层越流补给承压水。在肇州县内的第4系的覆盖物大面积暴露于地表或者上覆层很薄，所以在研究区内直接受大气降水及地表水入渗补给。在丰水期内可通过地表水入渗对地下水进行直接补给。肇州县的含水层边界大都属于强开放边界含水层，具有良好的透水性，并且外部环境与含水层有着较强的水力联系，肇州县上游方向的地下水通过强开放边界地下侧向过流断面入渗进行侧向补给。

2.2 地下水排泄

受到人类活动的影响，研究区内的地下水排泄主要有三种方式：人类开采、蒸发排泄和侧向流出。人类开采是肇州县地下水排泄的主要途径，肇州县水资源的开发利用主要集中在地下水资源的开发，地下水人工开采主要用于生活用水、农田灌溉和生产用水等。 潜水蒸发也是肇州县浅层地下水排泄的重要途径，且蒸发量的大小与强度均受到当地地形地貌、气象条件以及潜水埋藏深度的影响。地下水的储存量在受到蒸发和人工开采的消耗下，剩余的储存量通过排泄边界向下游侧向流出。

3 地下水动态影响因素分析

地下水动态是在自然和人为因素影响下，地下水水位、水温、水量和水质等随时间的变化过程[9]。地下水位的动态变化，是反映含水层中地下水资源量变化的一个指标。地下水位的上升、下降可直接反映地下水补给和排泄量的变化[10]。地下水动态产生的原因主要是由于地下水补给与排泄不均衡引起的，研究地下水动态的影响因素是为了了解地下水变化趋势、变化幅度以及人类活动对地下水系统影响程度[11]，有利于地下水资源的合理规划、利用，为旱灌区的水资源评价和经济发展提供参考[12]。

根据肇州县实际情况，肇州县地下水动态影响因素大体可以分为两类：气候因素和人为因素，其中气候因素主要有大气降水、蒸发等；而人为因素主要为人工开采等。

3.1 降水量

大气降水作为肇州县地下水的主要补给源，对地下水的影响是最为直接的。大气降水通过影响径流进而影响地下水位的动态变化，当降水量增多时，地下水通常会受到大气降水的补给，反之，当降水量减少时，地下水位会受到缺少降水、径流的补给以及更多的开采的影响。根据研究区实测的降水量资料，编制肇州县多年降水量统计表(见表1)，结合地下水动态数据绘制了2000—2012年肇州县降水量对地下水水位的影响曲线图(见图1)。

表1 肇州县多年降水量统计表 mm

图1 2000—2012年肇州县降水量对地下水水位的影响曲线图

通过表1、图1可以得出，研究区多年(2000—2012年)平均年降水量为411.4 mm，年最大降水量为2005年642.8 mm，年最小降水量为2001年236.4 mm。降水量年际变化较大。在

2004—2005年间肇州县年降水量上升了260.2 mm，与此同时，地下水水位上升了1.0 m，在2005—2006年间肇州县年降水量下降了359.2 mm，与此同时，地下水水位下降了0.9 m。受降水量影响，地下水水位年际变化较大，且总体水位呈降低的趋势，并且肇州县降水量有着微弱的下降趋势，所以降水量可作为影响地下水动态的因素之一。

3.2 地下水开采量

肇州县因其境内无天然江河，所以主要的生活生产用水都通过开采地下水获取。根据研究区实测资料，编制肇州县多年地下水开采量统计表(见表2)，结合地下水动态数据绘制了2000—2012年肇州县地下水开采量对地下水水位的影响曲线图(见图2)。

表2 肇州县多年地下水开采量统计表 万m3

图2 2000—2012年肇州县地下水开采量对地下水水位的影响曲线图

从表2、图2可以得出，研究区多年平均开采量为5627万m3，年最小开采量为2000年4641万m3，

年最大开采量为2012年6593万m3。随着全县经济与农业逐步发展，从而导致地下水开采量逐年增大，地下水水位呈现明显的整体下降趋势。通过分析得到，引起地下水水位呈下降趋势的关键性因素为逐年增大的地下水开采量，所以地下水开采量是影响地下水动态的因素之一。

3.3 蒸发量

肇州县属于干旱、半干旱季风气候，且区域内水面和沼泽湿地较为发育，降水量小，蒸发强度大。根据实侧资料编制肇州县多年蒸发量统计表(见表3)，结合地下水动态数据绘制肇州县蒸发量对地下水水位的影响曲线图(见图3)。

表3 肇州县多年蒸发量统计表E601 mm

图3 肇州县蒸发量对地下水水位的影响曲线图

从表3、图3可以得出，研究区多年平均蒸发量为866.9 mm，年最小蒸发量为2000年的697.1 mm，年最大蒸发量为2012年的1020.6 mm。从肇州县长期的观测数据来看，该县的蒸发量年际变化幅度不大，比较均衡，但蒸发量总体呈上升趋势，在一定程度上增大了肇州县地下水排泄量，导致地下水水位呈整体下降的趋势，所以蒸发量是影响肇州县地下水动态的因素之一。

4 结 论

通过水文气象、自然地理等方面对肇州县的区域概况进行了梳理，并对肇州县的水文地质条件以及地下水补给、径流、排泄条件进行了分析，得出肇州县的循环特征为：地下水补给以垂向补给为主，以侧向补给为辅；地下水排泄方式主要为地下水开采、潜水蒸发与侧向排出。

通过对肇州县2000—2012年的降水、蒸发、地下水开采等观测资料，系统的分析了降水量、开采量以及蒸发量对于地下水动态的影响，得出肇州县的降水量、开采量和蒸发量是影响肇州县地下水动态的关键因素。