黑龙江省地下水开发利用条件分析
张焕智
[摘 要] 本文在区内地下水类型分区的基础上，根据不同类型地下水特征及地下水开发利用现状，紧密结合各区域的具体情况，以有利于保证区域内地下水合理开发利用与保护、有利于促进区域经济建设的发展为前提，按照地下水开采条件划分为适宜开采区、限制开采区和不宜开采区；简要叙述了各区概况，并进一步明确从地下水用途、地下开采水位、开采量、水质及开采方式等五个方面实现对地下水资源的保护。
[关键词] 地下水类型 开采条件 合理开发利用 保护目标
1 地下水类型及特征
黑龙江省地域辽阔，水文地质条件及地下水埋藏、分布、含水介质条件差异极大。按含水层介质不同，地下水类型可划分为松散层孔隙水、微孔隙裂隙水及基岩裂隙水，按水力性质不同可划分为潜水、承压水；并综合考虑区域地形地貌和水文地质单元的相对独立性、完整性等条件进一步划分地下水类型区。
1.1 平原区地下水类型及特征特征
黑龙江省平原区广泛分布第四系砂、砂砾石孔隙潜水 - 弱承压水，松嫩平原及穆棱兴凯低平原下部分布第四系砂、砂砾石孔隙承压水，高平原浅部与山前台地区分布微孔隙裂隙潜水，松嫩平原、三江
平原及穆棱兴凯低平原部分地段底部分布前第四系碎屑岩类孔隙裂隙承压水，松嫩平原五大连池一带分布玄武岩孔洞裂隙水。
（1） 松散层孔隙潜水 - 弱承压水
主要分布于各大平原的河谷漫滩 – 阶地区，含水层岩性主要为砂、砂砾石，漫滩区多直接裸露地表，阶地区上覆5m～20m厚的亚粘土层；在松嫩平原西部扇形地及中部低平原浅部也广泛分布，中部低平原浅部含水层岩性主要为中、细、粉砂，部分地段上覆较厚的粘性土层；地下水埋深多为2m～4m，局部5m～10m，漫滩区主要为潜水，阶地区多呈弱承压性质。含水层厚度差异较大，三江低平原厚度20m～260m，穆棱兴凯低平原厚度20m～80m，松嫩平原中部低平原厚度2.50m～8.50m，嫩江、松花江干流河谷厚度10m～30m，各支流河谷厚度一般为3m～20m。
（2） 松散层孔隙承压水
松嫩平原中部低平原广泛分布松散层孔隙承压水，可分为林甸组与泰康组两个含水层。第四系中更新林甸组孔隙承压含水层主要分布于中、西部广大低平原区下部，大庆长垣向南至肇州县城以北地区缺失；主要由河流相沉积的灰白色、杂色砂砾石组成，偶夹白色高岭土透镜体，含水层厚度一般在20.0m-60.0m之间。第四系下更新泰康组含水层主要分布于西部低平原区下部，向东尖灭于大庆长垣隆起带西翼上部；主要由灰白色中粗砂和含砾砂组成，自上而下由细变粗。
松嫩平原东部高平原也分布有松散层孔隙承压水，在绥化以南及哈尔滨地区分布较连续、稳定，其他地段断续分布呈零散状；含水层岩性主要为第四系中、下更新统砂、砂砾石，夹有透镜状亚粘土、淤泥质亚粘土层；含水层厚度5m～30m，水位埋深5m～30m，顶板埋深10m～50m。
穆棱兴凯低平原阶地区及兴凯湖低平原下部分布有松散层孔隙承压水，含水层岩性为第四系中、下更新统的砂、砂砾石，含水层厚一般20m～80m。
（3） 高平原浅部及山前台地微孔隙裂隙潜水
区内高平原浅部及山前台地分布的黄土状亚粘土、亚砂土或亚粘土夹碎石，可赋存微孔隙裂隙水，水位埋深5m～10m，分布不稳定，富水性很弱，单井涌水量＜100m3/d。
（4） 碎屑岩孔隙裂隙承压水
松嫩平原底部分布有前第四系碎屑岩孔隙裂隙承压水，但分布不稳定，富水性差异较大。白垩系上统明水组孔隙裂隙承压水分布于区内低平原底部，在大庆长垣顶部缺失。含水层岩性主要由中粗砂岩组成，受构造运动的影响，分布不稳定，多以透镜体状分布，单层厚度3.0m - 29.0m，累计厚度10.0m - 80.0m，局部最厚可达85.0m - 126.0 m。高平原区底部碎屑岩孔隙裂隙承压水分布不稳定，呈零散状，是局部地段生活及工矿企业用水的主要开采目的层。
三江低平原及穆棱兴凯低平原局部地段底部分布第三系碎屑岩孔隙裂隙承压水，含水介质为弱胶结的砂岩、砂砾岩，含水层厚度与埋藏深度变化较大。
另外，逊河平原分布也有前第四系碎屑岩孔隙裂隙水。
（5） 玄武岩孔洞裂隙水
集中分布于松嫩平原五大连池地区，含水岩组特征为：上部为玄武岩，孔洞、裂隙发育，厚20m～40m；下部为第四系中更新统砂砾石（北部地区缺失），厚1m～5m，二者直接接触，组成统一含水体，并以泉形式出露。五大连池风景区内出露有著名的南泉、北泉、翻花泉、二龙眼泉等。
1.2 山丘区含水层（介质）特征
黑龙江省山丘区主要分布花岗岩、变质岩及火山岩，由于地质构造及风化作用强烈，岩石裂隙较发育，赋存基岩裂隙水。另外，在较宽展的河谷中分布松散层孔隙水。
（1） 山间河谷松散层孔隙水
主要分布于山丘区较宽展的山间河谷平原中，含水层岩性为第四系上更新统、全新统砂、砂砾石，分布较稳定，厚度变化较大，一般在5m～10m。
（2） 基岩裂隙水
广大山丘区主要分布有花岗岩、变质岩及火山岩，经长期内外营力作用，网状风化裂隙较发育，赋存风化裂隙水；在在构造应力作用下，形成了不同性质、规模不等的断裂，特别是构造复合部位或断裂密集地带，裂隙发育，赋存构造裂隙水。由于基岩裂隙发育极不均一、裂隙带分布极不稳定、地下水赋存条件及富水性差异极大，仅在局部裂隙发育较好、宜于赋存地下水的地段，地下水才能比较富集，这些地下水富集带相互无连通，呈零散状分布。
另外，山丘区中局部地段有玄武岩孔洞裂隙水及碎屑岩孔隙裂隙水呈零散状分布。
1.3 地下水质量状况
黑龙江省地下水除受原生环境影响铁、锰含量普遍偏高外，水质一般较好，可以满足各类用水要求。但是，由于受人类生活、生产等各类活动直接或间接影响，平原区部分地区浅层地下水已经遭受到不同程度的污染，主要污染指标为氨氮、总硬度、大肠菌、挥发酚、高锰酸盐等；局部地区由于混层开采，成井工艺存在问题致使浅层潜水与下部承压水混合，对下部承压水的水质也产生一定的影响。
另外，在松嫩平原的低平原区、海林、尚志及鹤岗市等地，局部分布高氟地下水；在大、小兴安岭及东部山前地带分布有低矿化度地下水。此外，黑龙江省浅层地下水中碘含量普遍偏低。
2 地下水开发利用条件
地下水开采条件确定主要是在地下水类型分区的基础上进行的。根据地下水补给条件、含水层富水性及开采条件、地下水开发利用现状、地下水水质状况，同时考虑区域水资源对地下水开发利用的需求、生态环境及其保护的目标要求、国家对地下水资源合理开发利用及保护的总体部署等，并紧密结合黑龙江省地域内各区域的具体情况，以有利于保证区域内地下水合理开发利用与保护、有利于促进区域经济建设的发展为前提进行地下水开采条件分区。为了能够保持水文地质单元的相对独立性、完整性，本次在平原区的三江低平原、穆棱兴凯低平原、松嫩平原、逊河平原、松花江干流河谷平原及山丘区的黑龙江干流、松花江（三岔河口以下）、嫩江、乌苏里江、绥芬河等10个二级区域内进行地下水开采条件分区。按照地下水开采条件可划分为适宜开采区、限制开采区和不宜开采区3大类，另外根据各区域不同类型地下水开采形式和地下水开发利用状况，进一步细分。
（1）适宜开采区
该区地下水补给、赋存和开采条件良好，地下水水质满足开发利用的要求，当前及规划期内地下水水质满足开发利用为主且在多年平均采补平衡条件下不会引发生态与环境恶化现象。可进一步划分为集中式开采区、分散式采区及零散状开采区。
集中式开采区主要分布在松嫩平原、三江低平原、穆棱兴凯低平原、松花江干流河谷平原，地下水丰富，主要为松散层孔隙潜水，在松嫩平原部分地段下部埋藏有松散层孔隙承压水或基岩孔隙裂隙承压水。含水层厚度大，分布连续、稳定，地下水补给、赋存和开采条件良好，适宜于集中井群开采，地下水水质满足开发利用的要求，可作为城市（县）及工业的主要供水水源。
分散式开采区主要分布在松嫩平原、三江低平原、穆棱兴凯低平原、松花江干流河谷平原的支流漫滩区及逊河平原河谷漫滩、山丘区河谷漫滩，地下水较丰富，主要为松散层孔隙潜水。含水层分布连续、厚度变化较大，地下水补给、赋存和开采条件较好，适宜于以分散方式布置的管井或大口井开采，地下水水质满足开发利用的要求，是乡镇、村屯及季节性农田灌溉的主要供水水源。另外，在松嫩平原中部低平原下部缺失承压水区，松散层孔隙潜水含水层条件较差，适宜于以分散方式布置的管井或大口井开采。
零散状开采区主要分布在地下水相对较贫乏的松嫩平原东部高平原区及广大山丘区。松嫩平原东部高平原大部分地区，浅部分布微孔隙裂隙水，富水性很弱，难以作为供水水源；下部不稳定分布松散层孔隙承压水或碎屑岩类孔隙裂隙承压水，仅在局部地段具有一定的供水意义，适宜布置单井或多井开采，地下水水质满足开发利用的要求，可作为城镇或企业自备的供水水源。广大山丘区，主要为基岩裂隙水，局部有孔隙裂隙水，由于基岩裂隙发育极不均一、分布极不稳定、富水性差异极大，仅在局部裂隙发育较好、宜于赋存地下水的地段，地下水才能比较富集，适宜以管井开采，地下水水质满足开发利用的要求，可作为乡镇、村屯或企业自备的供水水源。这类水源井（地）在区域内呈零散状分布。
（2）限制开采区
该区区域生态与环境系统对地下水水位、水质变化和开采地下水较为敏感，地下水开采期间应始终保持地下水水位不低于其生态控制水位。可进一步划分为生态脆弱区（具有生态保护意义且生态系统对地下水变化十分敏感的区域）与地下水水源涵养区（有重要开发利用意义的泉水的补给区域）。
生态脆弱区主要分布在松嫩平原、三江低平原、穆棱兴凯低平原区的具有重要生态保护意义的湿地和自然保护区及其周边的低洼漫滩区，如：扎龙湿地、八岔岛 - 三江湿地、挠力河 - 七星河湿地、珍宝岛 - 虎口湿地、兴凯湖湿地等低洼漫滩区。
地下水水源涵养区主要分布在松嫩平原五大连池一带玄武岩台地，为孔洞裂隙水，是五大连池天然矿泉的主要补给区。
（3）不宜开采区
该区由于水量、水质和开采条件差而不具备一定的开采意义。
不宜开采区主要分布在各平原区的山前台地微孔隙裂隙潜水区及残丘（山）区。该区缺失具有一定供水意义的含水层，地下水贫乏，仅在个别地段可能采用大口井解决当地村屯人、畜用水。
黑龙江省平原区地下水开采条件分区见表2-1。
黑龙江省山丘区地下水开采条件分区见表2-2。
3 地下水开采条件分区概况
3.1 适宜开采区概况
地下水适宜开采区可划分出集中式开采区、分散式开采区与零散状开采区。
松嫩平原、三江低平原、穆棱兴凯低平原及松花江干流河谷平原的干流河谷漫滩与阶地区，主要分布松散层孔隙潜水-弱承压水，含水层厚度大，分布连续、稳定，地下水补给、赋存和开采条件良好，适宜于集中井群开采，为集中式开采区。松嫩平原中部低平原林甸 - 肇州区段，主要为大庆油田所在地；其浅部分布的松散层孔隙潜水-弱承压水含水层厚度小、岩性颗粒细小、水质较差、开采利用条件差，但大部分地段下部分布有松散层孔隙承压水或基岩孔隙裂隙承压水，含水层厚度大，分布连续、稳定，地下水赋存和开采条件良好，适宜于集中井群开采，为集中式开采区。松嫩平原东部高平原松花江南哈尔滨地区及通、呼河东绥化以南区，其浅部分布松散层的微孔隙裂隙潜水，一般无开采意义，但下部分布有松散层孔隙承压水，含水层厚度大，分布连续、稳定，地下水补给、赋存和开采条件良好，适宜于集中井群开采，为集中式开采区。
松嫩平原、三江低平原、穆棱兴凯低平原、松花江干流河谷平原的支流漫滩区及逊河平原河谷漫滩、山丘区河谷漫滩，地下水较丰富，主要为松散层孔隙潜水，含水层分布连续、厚度变化较大，地下水补给、赋存和开采条件较好；另外，在松嫩平原中部低平原下部缺失承压水区，松散层孔隙潜水含水层条件较差。以上区段适宜于以分散方式布置的管井或大口井开采，为分散式开采区。
松嫩平原东部高平原绝大部分地段浅部分布的微孔隙裂隙水富水性很弱，难以作为供水水源；下部不稳定分布松散层孔隙承压水或碎屑岩类孔隙裂隙承压水，在局部地段具有一定的供水意义，适宜布置单井或多井开采，已经成为区内部分城镇或企业自备的供水水源,为零散状开采区。逊河平原台地下部分布孔洞裂隙水 - 裂隙孔隙水，含水层（带）分布不稳定，富水性极不均一，在局部地段具有一定的供水意义，适宜布置单井或多井开采，为零散状开采区。松花江干流河谷平原干流段部分山前台地，下部不稳定分布松散层孔隙承压水或碎屑岩类孔隙裂隙承压水，在局部地段具有一定的供水意义，为零散状开采区。
山丘区中，基岩分布区分布基岩裂隙水，局部有孔隙裂隙水，由于基岩裂隙发育极不均一、分布极不稳定、富水性差异极大，仅在局部裂隙发育较好、宜于赋存地下水的地段地下水比较富集，目前已经成为区内各城镇供水及企业自备井的主要水源，这类水源井（地）在区域内呈零散状分布，为零散状开采区。
3.2 限制开采区概况
地下水限制开采区可划分出生态脆弱区（具有生态保护意义且生态系统对地下水变化十分敏感的区域）与地下水水源涵养区（有重要开发利用意义的泉水的补给区域）。
生态脆弱区主要分布在松嫩平原、三江低平原、穆棱兴凯低平原区的具有重要生态保护意义的湿地和自然保护区及其周边的低洼漫滩区，如：扎龙湿地、八岔岛 - 三江湿地、挠力河 - 七星河湿地、珍宝岛 - 虎口湿地、兴凯湖湿地等低洼漫滩区等。地下水水源涵养区主要分布在松嫩平原五大连池一带玄武岩台地，为孔洞裂隙水，是五大连池天然矿泉的主要补给区。
3.3 不宜开采区概况
不宜开采区（地下水开发利用条件差的区域）主要分布在各平原区的山前台地微孔隙裂隙潜水区及残丘（山）区。该区缺失具有一定供水意义的含水层，地下水贫乏，仅在个别地段可能采用大口井解决当地村屯人、畜用水。
4 地下水开发利用保护目标
4.1 地下水保护目标确定
地下水不仅是资源，而且也是环境的主要因子。随着社会经济的快速发展，人口增长，大量开发利用地下水资源，由此同时也出现了地下水位持续下降、水质恶化以及由此诱发的一系列地质生态环境负效应；不仅造成了严重的经济损失，而且影响着人类生存空间。因此必须对有限的地下水资源实行保护。
地下水资源保护的核心是根据地下水系统运动、演化规律，调整和控制人类的各种取用水行为，使地下水系统维持一种良性循环的状态，以达到水资源永续利用。地下水资源保护不是以恢复或保持地下水天然状态为目的的活动，而是一种积极的、促进水资源开发利用更合理、更科学的管理问题。地下水资源保护与开发利用是对立统一的，保护工作做得好，地下水资源才能永续开发利用，开发利用科学合理了，也就达到了保护的目的。正因如此，地下水资源保护工作应贯穿在人类生活、生产活动与地下水打交道的各个环节中。正确客观地调查、评价及合理地规划和科学分配地下水资源，是地下水资源保护的基础，是地下水资源保护工作的重要技术手段。
为防止地下水因不恰当开发利用而造成地下水污染或地下水资源破坏，在工程技术层面上主要从控制地下水用途、地下开采水位、开采量、水质及开采方式等五个方面实现对地下水资源的保护。
地下水用途：地下水水质较好，一般可以用于生活及工、农业生产的各类用途。由于地下水资源有限，应根据地下水赋存、补给、水质等条件控制使用，以使有限的地下水资源得到最有效的利用。分布连续、稳定的孔隙潜水及弱承压水，可供生活及工、农业生产用水；分布较连续、稳定的孔隙承压水与裂隙孔隙承压水，主要应用于生活及与人类健康有密切关系的产业用水；分布不稳定（零散状）的承压水或基岩裂隙水，应以村、镇生活及企业用水为主。
地下水开采水位：在地下水资源计算阶段（精度）尚不完善的情况下，确定地下水开采控制水位是分析地下水开采状况的直接的、必要的、唯一的因素，控制水位是一个法定值，能起到监测开采作用，发现水位超过界限，可以提出警告或限制开采的措施，对保护水源来说，控制水位是切实可行的。对于深层承压水，可以采用“开采区承压水水头消减率大于50%” （或“开采井承压水水头消减率大于65%”）所确定的地下水水位作为开采区（或开采井）“地下水开采控制水位”。对于靠近地表水体（河流）的潜水或弱承压水，应考虑开采地下水对地表径流或当地排泄基准面可能发生影响，确定该含水层（组）的“地下水开采控制水位”。一个地区的“地下水开采控制水位”应充分考虑当地水文地质条件、主要开采目的层的地下水流场特征，并紧密结合当地经济建设的需求，本着“合理开发利用、有效保护地下水资源，对历史负责，为后人造福”的原则进行分析研究后合理确定。
地下水开采量：地下水开采后，水文地质条件势必发生改变，以开采前提出的允许开采量作为控制指标，显然已失去意义。因此，宜以区域的地下水补给量作为某一地下水类型的开采量的宏观控制目标。
地下水水质：水质保护以防治污染为主，尽量保持（恢复）地下水的原生状态。
地下水开采方式：除根据水文地质条件优劣划分集中式、分散（零散）式开采区外，在大厚度含水层分布区（如三江低平原区）从水源地建设经济合理、管理方便考虑，应采用分段取水；在孔隙潜水 - 承压水分布区（如松嫩平原、穆棱 - 兴凯低平原），应注意采用分层取水、分质供水。凿井过程中，要严格成井工艺，防止上部潜水与下部承压水混合，致使承压水水质发生变化。
4.2 适宜开采区保护目标
集中式开采区：干流河谷孔隙潜水区及阶地孔隙潜水 - 弱承压水区，地下水用途以生活及工、农业用水为主；地下水开采控制水位不超过河水对地下水补给影响带深度1/2，或根据勘探试验确定；开采量控制不超过补给量；水质保护防治污染，保持（恢复）原生状态。孔隙潜水 - 承压水区，地下水用途潜水可供生活及工、农业用水，承压水主要用于生活及与人类健康有密切关系的产业用水；地下水开采控制水位漫滩、阶地区不超过河水对地下水补给影响带深度1/2，承压水区不超过承压水头高度的1/2，或根据勘探试验确定；开采量控制不超过补给量；水质保护防治污染，保持（恢复）原生状态；应注意采用分层取水、分质供水，严格成井工艺，防止上部潜水与下部承压水混合，致使承压水水质发生变化。孔隙承压水及裂隙孔隙承压水区，地下水用途主要用于生活及与人类健康有密切关系的产业用水；地下水开采控制水位不超过承压水头高度的1/2，或根据勘探试验确定；水质保护防治污染，保持（恢复）原生状态；应注意采用有效的止水措施，严格成井工艺，防止承压水水质发生变化。
分散式开采区：地下水用途以生活及农业用水为主；地下水开采控制水位不超过潜水含水层厚度的1/2，或根据勘探试验确定；开采量控制不超过补给量；水质保护防治污染，保持（恢复）原生状态。
零散状开采区：主要为分布不稳定的承压水，地下水用途以村、镇生活及企业用水为主；地下水开采控制水位不超过承压水头高度的1/2，或根据勘探试验确定；水质保护防治污染，保持（恢复）原生状态；应注意采用有效的止水措施，严格成井工艺，防止地下水水质发生变化。
4.3 限制开采区保护目标
生态脆弱区主要分布孔隙潜水，并与地表水（江、河、湿地）直接连通组成一体；部分生态脆弱区下部分布有孔隙承压水，与孔隙潜水之间有较稳定的粘性土层相隔。孔隙潜水主要可用于区内环境及生态用水，由于受地表水直接影响，水质较差，不能直接用于保护区生活用水，下部承压水主要用于保护区生活用水；孔隙承压水开采控制水位应根据勘探试验确定；分层开采，严格成井工艺，防止上部水体与下部承压水混合，致使承压水水质发生变化。
地下水涵养区主要为松嫩平原五大连池玄武岩台地区，分布孔洞裂隙水，多具有优质矿泉水品质。主要应用于生活及与人体健康有密切关系的产业用水；根据勘探试验，确定地下水开采控制水位；总开采量不能超过总补给量；严格成井工艺，防止上部滞水或地表水与下部地下水混合，致使地下水水质发生变化。
4.4 不宜开采区保护目标
不宜开采区主要分布在山前台地及残（山）丘区，地下水类型为微孔隙裂隙潜水，含水层发育极差，富水性贫乏。该区地下水仅能解决部分村、屯的应急用水，适宜大口井开采，应做好水源井周围环境的卫生防护，防止地下水遭受污染。