Question

地下水水位下降

Answer 1

地下水开采量的增加引起的地下水位下降已从局部发展成区域性。调查显示，除河谷区外，近20年来松嫩平原潜水水位普遍下降了2～5 m，第四系承压水水位局部下降严重，一些城市集中开采区形成了较大的地下水位下降漏斗。为了控制地下水位持续下降，如哈尔滨、大庆等都采取了限制开采地下水的措施，有效地控制了地下水位下降漏斗的继续扩大；有的城市引入区外水源，如长春市的“引松入长”，减少了本地区的地下水开采量，缓解了地下水的开采压力，使地下水位下降速率明显减缓，停采的水源地水位逐渐得到恢复。

一、区域地下水位下降及其演变

（一）潜水水位下降及演变

自20世纪80年代中期以后，地下水开采量增长迅速，在20年的时间里地下水开采量增加了1倍多。从1985年至1994年的9年中，地下水开采量平均每年增加1.1×10⁸m³；从1994年到2004年的10年中，平均每年增加1.89×10⁸m³，地下水开采呈加速增长的趋势，而同一时期的降水量又有所减少，地下水没有得到足够的补给，潜水水位出现了明显的区域性下降，全区潜水水位埋深小于5 m 的区域明显减少。

东部高平原潜水含水层分布不连续，地下水比较贫乏，富水性变化较大，不同地区潜水位下降幅度不一，平均下降约在1～3 m。集中开采地段，如长春、哈尔滨、扶余、榆树、双城、绥化等部分地区，水位一般下降了2～5 m。河谷潜水下降幅度较小，一般在1～2 m或没有明显变化。王府－伏龙泉砂砾石台地地下水水位下降幅度最大，达5～10 m 部分地区达到10～20 m。

中部低平原地区，通过不同年代的潜水水位埋深图比较发现，近20年低平原潜水位下降比较明显，一般下降幅度在0.5～5 m。20世纪60年代，低平原大部分地区潜水位小于5 m，而且有很大一部分地区是小于2 m，大于5 m的地区只有青冈、镇赉、新站镇等零星几处。到80年代，地下水位埋深并未发生太大变化，水位埋深仍是以小于5 m 区为主，大于5 m的范围与60年代基本保持着一致。到2005年枯水期，潜水水位大于5 m 的面积明显增大，已形成区域性的范围，接近低平原面积的50%。在洮儿河以北地区水位下降幅度一般小于0.5 m，洮儿河以南多在0.5～1.0 m，其他地区在1.0～2.0 m。乾安至大庆地区下降幅度较大，一般下降3.0～5.0 m。

西部山前倾斜平原地下水资源丰富，农业用水开采量大，地下水位下降幅度变化也较大，一般在2～7 m，其中，洮儿河砂砾石扇形地水位下降幅度最大，一般为5～10 m。1957年以前，扇形地前缘，洮儿河、蛟流河河谷潜水水位埋深均小于1.0 m，小于3 m 区面积占到扇形地的2/3，大于5 m的面积只占1/7；从70年代起地下水开始大规模开采，进行农田抗旱灌溉，局部开始出现季节性地下水位下降，并出现井间干扰，出水量减少等现象；至1977年区域性地下水位下降已经形成了一定规模，水位埋深小于1.0 m 区已完全消失，小于3 m区面积所占比例由2/3下降到1/2；进入90年代以后，开采井大量增多，开采量增长加快，地下水位下降幅度进一步扩大，1998年是丰水年，降雨量大，洮儿河发生大洪水，地下水虽得到一定补给，但仍没有恢复到70年代以前的水平，洪水后测得地下水位埋深小于3 m 区占扇形地面积的1/5,3～5 m 区和5～10 m 区面积仍比1977年分别多66.7%和84.4%；至2002年，小于3 m 区全部消失，5～10 m 区和10～20 m 区面积大幅度增加，与1998年度比较分别增加97.3%和658.5%。其中5～10 m区面积已达1618.39 km²，占扇形地总面积的68.9%,10～20 m区面积为207.45 km²，占扇形地总面积的8.84%;2005年，水位埋深＜5 m的区域仅剩下249.87 km²,5～10 m区面积达到1772.79 km²，占扇形地总面积的75.5%。

（二）第四系承压水水位下降及演变

第四系承压水水量丰富、水质好、容易开采，是区内的主要开采层，水位下降幅度也较大，水位下降较大的区主要出现在泰来、乾安、通榆、长岭西北和前郭西部一带，水位下降幅度一般在1～2 m，在泰来、通榆南部、长岭北部一带为3～5 m，局部地带达10 m。

由于洮儿河扇形地水位下降，使扇形地潜水和下部承压水的水位差变小，潜水对承压水的补给能力下降。在低平原周边水位埋深增大，140 m 等水压线向盆地外围移动1～6 km，水位下降1～3 m，在乾安南部、王府－伏龙泉砂砾石台地西北侧分布的第四系承压水，自1984～2004年的20年间水位下降了3～5 m,140 m等水压线后退12 km左右，150 m等水压线后退2～5 km。

哈尔滨、大庆、齐齐哈尔、绥化、海伦、松原等一些集中开采第四系承压水的大中城市都形成了规模不等的地下水水位降落漏斗，其中大庆市降落漏斗面积最大，达5175 km²。20世纪60年代初期，低平原第四系承压水水位埋深大多小于5 m，仅局部有5～10 m的区域；到80年代，大庆漏斗中心水位埋深达34.24 m，水位累计降深达27.79 m；近几年，大庆市采取了限制开采的措施，地下水开采量增长势头得到控制，地下水位下降速率明显减缓，局部地段水位有所回升，长垣南部的近南北向水位降落漏斗已基本消失。

哈尔滨－绥化承压水盆地在松花江以南的广大地区，20世纪60年代初期有大面积的水位埋深＜5 m的区域，到80年代后期，水位埋深小于5 m的区域已全部消失。其中哈尔滨建城区水位下降幅度最大，形成面积约380 km²的降落漏斗，漏斗中心水位累计下降了27.3 m，近年来，由于哈尔滨市控制了地下水开采量，地下水位下降速率明显减缓，局部地带水位也有所回升。

长春市漏斗、齐齐哈尔市漏斗、绥化市漏斗、海伦市漏斗、松原市新村和二龙漏斗面积较小。

（三）新近系泰康组、大安组承压水水位下降

泰康组承压水在开采之初，水位均高于第四系承压水位，由于近年来泰康组承压水开采量增大，特别是乾安、大安等一带开采量成倍增加，水位出现明显下降，据野外调查，目前泰康组承压水位已低于第四系承压水水位0.5～5.0 m，并有从补给区向排泄区水位差逐渐增大的趋势。原来大部分地区泰康组承压水通过天窗及弱隔水层顶托补给第四系承压水，但在目前开采状态下第四系承压水反过来越流补给泰康组承压水。

大安组承压水埋藏较深，隔水顶板埋分布比较稳定，在大安市一带顶板埋深在240 m以上。开采前，承压水盆地周边水位标在170 m以上，盆地中心在140 m左右，水位相差30～40 m。在前郭、大安、镇赉和松原市宁江区等地，80年代开采初期水位高出地面4.74～11.30 m，经过20多年开采，大安组承压水自流井已全部消失，地下水流场和补、排条件也发生变化，地下水由径流排泄转为径流与开采混合排泄。

（四）白垩系承压水水位变化

分布在高平原黄土状土之下的白垩系承压水，开采初期承压水水位较高，水位普遍高于上层潜水水位，对潜水有顶托补给作用，在深切的沟谷中有部分地段自流。由于上覆潜水富水性差，随着用水量的增大，对白垩系承压水的开发利用程度越来越高。到目前，白垩系自流井基本消失，承压水位普遍下降，除山前个别地段承压水位高于上部潜水位外，大部分地区均低于潜水位，一般低1～5 m，形成潜水补给白垩系承压水。

二、典型地下水位下降漏斗的形成与演化

在松嫩平原地下水位下降漏斗主要分布于城市和油田采油区的集中供水水源地，比较典型的有哈尔滨、大庆、长春、齐齐哈尔市以及松原市的新村和二龙水源地。

（一）哈尔滨漏斗

哈尔滨市第四系承压水水位降落漏斗，位于松花江以南的建城区（图9—1），分布范围东北接近阿什河、西南接近运粮河、西北至松花江边、东南到万家窝棚及黎明村附近。据2005年地下水水位统测资料与1965年水位资料比较，地下水下降幅度以植物园（TC1191）、菅草岭（TC1209）、林业机械厂（TC1215）、黎明乡穆家沟（TC1165）、哈尔滨市第三苗圃（TC1167）一带为最大，其中植物园一带累计降深已超过29 m。2005年枯水期漏斗面积380 km²，漏斗中心（TC1209）水位埋深为54.42 m，水位标高107.49 m。由于水位大幅度下降，使松花江阶地及高平原约100 km²范围内的地下水位降至含水层顶板以下1～10 m，地下水由原来的承压转变成无压，单井涌水量由原来的4000～5000 m³/d，下降至2000～3000 m³/d。

图9—1 哈尔滨市区地下水位下降幅度与升降速率图

20世纪70年代，哈尔滨市地下水位开始出现下降，1980～1982年，分别形成了以重型机械厂、电焊条厂、松江罐头厂、市冰球厂和道里煤气公司为中心的五个小型地下水位下降漏斗，总面积100 km²左右。1985年五个小漏斗互相扩展连成一个以重型机械厂为中心（TC1188）的水位下降漏斗，面积扩大到160 km²,1987年，水位出现大幅度下降，漏斗中心下降速率达0.8～1.7 m/a，最大达2.74 m/a，外围下降速率在0.2～1.0 m/a，漏斗面积约200 km²，并以0.5～0.75 km/a的速度向南和西南扩展。在此期间平房区也形成了面积约30 km²的小漏斗，漏斗中心位于东安机械厂。1990年，漏斗面积扩大到260 km²，漏斗中心水位累计下降27.3 m，水位下降速率为0.74 m/a（图9—2）。

图9—2 哈尔滨市漏斗中心水位变化曲线

为控制地下水位下降，自1991年哈尔滨市开始控制地下水开采量，市区200 km²范围内开采量控制在（1.46～1.57）×10⁸m³/a，因此，水位下降开始减缓，漏斗中心及其以北地段地下水位由缓慢下降转变为缓慢上升，漏斗中心以南地区水位虽继续下降，但下降速度明显变缓，下降速率由1991年的0.66 m/a下降到2000年的0.22 m/a,1995年漏斗面积发展到300 km²（图9—3），这期间，哈尔滨市区地下水开采量由1991年的1.86×10⁸m³减少到1995年的1.35×10⁸m³。据环境同位素研究，漏斗中心及其以北的阶地已通过与其连通性很好的漫滩，获取了松花江水的大量补给。

图9—3 哈尔滨市漏斗区面积与开采量变化曲线

平房区自1992年开始引松花江水作为供水水源，地下水开采量大幅度减少，由1991年的0.195 ×10⁸m³减少至1993年的0.064×10⁸m³，水位开始回升（图9—4），其中，1993年回升幅度最大，平均回升速率为4.67 m/a,1994年随地下水开采量的增加地下水水位又随之下降，1995年继续回升。回升最快的区域是位于漏斗中心的TC1205点（东安机械厂），10年累计上升15.19 m，到2000年漏斗中心水位标高上升到123.77 m,2005年枯水期，漏斗中心水位标高上升到129.21 m，水位回升范围逐年向北扩大，目前已扩大到前卫无线电厂一带。

由于地下水获得了北侧松花江水补给，降落漏斗形状因此发生了改变。1996年漏斗形状由近圆形发展成椭圆形，长轴呈北东方向；1998年漏斗中心由重型机器厂（TC1188）向南移至菅草岭供水八厂（TC1209）和轴承厂（TC1193），南移了2 km左右；到2001年枯水期，漏斗趋于稳定，在椭圆的两端形成了以菅草岭供水八厂和轴承厂为中心的两个小型漏斗，漏斗总面积约380 km²;2003年轴承厂小漏斗消失，但漏斗总体形态和面积未发生大的变化；到2005年，漏斗面积基本维持在380 km²左右，漏斗中心水位埋深54.42 m，原重型机器厂漏斗中心水位自1996年至2005年回升了11.52 m，但仍低于松花江水位5 m多。

图9—4 哈尔滨市平房漏斗中心（TC1205）水位动态曲线图

（二）大庆漏斗

大庆市大规模开采地下水是从1960年石油会战开始，随着石油工业的发展，地下水开采量逐年增加，目前大庆市建有水源地46处，生产井654眼，由于地下水长期处于超量开采状态，在大庆长垣东西两侧形成了两个第四系承压水水位下降漏斗。

长垣西部第四系承压水在20世纪60年代以前水位埋深多小于5 m，仅局部在5～10 m,1963年水位开始出现下降，1972年漏斗中心水位埋深为19.62 m，水位下降了9～14 m，开始形成地下水位下降漏斗，漏斗中心位于独立屯水源地和前进水源地；1976年开采量为1.41×10⁸m³，漏斗中心水位埋深达29.50 m，这一时期是漏斗发展最快的时期，漏斗面积发展到2500 km²，漏斗中心水位比1972年下降了9.88 m；到1986年开采量达到2.0×10⁸m³，漏斗中心水位埋深达到34.24 m;1986～1988年，开采量略有减少，漏斗中心水位埋深回至33.28 m;1990年以后地下水开采量又继续增加，1992年开采量增至2.4×10⁸m³，漏斗中心水位埋深达到36.9 m，水位累计下降约30 m；到1993年开采量达3.05×10⁸m³，漏斗范围扩展到北起林甸县向前乡，南到大同区高台子镇，西至杜尔伯特蒙古族自治县三合屯，东至南二水源东部新近系泰康组含水层缺失边界范围内，漏斗面积达4500 km²。

从20世纪90年代中期，大庆市开始控制开采地下水，地下水开采量逐渐降低，1997年地下水开采量减至2.19×10⁸m³，漏斗面积缩减到4000 km²，但漏斗中心水位埋深仍在下降；2001年漏斗中心水位埋深下降到41.7 m以后，水位趋于稳定，且有所回升；2004年地下水开采量已减少到1.086× 10⁸rm³,2005年漏斗中心水位埋深回至37.19 m（TC1735），漏斗面积约3600 km²。降落漏斗范围北起杜尔伯特蒙古族自治县的泰康镇，南到大同区的大同镇，西自杜尔伯特蒙古族自治县敖林西伯乡的四家子牧场，东至南二水源东部新近系泰康组含水层缺失边界区，漏斗呈椭圆形，南北长约115 km，东西宽约35 km。地下水降落漏斗的水位变化与开采量变化见图9—5。

长垣东部主要开采白垩系明水组承压水，地下水水位降落漏斗西起大庆长垣东翼，东至安达市区、忠本镇一带，北起大庆水库（黑鱼泡水库），南至安达市升平镇北约50 km，漏斗平面呈梨状，南北向长约55 m，东西向宽约40 km，面积约1575 km²。

长垣东部漏斗产生于1970年，1970年该区年地下水开采量为0.28×10⁸m³（图9—6），漏斗中心水位埋深25.0 m;1984年开采量为0.32×10⁸m³，漏斗中心水位埋深增至33.5 m；到1993年开采量达到0.38×10⁸m³，漏斗中心水位埋深下降到42.8 m；至1997年水位埋深下降到53.4 m。27年水位下降了23.4 m，平均每年下降0.87 m。近几年限采后水位开始回升，2001年开采量0.27×10⁸m³,漏斗面积为1575 km²，漏斗中心水位41.7 m，回升11.7 m。

图9—5 大庆长垣西部第四系承压水漏斗中心水位埋深与年开采量变化曲线

图9—6 大庆长垣东部白垩系承压水漏斗中心水位埋深与年开采量变化曲线

大庆市不仅第四系承压水出现大范围的降落漏斗，在泰康组承压水中也出现大面积的水位下降漏斗，泰康组承压水降落漏斗也是自20世纪70年代开始出现，到2000年前后，漏斗中心水位下降了30 m（图9—7）。

图9—7 大庆市泰康组地下水位下降漏斗剖面图

（三）齐齐哈尔北市区漏斗

齐齐哈尔北市区第四系承压水漏斗形成于1988年，初期面积仅有2.78 km²，漏斗中心水位埋深5.32 m，比1972年下降了1.59 m；之后，随着地下水开采量的增加，漏斗面积不断扩大，到1995年，面积达到14.38 km²。从水位下降幅度上看，1990年下降幅度最大，当年下降了0.95 m，此后，地下水位总体呈上下波动缓慢下降趋势，到2000年漏斗范围已扩展到南至大民屯镇、北至北方制鞋厂、东至铁锋水厂、西至园艺所，形状近似椭圆形，长轴约12.5 km，短轴约8.2 km，面积约102.5 km²，漏斗中心位于龙沙水厂。近几年来，由于加大了地表水供水量，加上工业用水量的减少，第四系承压水开采量有所减少，漏斗中心水位没有大幅度下降（图9—8），至2004年漏斗中心水位埋深6.79 m，与1990年相比，仅下降了0.29 m，漏斗面积约92.0 km²。

图9—8 齐齐哈尔第四系承压水漏斗中心水位与漏斗面积变化曲线

（四）长春市漏斗

长春市是一座严重缺水城市，地下水资源贫乏，主要开采层白垩系承压水曾一度长时间超采，形成了铁北开采区、贾家洼子、市中心、四间房等地下水下降漏斗。2000年“引松入长”工程投产后，有效地缓解了水资源的供需矛盾，减少了地下水开采量。目前贾家洼子、市中心、四间房等集中开采地段已停止了地下水开采，地下水位逐步得到恢复，漏斗面积在逐渐缩小，但铁北第四系砂砾石潜水集中开采地段，降落漏斗仍在扩展。

长春市铁北集中开采区分布在小南－铁北－站前一带（图9—9），开采层为第四系砂砾石孔隙潜水，该区地下水自20世纪30年代开始开采，70年代后期地下水位出现下降，到1980年形成了类似簸箕形状的水位下降漏斗，漏斗中心水位埋深26.8 m，漏斗面积4.9 km²。1980～1984年间，漏斗范围扩展到12.5 km²，但水位下降幅度不大；1985年是丰水年，地下水位有所回升，漏斗面积相应缩小，漏斗中心水位埋深21.56 m，漏斗面积7.9 km²。1986～1990年，是长春供水最紧张时期，漏斗内开采井增加到60余眼，平均日开采量达1.38×10⁴m³，日超采0.13×10⁴m³，漏斗范围向西、向北方向扩展，到1990年漏斗面积发展到21.45 km²，比1980年扩大了16.55 km²。漏斗中心最大降深达24.17 m，这一期间地下水位平均每年下降0.6 m。1991～1995年间开采量减少到1.19×10⁴m³/d，略小于该地区的补给资源量，漏斗面积缩小到18.2 km²;1996～2000年间日平均开采量1.12× 10⁴m³/d，漏斗面积比1995年略有缩小，漏斗面积16.60 km²，见表9—1。

图9—9 长春市铁北集中开采区地下水位降落漏斗变化

1—1980年漏斗边界线；2—1984年漏斗边界线；3—1990年漏斗边界线；4—2000年漏斗边界；5—地下水监测点及编号

表9—1 长春市铁北集中开采区地下水降落漏斗变化表

（五）松原市新村漏斗和二龙漏斗

松原市新村与二龙水源地开采层是大安组承压水，主要用于城市生活供水，地下水水位降落漏斗区分布在松源市北部。

1.新村水源地漏斗

新村水源地1988年开始建设，目前有供水井13眼，其中有水源地8眼井，开采量较大，其余5眼是集中供水井，开采量较小。1989年开采量为330×10⁴m³，之后每年以100×10⁴m³的速度扩大开采，1993年开采量增至730×10⁴m³,2003年开采量达896×10⁴m³，导致地下水位迅速下降。

建井之初大安组承压水自流，水位高出地表6.1～8.13 m,1990年以后承压水头减至不再自流，到1994年漏斗中心水位埋深达到22.88 m,6年间水位下降31.01 m，平均每年下降5.17 m，漏斗边缘水位埋深达6 m左右，漏斗形状近圆形，长轴9.0 km，短轴7.5 km，面积51.5 km²，漏斗发展的速度较快。该漏斗发展的特点是漏斗东部和东北部水力坡度大，漏斗扩展缓慢，表明东部和东北部有很好的补给资源，而北部和西部扩展较快，表明北部和西部补给较差。

2.二龙水源地漏斗

二龙水源地自1987年陆续建井，开采井由初期的4眼增加到目前的8眼，初期开采量为600× 10⁴m³/a，以后每年约以50×10⁴m³的速度增加，1993年达到850×10⁴m³;2003年达到914×10⁴m³，致使地下水位不断下降，形成面积为144 km²的水位下降漏斗，漏斗形状为北东－南西向的椭圆形，长18.0 km，宽9.0 km。

水源地建设初期，有半数井自流，自流量在2880～4369 m³/d，水位高出地表8.0～11.30 m。一年后自流量减少为536 m³/d，水位高出地表3.6 m，三年后不再自流；到1994年漏斗中心水位埋深已达到25.62 m，边缘水位埋深也达13.7 m,7年间水位下降了36.82 m，每年平均下降5.74 m。1993～1994年下降幅度最大，一年就下降了14 m，目前该漏斗仍在发展，降落漏斗的形成，改变了原地下水的流向，地下水由区域性向北东方向径流变为局部向西南径流，并在西北、西南、北三个方向上向外扩展。

目前，松原市和吉林油田的大安组承压水开采区水位下降漏斗，已扩展到包括扶余的风华、大洼、伯都、新民，前郭的平凤、木头、长山、八郎、新庙，大安的大赉镇、联合、四棵树等广大区域，形成由多个局部漏斗组成的复合型区域性地下水位下降漏斗，总面积已超过1000 km²。