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摘要通过对三江平原地下水开采情况进行调研，并结合该地区的水文地质工程地质条件，对由于过量开采地下水所引起的地面沉降进行分析，最后提出相应的对策建议。
关键词三江平原；地下水；地面沉降
中图分类号S273.4文献标识码
A文章编号0517-6611（2015）14-256-03
Abstract Through investigation on exploitation situation of groundwater in Sanjiang Plain， combined with hydrogeologic and engineering geological conditions， the ground subsidence caused by excessive exploitation of groundwater was analyzed， finally corresponding countermeasures and suggestions were put forward.
Key words Sanjiang Plain； Groundwater； Land subsidence
三江平原位于黑龙江省东北部，位于47°11′30″～48°21′25″ N，129°46′42″～134°45′20″ E，总面积108 800 km2[1]。三江平原在开发初期，地下水动态变化没有引起人们的足够重视，基本处于较为原始的状态，地下水开采量较少。但是，在20世纪90年代后，由于井灌水稻生产抽取大量的地下水，地下水进入大规模开采阶段，出现了水位区域性下降，年平均降速0.5～1.0 m，局部地区2.2～2.8 m。如2000年的地下水位同20世纪80年代中期相比，浓江一带地区地下水位埋深由6～8 m降至16～29 m；局部地区如前哨农场25队地下水位降至25 m；二级阶地区地下水位埋深由4～6 m降至8～15 m；一级阶地区地下水位埋深由2～3 m降至3.50～6.95 m。有些局部地区由于开采井密度过大，超量开采地下水，导致形成大面积扩展性降落漏斗[3]。
随着三江平原区域社会、经济的迅速发展，国民经济各部门、各行业对水资源的需求量越来越大，对水环境的保护要求越来越迫切[4]。由于多年水利发展的滞后和水利工程建设的薄弱，该区水资源供需矛盾突出，导致平原区内地下水水位急剧下降，出现地面沉降等现象。对三江平原地下水开采引起地面沉降进行研究，并指导三江平原合理开采和优化利用地下水，可带来重大的社会和经济效益，同时可供其他区域研究开采地下水引起地面沉降时参考应用。因此，对三江平原水资源开发利用导致地面沉降的研究，具有重要的现实意义。
1研究区概况
1.1地形地貌
三江平原的地貌广阔低平，径流缓慢，洪峰突发的河流，以及季节性冻融的粘重土质，促使地表长期过湿，积水过多，形成大面积沼泽水体和沼泽化植被、土壤，构成了独特的沼泽景观。沼泽与沼泽化土地面积约240万hm2，是我国最大的沼泽分布区。
1.2地质特征三江平原是新华夏构造体系第二隆起带北端的一个拗陷带，在大地构造上属同江内陆断陷。它是在前古生代变质岩、古生代和中生代沉积岩组成的基底上，经第三纪拗陷（断陷）而形成的盆地。
1.3水文地质条件
在漫长的地质历史时期，经历了地壳运动和相应的外动力地质作用，形成了北西、南西环山，中间平原广泛分布，残山丘陵散立其间的总体构造格局。从而决定了区内第四系松散岩类孔隙水广泛分布，基岩裂隙水分布于低山丘陵区，第三系碎屑岩裂隙孔隙水埋藏于第四系之下这一基本水文地质特征。广大的平原区，在第四纪地质时期沉积了大厚度以砂砾石为主的松散沉积物，赋存了丰富的第四系松散岩类裂隙水。地下水类型以潜水为主，但由于局部表层粘性土厚度变大，使地下水微具承压性。第四系砂砾石孔隙潜水和孔隙弱承压水之间，除大气降水的补给强度和水力性质有所差异而外，其他水文地质特征基本相同，具有含水层厚度大，结构单一，分布稳定，单井涌水量大等特点。
2三江平原行政区划地下水位下降分析
三江平原行政区域包括佳木斯市、鹤岗市、双鸭山市、七台河市和鸡西市等所属的21个县（市）和哈尔滨市所属的依兰县，境内有52个国有农场和8个森工局。总面积约10.89万 km2，总人口862.5万人，人口密度约为79人/km2。以行政区为单位对地下水水位下降形势进行分析（图1）。
2.1佳木斯市
佳木斯市城区于20世纪80年代初，随着工业的发展和人民生活水平的提高，大规模地开采地下水，主要开采第四系砂砾石潜水。由于集中过量的开采，引起地下水位下降，逐步形成东西两个降落中心的纺锤形降落漏斗。1995年，漏斗范围西起四合屯、东至模范村，枯水期东西长约17 km，南北宽约3 km，总面积约50 km2。其中，东部漏斗中心（二水源地）地下水位71.23 m，水位埋深8.67 m；西部漏斗中心（化学制药厂水源地）地下水位72.88 m，水位埋深8.36 m。到了1997年，枯水期漏斗面积已达57.3 km2，东部漏斗中心移至一水源地，漏斗中心地下水位70.70 m，水位埋深9.71 m；西部漏斗中心移至六水源地，水位埋深为8.70 m，漏斗中心地下水位71.69 m，平均下降8 m左右。
另外，一些农场由于大面积的旱田改造成水田，大量地抽取地下水，地下水位迅速下降。1997年开采区最大水位埋深达11.47 m，年水位变幅4.12 m，已导致周围地区的居民自备水井取不上水来。这些水田井灌区如长期大量开采地下水，将产生降落漏斗，影响农田灌溉和富锦地区居民的生活用水，并造成整个开采区域的环境恶化。
2.2鹤岗市 由于鹤岗市煤炭含水层的疏干和大量的自备井超量开采地下水，导致了以矿区为中心不同程度的地面沉降现象，其中，最严重的地面沉降造成深度为30 m的地面塌陷，塌陷区总面积为37.72 km2，最大开裂宽度为3 m[5]。在地面沉降区，因为煤层长期地对地下水进行疏干，从而使得地下水位明显下降，并且出现涌水衰减，导致沉降区周围地下水严重缺乏[6]。
2.3双鸭山市
双鸭山市是黑龙江省重要产煤基地，多年来由于煤矿生产大量疏干地下水，造成了以矿区为中心范围不等的地面塌陷，至1997年塌陷面积已达4.34 km2，其中四方台矿塌陷面积0.46 km2，宝山矿塌陷面积0.14 km2，七星矿塌陷面积0.76 km2，集贤矿塌陷面积2.98 km2。受矿区疏干地下水的影响，双鸭山市区第四系浅层地下水开发潜力明显减少。市政水源地原有11眼井，开采深度为25～35 m，开采后水位埋深达15～20 m，地下水位大幅度下降，年平均水位下降1 m左右，单井涌水量逐渐减至500 m3/d左右，第四系浅层地下水已没有开发潜力，该水源地于1996年停用。在啤酒厂一带及向阳小区周围局部出现降落漏斗，单井涌水量逐年减少。
2.4七台河市
七台河市经济发展主要以煤炭生产为主，原煤开采量已超过1 500万t，造成每年疏干地下水2 900万t。由于大量的地下水被疏干排走，致使位处主要采煤区的新兴区、茄子河区、桃山区的局部地区出现了地下水超采现象，形成了地下水降落漏斗。据1997年统计，新兴区的新兴矿、新建矿疏干区面积已达11.8 km2，桃山区的桃山矿疏干区面积近2.2 km2，茄子河区的北岗矿、茄子河煤矿、富强矿、龙湖矿等疏干面积近9.6 km2。上述疏干区均已成为深层水超采区。
由于煤矿疏干区的过量开采，导致地下水位下降，其中新兴区最为严重，最深处可达500 m，造成水量不足和部分机（电）井报废[7]。部分农田由于失去了水源而无法灌溉，部分工矿由于没有水源而导致被迫停产，部分预期建设的厂矿停建，极大程度上影响了七台河市的经济发展和人们的生活。
2.5鸡西市
在鸡西市城区，由于地下水超采已经形成了两个降落漏斗，浅层地下水超采量达128.7万m3，超采系数达1.25，水位最大降深达55 m，城区地下水位下降1.2～2.0 m。城区鸡西发电厂、自来水厂在1995年发生多处地面塌陷及护坡滑塌，经质检部门鉴定，是由于过量开采地下水造成的。同年修建北环穆棱河桥，出现墩位位移，桥面报废重大事故，经确认主要原因也是地下水超采。市区多起建筑物裂纹事故也属于地下水超采造成的。
3对策建议
（1）大力开展“引松补挠”项目，将松花江中的水引入挠力河流域，对挠力河流域的水资源进行补给，从而有效治理饶河流域的地面沉降等相关问题。
（2）对农田灌区要进行“水资源论证”。通过水文地质勘察，确定地下水水位，计算地下水资源量，通过计算论证得到合理的开采量和开采方案。对于布井不合理的灌溉工程，要进行重新规划，根据合理的布井方案布井，保护地下水资源，杜绝地下水超采现象。根据城市水资源规划，以开采浅层地下水为主，严格控制深层水的开采；兴建新水源，增加供水量，逐步取消自备井，达到统一开采，统一供水；严格执行取水计量制度，节约用水，提高企业用水的重复利用率，使城市地下水位逐渐回升，漏斗面积逐渐缩小。
（3）建立健全监测机构，统一管理，增加经费投入，尽快解决监测系统覆盖面过小的问题；区域性动态监测井网的布局及观测井结构，应考虑区域水文地质条件和含水层结构，分别设置基本观测井及一般观测井。需合理布设观测井，以便及时反映地下水的动态变化和水质情况。
（4）通过研究得到节约水资源的灌溉技术，提高灌溉水的利用率，从而节约水资源。推广高效节水灌溉工程，增加粮食产量。
参考文献
[1]
扈静.三江平原湿地水生态系统健康指标体系研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2012.
[2] 刘贵花.三江平原挠力河流域水文要素变化特征及其影响研究[D].长春：中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所），2013.
[3] 姜秋香.三江平原水土资源承载力评价及其可持续利用动态仿真研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2011.
[4] 任守德.基于宏微观尺度的三江平原农业水土资源承载力研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2011.
[5] 于向阳，侯凤，尹喜霖，等.鹤岗市区水资源开发利用存在问题及其措施[J].水利科技与经济，2003（3）：222-224.
[6] 周连梅，张凤华，周淑英.鹤岗市地下水资源开发利用现状及存在问题浅析[J].黑龙江水利科技，2008（5）：106.
[7] 陈凤全，李岩峰，王玉荣.七台河市水利发展总体思路[J].黑龙江水利科技，2006（4）：152-153.
关键词三江平原；地下水；地面沉降
中图分类号S273.4文献标识码
A文章编号0517-6611（2015）14-256-03
Abstract Through investigation on exploitation situation of groundwater in Sanjiang Plain， combined with hydrogeologic and engineering geological conditions， the ground subsidence caused by excessive exploitation of groundwater was analyzed， finally corresponding countermeasures and suggestions were put forward.
Key words Sanjiang Plain； Groundwater； Land subsidence
三江平原位于黑龙江省东北部，位于47°11′30″～48°21′25″ N，129°46′42″～134°45′20″ E，总面积108 800 km2[1]。三江平原在开发初期，地下水动态变化没有引起人们的足够重视，基本处于较为原始的状态，地下水开采量较少。但是，在20世纪90年代后，由于井灌水稻生产抽取大量的地下水，地下水进入大规模开采阶段，出现了水位区域性下降，年平均降速0.5～1.0 m，局部地区2.2～2.8 m。如2000年的地下水位同20世纪80年代中期相比，浓江一带地区地下水位埋深由6～8 m降至16～29 m；局部地区如前哨农场25队地下水位降至25 m；二级阶地区地下水位埋深由4～6 m降至8～15 m；一级阶地区地下水位埋深由2～3 m降至3.50～6.95 m。有些局部地区由于开采井密度过大，超量开采地下水，导致形成大面积扩展性降落漏斗[3]。
随着三江平原区域社会、经济的迅速发展，国民经济各部门、各行业对水资源的需求量越来越大，对水环境的保护要求越来越迫切[4]。由于多年水利发展的滞后和水利工程建设的薄弱，该区水资源供需矛盾突出，导致平原区内地下水水位急剧下降，出现地面沉降等现象。对三江平原地下水开采引起地面沉降进行研究，并指导三江平原合理开采和优化利用地下水，可带来重大的社会和经济效益，同时可供其他区域研究开采地下水引起地面沉降时参考应用。因此，对三江平原水资源开发利用导致地面沉降的研究，具有重要的现实意义。
1研究区概况
1.1地形地貌
三江平原的地貌广阔低平，径流缓慢，洪峰突发的河流，以及季节性冻融的粘重土质，促使地表长期过湿，积水过多，形成大面积沼泽水体和沼泽化植被、土壤，构成了独特的沼泽景观。沼泽与沼泽化土地面积约240万hm2，是我国最大的沼泽分布区。
1.2地质特征三江平原是新华夏构造体系第二隆起带北端的一个拗陷带，在大地构造上属同江内陆断陷。它是在前古生代变质岩、古生代和中生代沉积岩组成的基底上，经第三纪拗陷（断陷）而形成的盆地。
1.3水文地质条件
在漫长的地质历史时期，经历了地壳运动和相应的外动力地质作用，形成了北西、南西环山，中间平原广泛分布，残山丘陵散立其间的总体构造格局。从而决定了区内第四系松散岩类孔隙水广泛分布，基岩裂隙水分布于低山丘陵区，第三系碎屑岩裂隙孔隙水埋藏于第四系之下这一基本水文地质特征。广大的平原区，在第四纪地质时期沉积了大厚度以砂砾石为主的松散沉积物，赋存了丰富的第四系松散岩类裂隙水。地下水类型以潜水为主，但由于局部表层粘性土厚度变大，使地下水微具承压性。第四系砂砾石孔隙潜水和孔隙弱承压水之间，除大气降水的补给强度和水力性质有所差异而外，其他水文地质特征基本相同，具有含水层厚度大，结构单一，分布稳定，单井涌水量大等特点。
2三江平原行政区划地下水位下降分析
三江平原行政区域包括佳木斯市、鹤岗市、双鸭山市、七台河市和鸡西市等所属的21个县（市）和哈尔滨市所属的依兰县，境内有52个国有农场和8个森工局。总面积约10.89万 km2，总人口862.5万人，人口密度约为79人/km2。以行政区为单位对地下水水位下降形势进行分析（图1）。
2.1佳木斯市
佳木斯市城区于20世纪80年代初，随着工业的发展和人民生活水平的提高，大规模地开采地下水，主要开采第四系砂砾石潜水。由于集中过量的开采，引起地下水位下降，逐步形成东西两个降落中心的纺锤形降落漏斗。1995年，漏斗范围西起四合屯、东至模范村，枯水期东西长约17 km，南北宽约3 km，总面积约50 km2。其中，东部漏斗中心（二水源地）地下水位71.23 m，水位埋深8.67 m；西部漏斗中心（化学制药厂水源地）地下水位72.88 m，水位埋深8.36 m。到了1997年，枯水期漏斗面积已达57.3 km2，东部漏斗中心移至一水源地，漏斗中心地下水位70.70 m，水位埋深9.71 m；西部漏斗中心移至六水源地，水位埋深为8.70 m，漏斗中心地下水位71.69 m，平均下降8 m左右。
另外，一些农场由于大面积的旱田改造成水田，大量地抽取地下水，地下水位迅速下降。1997年开采区最大水位埋深达11.47 m，年水位变幅4.12 m，已导致周围地区的居民自备水井取不上水来。这些水田井灌区如长期大量开采地下水，将产生降落漏斗，影响农田灌溉和富锦地区居民的生活用水，并造成整个开采区域的环境恶化。
2.2鹤岗市 由于鹤岗市煤炭含水层的疏干和大量的自备井超量开采地下水，导致了以矿区为中心不同程度的地面沉降现象，其中，最严重的地面沉降造成深度为30 m的地面塌陷，塌陷区总面积为37.72 km2，最大开裂宽度为3 m[5]。在地面沉降区，因为煤层长期地对地下水进行疏干，从而使得地下水位明显下降，并且出现涌水衰减，导致沉降区周围地下水严重缺乏[6]。
2.3双鸭山市
双鸭山市是黑龙江省重要产煤基地，多年来由于煤矿生产大量疏干地下水，造成了以矿区为中心范围不等的地面塌陷，至1997年塌陷面积已达4.34 km2，其中四方台矿塌陷面积0.46 km2，宝山矿塌陷面积0.14 km2，七星矿塌陷面积0.76 km2，集贤矿塌陷面积2.98 km2。受矿区疏干地下水的影响，双鸭山市区第四系浅层地下水开发潜力明显减少。市政水源地原有11眼井，开采深度为25～35 m，开采后水位埋深达15～20 m，地下水位大幅度下降，年平均水位下降1 m左右，单井涌水量逐渐减至500 m3/d左右，第四系浅层地下水已没有开发潜力，该水源地于1996年停用。在啤酒厂一带及向阳小区周围局部出现降落漏斗，单井涌水量逐年减少。
2.4七台河市
七台河市经济发展主要以煤炭生产为主，原煤开采量已超过1 500万t，造成每年疏干地下水2 900万t。由于大量的地下水被疏干排走，致使位处主要采煤区的新兴区、茄子河区、桃山区的局部地区出现了地下水超采现象，形成了地下水降落漏斗。据1997年统计，新兴区的新兴矿、新建矿疏干区面积已达11.8 km2，桃山区的桃山矿疏干区面积近2.2 km2，茄子河区的北岗矿、茄子河煤矿、富强矿、龙湖矿等疏干面积近9.6 km2。上述疏干区均已成为深层水超采区。
由于煤矿疏干区的过量开采，导致地下水位下降，其中新兴区最为严重，最深处可达500 m，造成水量不足和部分机（电）井报废[7]。部分农田由于失去了水源而无法灌溉，部分工矿由于没有水源而导致被迫停产，部分预期建设的厂矿停建，极大程度上影响了七台河市的经济发展和人们的生活。
2.5鸡西市
在鸡西市城区，由于地下水超采已经形成了两个降落漏斗，浅层地下水超采量达128.7万m3，超采系数达1.25，水位最大降深达55 m，城区地下水位下降1.2～2.0 m。城区鸡西发电厂、自来水厂在1995年发生多处地面塌陷及护坡滑塌，经质检部门鉴定，是由于过量开采地下水造成的。同年修建北环穆棱河桥，出现墩位位移，桥面报废重大事故，经确认主要原因也是地下水超采。市区多起建筑物裂纹事故也属于地下水超采造成的。
3对策建议
（1）大力开展“引松补挠”项目，将松花江中的水引入挠力河流域，对挠力河流域的水资源进行补给，从而有效治理饶河流域的地面沉降等相关问题。
（2）对农田灌区要进行“水资源论证”。通过水文地质勘察，确定地下水水位，计算地下水资源量，通过计算论证得到合理的开采量和开采方案。对于布井不合理的灌溉工程，要进行重新规划，根据合理的布井方案布井，保护地下水资源，杜绝地下水超采现象。根据城市水资源规划，以开采浅层地下水为主，严格控制深层水的开采；兴建新水源，增加供水量，逐步取消自备井，达到统一开采，统一供水；严格执行取水计量制度，节约用水，提高企业用水的重复利用率，使城市地下水位逐渐回升，漏斗面积逐渐缩小。
（3）建立健全监测机构，统一管理，增加经费投入，尽快解决监测系统覆盖面过小的问题；区域性动态监测井网的布局及观测井结构，应考虑区域水文地质条件和含水层结构，分别设置基本观测井及一般观测井。需合理布设观测井，以便及时反映地下水的动态变化和水质情况。
（4）通过研究得到节约水资源的灌溉技术，提高灌溉水的利用率，从而节约水资源。推广高效节水灌溉工程，增加粮食产量。
参考文献
[1]
扈静.三江平原湿地水生态系统健康指标体系研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2012.
[2] 刘贵花.三江平原挠力河流域水文要素变化特征及其影响研究[D].长春：中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所），2013.
[3] 姜秋香.三江平原水土资源承载力评价及其可持续利用动态仿真研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2011.
[4] 任守德.基于宏微观尺度的三江平原农业水土资源承载力研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2011.
[5] 于向阳，侯凤，尹喜霖，等.鹤岗市区水资源开发利用存在问题及其措施[J].水利科技与经济，2003（3）：222-224.
[6] 周连梅，张凤华，周淑英.鹤岗市地下水资源开发利用现状及存在问题浅析[J].黑龙江水利科技，2008（5）：106.
[7] 陈凤全，李岩峰，王玉荣.七台河市水利发展总体思路[J].黑龙江水利科技，2006（4）：152-153.