区域地下水流动系统分析
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发布时间：2022-04-22 21:22
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时间：2023-09-26 08:22
一、区域地下水流动系统划分
三江平原属于一个大型地下水汇水盆地，具有区域地下水流动系统的特征，且区域地下水流场主要受地形、水文和气候因素控制。对于盆地地下水运动来说，驱动水运动的主要能力是重力势能，其来源于地下水的补给，即大气降水或地表水转变为地下水时，便将相应的重力势能加诸于地下水。在地形标高较高的山前地带，地下水接受补给水位持续抬升，重力势能积累，构成势源，为流场的高势能区。地形低洼的河谷区，通常是流场的低势区。地下水在重力势能驱动下，由山前地带高势能区向黑龙江河谷的低势能区运动，进而形成三江平原区域地下水流动系统。
从区域地下水位分布特征分析，无论是第四系孔隙水，还是古近-新近系裂隙孔隙水、前第四系基岩裂隙水，其地下水位标高总体变化趋势均为自山前地带—绥滨凹陷（东部为前进凹陷）—黑龙江与松花江汇流区（东部为黑龙江与乌苏里江汇流区）由高逐渐降低的趋势变动。受区域水势场控制，地下水的总体流动方向亦是如此。从图3-4可看出，受地形地貌及水系控制，某一地表水体流域内，浅部第四系孔隙水接受大气降水的入渗补给，经过一定距离的径流排泄于该流域内地表水体中，因此而形成的流动系统为局部流动系统；浅部地下水接受补给，经径流进入含水层中部深度地带，通过在局部流动系统之下径流排泄于另一流域内的地表水体中，因此而形成的流动系统为中间流动系统；浅部地下水接受补给，经径流进入含水层深部区，通过在中间流动系统之下径流直接排泄到边界的河流区，因此而形成的流动系统为区域流动系统。另外，古近-新近系孔隙裂隙水，主要在成层分布的含水层内沿层间流动排泄于边界的河流区，属区域流动系统之列。而基岩裂隙水，仅分布在区内残山残丘及山前台地区，呈零星小范围的分布，一般经过短距离的径流以下降泉的形式排泄于地表，形成局部流动系统；另一部分排泄于第四系孔隙水中，进入中间流动系统和区域流动系统之列。
为了更好地描述三江平原地下水流动系统特征。根据区域地下水流动特点，将三江平原区域地下水流动系统划分第四系孔隙水流动子系统、古近-新近系裂隙孔隙水流动子系统和前第四系基岩裂隙水流动子系统。其中，第四系孔隙水流动子系统，又进一步划分为局部流动系统、中间流动系统和区域流动系统，见图3-5。
二、地下水流动系统特征
三江平原区域地下水流动系统，由第四系孔隙水流动子系统、古近-新近系裂隙孔隙水流动子系统和前第四系基岩裂隙水流动子系统组成。它们的分布范围分别与第四系孔隙含水层亚系统、古近-新近系裂隙孔隙含水层亚系统、前第四系基岩裂隙含水层亚系统一致。其流动空间组成：第四系孔隙水流动子系统内，地下水流动空间由松散沉积物及颗粒间孔隙构成，其流动空间大，分布范围广，孔隙发育，连通性好，利于地下水的流动；古近-新近系裂隙孔隙水流动子系统内，地下水径流通道为古近-新近系碎屑岩内的裂隙孔隙，其发育程度及连通性较差，导致地下水径流缓慢；前第四系基岩裂隙水流动子系统内，地下水的流动通道为基岩的风化裂隙与构造裂隙，一般浅部的风化裂隙和张性储水构造带，径流条件较好，深部的风化裂隙和压性储水构造带，径流条件较差。具体特征如下。
（一）第四系孔隙水流动子系统
区域地下水位35～95m，由山前向平原北部的黑龙江河谷区逐渐降低。地下水位变化总趋势，同江—富锦—集贤连线（富锦隆起带）以西地区，从西部及南部山前地带的80m以上，到黑龙江、松花江两江汇流地段降至50m左右；连线以东地区，由南部山前的75m及西北残丘前缘地带的55m，到黑龙江、乌苏里江汇流处降至35m左右。水力坡度，山前为1‰，平原内部为（1～2）/10 000，邻近江岸地带为2‰～7‰，反映出平原内部径流微弱，排泄边界径流相对较强。地下水流向，同江—富锦—集贤连线以西地区，地下水流分别从绥滨凹陷区的西部、南部由山前地带向东北部的黑龙江与松花江汇流区流动，浅部与中部深度的地下水经局部流动系统、中间流动系统主要排泄于松花江、阿凌达河、鹤立河、梧桐河、嘟噜河、鸭蛋河和黑龙江中，深部地下水经区域流动系统排泄黑龙江；同江—富锦—集贤连线以东地区，地下水流从前进凹陷南部山前地带及西部残山（残丘）前缘地带向北东方向的黑龙江与乌苏里江汇流区流动，浅部与中部深度的地下水经局部流动系统、中间流动系统排泄于挠力河、别拉洪河、浓江、鸭绿河、黑龙江、乌苏里江，深部地下水经区域流动系统排泄于黑龙江。区内的地下水总体由南西向北东方向流动，最终通过黑龙江干流及河谷潜流流出盆地。
地下水的径流强度。从地下水的年龄上就可明显地反映出地下水循环的积极性，年龄越老说明地下水在含水层中运动时间越长，径流强度也就越弱。根据原地矿部九○四水文地质工程地质大队1985～1987年通过对部分地区地下水样进行14C年龄测试，发现三江平原大厚度松散岩类孔隙水的年龄随含水层深度的增加，地下水的年龄明显增大，且在剖面上存在着较明显的分带性。据图3-6分析，循环深度、地下水的年龄和径流强度可以划分为4个带：第一深度带，地下水循环深度小于50m时，水年龄在3 000a以内，此带内地下水径流强；第二深度带，地下水循环深度50～100m，地下水年龄3 000～4 500a，地下水循环较强；古近-新近深度带，地下水循环深度100～200m，地下水年龄4 500～10 000a，地下水循环弱；第四深度带，地下水循环深度200～300m，地下水年龄（1～2）×104 a，此带内地下水径流极其微弱。从而表明第四系孔隙水随深度的增加，地下水径流强度减弱，水交替缓慢迟滞。
图3-4 三江平原第四系孔隙水流动子系统概化剖面图
图3-5 区域地下水流动系统、子系统隶属关系
图3-6 三江平原地下水循环深度与水年龄关系图
（二）古近-新近系裂隙孔隙水流动子系统
古近-新近系碎屑岩孔隙裂隙水，普遍深埋于平原区第四系孔隙水子系统之下，其中以绥滨凹陷、前进凹陷两个凹陷为主要分布区。含水层顶板埋深较大，山前地带一般为40～50m，到凹陷中心逐渐增大到300m以上。承压高度变化也较大，以前进凹陷盆地区为例，一般为20～60m，高者达100m以上。水位埋深一般2～5m，大者15m以上。燕窝岛一带见自流水，水头高出地面2m。水位标高在前进凹陷区总的变化规律是由山前向平原逐渐降低，由90m降至55m，推测凹陷东北地带水位不会超过40m，水力坡度为1‰～2‰，径流方向基本与深部的第四系孔隙水一致，即东部前进凹陷区地下水由山前—前进凹陷中心—黑龙江与乌苏里江汇流区流动；西部绥滨凹陷区地下水由山前—绥滨凹陷中心—黑龙江与松花江汇流区流动。沿流动方向，地下水循环条件逐渐变差，径流更加缓慢迟滞，且有部分地下水通过越流补给上部的第四系孔隙水。
（三）前第四系基岩裂隙水流动子系统
浅部的基岩裂隙水，接受大气降水的入渗补给后，一部分经短暂的径流排泄于地表或第四系孔隙水中，另一部进入深部裂隙，通过径流排泄于第四系孔隙水中。
