齐齐哈尔市区第四系地下水资源开采现状与开发利用规划
【类型】期刊
【作者】郭昂青(黑龙江省齐齐哈尔矿产勘查开发总院)
【作者单位】黑龙江省齐齐哈尔矿产勘查开发总院
【刊名】黑龙江科技信息
【关键词】 齐齐哈尔市区;第四系地下水资源;开采现状;开发利用规划
【ISSN号】2096-4390
【页码】P116-117
【年份】2019
【期号】第31期
【摘要】齐齐哈尔市区第四系地下水资源多年平均补给量为71901×104m3/a,多年平均可开采资源量为68530×104m3/a,现状开采量为29258×104m3/a,剩余地下水资源量为39272×104m3/a,余水模数9.80×104m3/a·km2,总体为地下水资源开采潜力中等区。由于第四系地下水资源开采的不均衡性,导致河谷平原区第四系地下水资源开采潜力大,倾斜平原区第四系地下水资源开采潜力较大,低平原区第四系地下水资源开采潜力较小。根据齐齐哈尔市区第四系地下水资源余水模数、地貌单元及开采第四系地下水的难易程度,将齐齐哈尔市区划分为:1河谷平原第四系地下水开采潜力大易开采利用区;2倾斜平原第四系地下水开采潜力较大易开采利用区;3低平原第四系地下水开采潜力较小复杂开采利用区。
【全文】 文献传递
齐齐哈尔市区第四系地下水资源开采现状与开发利用规划
摘 要:齐齐哈尔市区第四系地下水资源多年平均补给量为71901×104m3/a,多年平均可开采资源量为68530×104m3/a,现状开采量为29258×104m3/a,剩余地下水资源量为39272×104m3/a,余水模数9.80×104m3/a·km2,总体为地下水资源开采潜力中等区。由于第四系地下水资源开采的不均衡性,导致河谷平原区第四系地下水资源开采潜力大,倾斜平原区第四系地下水资源开采潜力较大,低平原区第四系地下水资源开采潜力较小。根据齐齐哈尔市区第四系地下水资源余水模数、地貌单元及开采第四系地下水的难易程度,将齐齐哈尔市区划分为:①河谷平原第四系地下水开采潜力大易开采利用区;②倾斜平原第四系地下水开采潜力较大易开采利用区;③低平原第四系地下水开采潜力较小复杂开采利用区。
关键词:齐齐哈尔市区;第四系地下水资源;开采现状;开发利用规划
1 概述
齐齐哈尔市区位于黑龙江省和松嫩平原西部,嫩江中游。是黑龙江省西部的政治、经济、文化中心和铁路、公路的交通枢纽,民航已开通北京、上海及广州等多条航线,嫩江航运上行可达嫩江县,下行可至哈尔滨市。是全国重要的重工业基地和东北老工业基地之一。地理坐标东经123°25′-124°29′,北纬46°59′-47°52′,面积4008km2(不包括碾子山区)。辖龙沙、铁峰、建华、富拉尔基、昂昂溪、梅里斯及碾子山七个区。2012年市区总人口131.4万,人口密度327.95人/km2。地区生产总值402.4亿元,农林牧渔业总产值40.54亿元[1]。
齐齐哈尔市区人民生活和工农业生产供水是以第四系地下水做为主要的供水水源,第四系地下水多年平均补给资源量71901×104m3/a,可开采资源量68530×104m3/a,现状地下水开采量29258×104m3/a,余水量 39272×104m3/a,余水模数 9.80×104m3/a·km2,总体属地下水资源开采潜力中等区。随着社会经济的发展,地下水的开采量将不断增加,如何实现地下水资源的可持续利用,保证供水安全,是今后齐齐哈尔市区面临的一个重要而现实问题。为此,在充分收集研究前人相关研究成果的基础上,开展了齐齐哈尔市区第四系地下水资源开采现状调查,进行了齐齐哈尔市区第四系地下水资源开发利用规划。通过综合分析研究,将齐齐哈尔市区划分为三个第四系地下水开发利用规划区:①河谷平原第四系地下水开采潜力大易开采利用区;②倾斜平原第四系地下水开采潜力较大易开采利用区;③低平原第四系地下水开采潜力较小复杂开采利用区。为齐齐哈尔市区第四系地下水资源合理开发利用指明了方向。
2 第四系地下水资源开发利用现状
齐齐哈尔市区主要开采利用第四系孔隙水。目前,市区第四系孔隙水总开采量为29258×104m3/a,开采模数7.30×104m3/a·km2。其中,低平原区开采量最大为21486.35×104m3/a,开采模数11.66×104m3/a·km2;倾斜平原区开采量次之为4823.65×104m3/a,开采模数4.50×104m3/a·km2;河谷平原区开采量最小为2948.00×104m3/a,开采模数2.69×104m3/a·km2。低平原区开采井密度最大为8.21眼/km2,倾斜平原区次之为7.81眼/km2,河谷平原区最小为4.99眼/km2。
第四系上部孔隙潜水,遍布全区,水量丰富,调蓄功能强,埋藏浅,易于开采,水质易受到人类活动影响,水质相对差,现在主要用于农田灌溉。2012年使用的农灌机电井28592眼,井密度7.13眼/km2,开采量 15023×104m3/a,开采强度 3.75×104m3/a·km2,基本属于不连续分散式开采。其中,低平原区开采井最多为14793眼,井密度8.03眼/km2,开采量最大为7693.0×104m3/a,开采模数4.18×104m3/a·km2;倾斜平原区开采井次之为8340眼,井密度7.79眼/km2,开采量次之为 4382.0×104m3/a,开采模数 4.09×104m3/a·km2;河谷平原区开采井最少为5459眼,井密度4.99眼/km2,开采量最小为2948.0×104m3/a,开采模数2.69×104m3/a·km2。市区实有耕地面积14.42×104hm2,有效实灌面积5.40×104hm2。农灌井主要集中分布于建华乡、铁峰乡、龙沙乡、大民乡及富国乡,其次为昂昂溪乡、梅里斯乡及边屯乡,地下水开采强度最弱的地区主要分布于聚宝山屯以西、嫩江河谷漫滩一带,乌裕尔河下游的碟状低平原和音河河谷漫滩地带地表多有积水,地下水基本未开采。
表1 齐齐哈尔市区第四系地下水资源开采潜力统计表
注:余水模数>15时,为地下水资源开采潜力大区;余水模数10-15时,为地下水资源开采潜力较大区;余水模数5-10时,为地下水资源开采潜力中等区;余水模数1-5时,为地下水资源开采潜力较小区;余水模数1~-1时,为地下水资源采补平衡区;余水模数<-1时,为地下水资源超采区[3]。
现状开采量(10m/a)余水量(10m/a)余水模数(10 m/a·km )倾斜平原区 1071.0 16352 4823.65 11528.35 10.76河谷平原区 1094.6 27750 2948.00 24802.00 22.66低平原区 1842.4 24428 21486.35 2941.65 1.60全区 4008.0 68530 29258.00 39272.00 9.80
第四系下部孔隙承压水,遍布全区,水量丰富,调蓄功能较强,水质好。开采范围主要集中于中心城区与富拉尔基区,用于城镇居民生活用水及工业用水,基本属于连续集中式开采。其中,中心城区开采井222眼,开采量7825.60×104m3/a。富拉尔基区开采井67眼,开采量5197.60×104m3/a。昂昂溪区开采井38眼,开采量770.15×104m3/a。梅里斯区开采井24眼,开采量441.65×104m3/a。第四系下部孔隙承压水为集中连续开采,且开采强度大,平均开采模数72.1×104m3/a·km2。其中,中心城区开采模数为 48.6×104m3/a·km2,富拉尔基区开采模数为179.2×104m3/a·km2,昂昂溪区开采模数为154.0×104m3/a·km2,梅里斯区开采模数为 88.3×104m3/a·km2。由于集中连续高强度开采第四系下部孔隙承压水,致使在集中开采区形成了局部小型的地下水开采性降落漏斗[2]。
目前,齐齐哈尔市区第四系地下水资源余水量为39272×104m3/a,余水模数9.80×104m3/a·km2,总体上具有中等开采潜力。其中,河谷平原区,余水量最多为24802×104m3/a,余水模数最大为22.66×104m3/a·km2,开采潜力大;其次为倾斜平原区,余水量为11528.35×104m3/a,余水模数 10.76×104m3/a·km2,开采潜力较大;再次为低平原区,余水量最小为2941.65×104m3/a,余水模数1.60×104m3/a·km2,开采潜力较小。齐齐哈尔市区第四系地下水资源开采潜力见表1。
3 第四系地下水资源开发利用规划
在考虑水文地质条件的基础上,根据第四系地下水资源余水模数、地貌单元及开采第四系地下水的难易程度划分为三个区,又根据地下水开采方式的不同,地下水富水性的差异,划分为六个亚区。
3.1 倾斜平原第四系地下水开采潜力较大易开采利用区
分布在嫩江河谷西北、二沟河以北的倾斜平原区,面积1071.0km2。第四系地下水余水量为11528.35×104m3/a,余水模数10.76×104m3/a·km2,为第四系地下水资源开采潜力较大区。此区含水层补给条件好,含水丰富,水质好。上部第四系潜水含水层岩性为砂砾石、中粗砂、细砂,厚度3.1-46.2m,底板埋深33-56m,水位埋深0.5-5.6m。单井涌水量737.1-1218.0m3/d,换算涌水量大于3000m3/d。饮用水水质综合指数0.42-1.47,为适宜和基本适宜饮用的水。灌溉系数大于18,适宜农田灌溉。
下部第四系承压水含水层岩性为含砾中粗砂、中粗砂、细砂,厚度36.2-55.6m,顶板埋深为40.0-73.3m,底板埋深61.4-120.0m,水位埋深4.7-5.3m,单井涌水量810-1328m3/d,换算涌水量大于3000m3/d。饮用水水质综合指数0.45-1.52,为适宜和基本适宜饮用的水。本区以开采上部潜水最为经济合理,易打管井,成井深度30-50m,布井间距600-700m,井径150-220mm,用离心泵取水。易发展畜牧业生产及浅井灌溉。
3.2 河谷平原第四系地下水开采潜力大易开采利用区
分布于嫩江、音河、阿伦河河谷中,面积1094.6km2。第四系地下水余水量为 24802.0×104m3/a,余水模数 22.66×104m3/a·km2,为第四系地下水资源开采潜力大区。根据富水性及地下水开采方式的不同,将此区分为二个亚区。
3.2.1浅井开采富水亚区。主要分布于梅里斯至大民屯连线以北,面积为892.6km2。上部第四系潜水含水层岩性为砂砾石、中粗砂,厚度25-45m,底板埋深27-47m,单井涌水量351.4-1036.6m3/d,换算涌水量大于3000m3/d,水位埋深一般小于2.0m。饮用水水质综合指数0.35-1.07,为适宜饮用的水。灌溉系数大于18,适宜农田灌溉。
下部第四系承压水含水层岩性为中粗砂、含砾中粗砂、细砂,厚度48.6-88.2m,顶板埋深为33-62m,底板埋深105-131m,水位埋深2.0-4.0m,单井涌水量1328m3/d,换算涌水量大于3000m3/d。饮用水水质综合指数大部分地区小于1,局部1.00-1.61,为适宜和基本适宜饮用的水。此区大部分地段可直接引江水发展渠灌,在远离嫩江地段可打大口井开采潜水,成井深度一般5-10m,,井径1m,也可打管井,成井深度30m为宜,布井间距500-600m,取水设备可采用6-8吋 离心泵取水,易发展井灌。
3.2.2浅井开采较富水亚区。分布于梅里斯至大民屯连线以南,昂昂溪至五福连线以北一带,面积为202km2。上部第四系潜水含水层岩性为砂砾石、细砂,厚度20-35m,底板埋深24-37m,单井涌水量780-1123m3/d,换算涌水量1000-3000m3/d,水位埋深2.0-3.0m。饮用水水质综合指数0.33-1.00,为适宜饮用的水。灌溉系数一般大于18,局部为10,为适宜和基本适宜农田灌溉的水。
下部第四系承压水含水层岩性为砂砾石、含砾中粗砂,厚度55-70m左右,顶板埋深为29-50m,底板深度为100-115m,水位埋深2-4m,单井涌水量1650.8m3/d,换算涌水量大于3000m3/d。饮用水水质综合指数0.40-1.25,为适宜和基本适宜饮用的水。此区除嫩江外,还发育许多小湖泡,可充分利用地表水发展水田。在旱季和远离江岸的地段,开采潜水即可满足农田灌溉及人畜饮用水的需求。可打大口井开采潜水,成井深度一般5-10m,井径1m,也可打管井,成井深度30m为宜,布井间距500-600m,取水设备可采用6-8吋离心泵取水。
3.3 低平原第四系地下水开采潜力较小复杂开采利用区
主要分布于嫩江以东地区,面积1842.4km2。第四系地下水余水量为 2941.65×104m3/a,余水模数 1.60×104m3/a·km2,为地下水资源开采潜力较小区。根据富水性及地下水开采方式的不同,将此区分为三个亚区。
3.3.1深井-中深井与浅井分层开采富水亚区。分布于齐齐哈尔市中心城区,大民乡、水师乡、昂昂溪、三间房及嫩江西岸的波状低平源,面积730.1km2。上部第四系潜水含水层岩性为砂砾石、含砾中粗砂、细砂,厚度22-43m,昂昂溪达63m,底板埋深25-73m,水位埋深嫩江以东一般1-6m,嫩江以西一般4-6m。单井涌水量668-4156m3/d,换算涌水量大于3000m3/d。饮用水水质综合指数0.5-3.0,为适宜饮用和基本适宜饮用的水。灌溉系数大于18,适宜农田灌溉。
下部第四系承压水含水层岩性为砂砾石、含砾中粗砂、细砂,厚度38-92m,顶板埋深为34-60m,底板埋深为79-139m,水位埋深3.3-7.8m,单井涌水量969-2863m3/d,换算涌水量大于3000 m3/d。此亚区宜分层开采,农田灌溉开采上部第四系潜水,可打管井,井径220-330mm,成井深度30-50m,布井间距400-500m,宜6-8吋 离心泵取水。城市居民饮用水及工业用水宜开采下部第四系承压水,可打管井,井径150-220mm,井距1000-1200m,成井深度100-130m,可用4-8吋 深井泵取水。为避免受污染的潜水渗入,开采下部承压水时应严格止水,沿江地带工业用水应充分利用嫩江水为宜。
3.3.2浅井开采为主局部深井-中深井开采较富水亚区。分布于大五福玛、大民屯、查干诺与兰屯连线以东,石家店,扎龙屯至后五家子连线以西,面积788.0km2。上部第四系潜水含水层岩性为砂砾石、中粗砂、细砂,厚度20-39m,底板埋深24-43m,水位埋深一般1-4m。单井涌水量385-1054m3/d,换算涌水量1000-3000m3/d。饮用水水质综合指数0.78-1.41,局部地段2.02-2.06,为适宜饮用和基本适宜饮用的水。灌溉系数一般大于18,局部9.15-9.66,为适宜和基本适宜农田灌溉。此区大部分地段水质好,可集中开采潜水,成井深度30-40m,井径220-330mm,井距600m,易离心泵取水。
下部第四系承压水含水层岩性为含砾中粗砂、细砂,厚度57-98m,顶板埋深一般为36-56m,局部深达70m,底板埋深为100-155m,水位埋深1.0-4.0m,单井涌水量810-2410m3/d,换算涌水量大于3000m3/d。局部1000-3000m3/d。饮用水水质综合指数0.96-2.10,为适宜饮用和基本适宜饮用的水。局部地段开采下部承压水时,可打管井,成井深度80-120m,布井间距600m,易用4-6吋深井泵取水。
3.3.3中深井开采较富水亚区。分布于市区东南部碟状低平原,面积324.30km2。此区大部分为沼泽化湿地,上部第四系潜水由于受自然因素的影响,饮用水水质综合指数一般为3.43-6.06,灌溉系数4.13-4.52,为不易饮用和不易直接灌溉的水。上部第四系潜水含水层岩性为中粗砂、含砾砂及砂砾石,厚度12.0-16.0m,底板埋深25.0-45.0m,水位埋深1.0-3.7m。单井涌水量385-1054m3/d,换算涌水量1000-3000m3/d。
第四系下部承压水据邻区推测含水层岩性为含砾砂和细砂,厚度65.0-75.0m,顶板埋深45.0-62.5m,底板埋深130.0-137.5m,此层水宜作为居民饮用水开采。开采时可打管井,成井深度80-120m,井径150-220mm,易深井泵取水。另外,开采承压水时,还需严格止水,防止上部第四系潜水渗入。
4 结论
市区第四系地下水资源现状开采量29258×104m3/a,余水量39272×104m3/a,余水模数 9.80×104m3/a·km2,总体属于第四系地下水开采潜力中等区。其中,河谷平原区第四系地下水现状开采量2948×104m3/a,余水量24802×104m3/a,余水模数22.66×104m3/a·km2,属于第四系地下水资源开采潜力大区;倾斜平原区第四系地下水现状开采量4823.65×104m3/a,余水量11528.35×104m3/a,余水模数10.76×104m3/a·km2,属于第四系地下水资源开采潜力较大区;低平原区第四系地下水现状开采量21486.35×104m3/a,余水量2941.65×104m3/a,余水模数 1.60×104m3/a·km2,属于第四系地下水资源开采潜力较小区。
根据第四系地下水资源余水模数、地貌单元及开采第四系地下水的难易程度,将齐齐哈尔市区划分为:①河谷平原第四系地下水开采潜力大易开采利用区;②倾斜平原第四系地下水开采潜力较大易开采利用区;③低平原第四系地下水开采潜力较小复杂开采利用区。
参考文献
[1]马汇川等.齐齐哈尔经济统计年鉴2013[M].齐齐哈尔:齐齐哈尔市统计局,2013,9.
[2]赵海清等.松嫩平原地下水资源及其环境问题调查评价[M].北京:地质出版社,2009,5.
[3]高津等.黑龙江省水文地质志[M].哈尔滨:黑龙江人民出版社,2000,9.