张兆廷,文 楷,戴长雷,李善智

(1.黑龙江大学寒区地下水研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；2.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080；3.黑龙江大学中俄寒区水文和水利工程联合实验室，黑龙江 哈尔滨 150080；4.衡阳兴欣水土保持咨询有限公司，湖南 衡阳 421400)

1 研究区的选定

黑龙江,俄罗斯称为阿穆尔河，是亚洲东北部的一条国际界河，起源于蒙古肯特山。由石勒喀河和额尔古纳河的交汇并向东穿过中国黑龙江省北部边界和俄罗斯远东联邦地区南部，向东北穿越哈巴罗夫斯克边疆区，最终流入鞑靼海峡。其主流长2824 km，若以海拉尔河(即中国境内，紧邻中俄交界处)为源头计算，则总长度约4444 km。黑龙江流域经度范围是东经110°～140°，北纬45°～55°。黑龙江流域西面为雅布洛诺夫山脉，北面为外兴安岭，东面为锡霍特山，南面为长白山，总面积为185.5×104km2，其中俄罗斯部分为85.7×104km2，占总面积的46.2%。黑龙江(阿穆尔河)流域季风气候明显，整个流域降水丰富。黑龙江流域有200多条支流，其中较大的有松花江、乌苏里江、解亚河、布列亚河等，同时还有兴凯湖、贝尔湖、呼伦湖等湖泊，以及黑瞎子岛、珍宝岛等[1-2]。且流域内地貌丰富，含平原、山地、丘陵、湖泊、湿地等[3]。

黑龙江出海口位于哈巴罗夫斯克边疆区的尼古拉耶夫斯基县，故将研究区选定于此，如图1。其地表水、地下水资源较为丰富[4]。

图1 研究区位置示意

研究区拥有黑龙江出海口，紧邻鞑靼海峡与鄂霍茨克海，是俄罗斯远东地区重要港口之一，冰期主要在冬、春两季，渔业与造船业较为重要。其气候属于温带季风气候，距哈巴罗夫斯克边疆区首府伯力约977 km，距共青城(俄远东主要城市)约578 km。研究区面积约为17 km2，地形多以丘陵山地为主，而黑龙江出海口段所在地势较为平坦。在临近黑龙江出海口段的北部方向有一较小的湖泊，雨季时，降雨径流多汇集于湖泊内。

2 水文地质区划与分析

2.1 水文地质

水文地质是一个研究地下水的学科，区域的发展离不开地下水。水文地质包括地下水的分布、形成规律、地下水资源及其合理利用等。同时，地下水分布广泛，便于当地开发利用；地下水清洁，不易污染，水质总体较好；不占用地表空间；动态相对稳定；受气候变化影响较小，具有调节和存储容量大的优点。通过水文地质的区划与分析对地区的发展有着重要意义。

在研究区中主要有两个涉及到水文地质条件的因素。第一是地下水因素，包括孔隙水与裂隙水、自流盆地与非自流盆地。其中孔隙水是赋存在土层沉积物中的地下水，裂隙水则是赋存在岩石中的地下水；自流盆地通常包含补给区、承压区、排泄区。自流盆地的存在会对地表径流产生影响，地势对自流盆地也有影响，见图2。同时也会影响地下水的含盐量。第二是季节性冻结岩石区与非冻土区[5]。研究区中存在季节性冻土区，由于冻土区地下冰的存在，对地下水、地表水补给具有较大意义。当地下冰融化时，会使河水的流量处于地下冰的消融而增大。在地下冰消融处往往形成泉源和河流的源头，而后补给湖泊。地表水因地下冰消融，其水量增大，水位上涨，进而引起洪水泛滥，造成灾害；特别是当地下冰埋藏于地表下深度不大处，待消融后往往形成各种热现象，这种现象可能导致建筑物和构筑物破坏、路基塌陷等事故[6]。

图2 研究区高程

2.2 区划的原则与方法

区划需要根据不同的水文地质条件以及相应的分类原则来进行划分。研究区的水文地质条件主要有孔隙水、裂隙水、季节性冻结岩石等[7-8]。基于某种因素对某一区域进行划分，可依据降水、地质特征以及水系等诸多因素。

研究的成果以图件的形式呈现。其中使用GIS类软件进行绘制，选定比例尺1∶20 000、投影坐标系下的WGS 1984 UTM ZONE 53N坐标系对图件进行绘制。将所获取三个单因素的底图数据导入软件中，创建要素进行填充可完成图件。其中为了自流盆地与非自流盆地通过软件自带的水文分析功能，对研究区进行河网提取，见图3。

图3 研究区河网示意

2.3 研究区基于水文地质因素区划

相比于仅含单因素的区划分析，双因素甚至多因素耦合分析更为复杂和全面，将多个不同的因素进行叠加，如在哈巴罗夫斯克边疆区地下水分布资料的基础上加上阿穆尔河流域多年冻土分布资料，再结合黑龙江口地区数字高程模型(DEM，来自地理空间数据云)等相关资料，就能提出更为可靠的区划方式，如图4。再如在阿穆尔河流域自流盆地布局资料的基础上结合黑龙江口区的地质地貌特征、含水层特征等，从而对看不到的地下水以区域为单位进行管理，同样能有效地达到提出更加精准、科学区划方案的目的。

图4 研究区地下水—多年冻土—自流盆地区耦合分区

不同耦合的水文过程在时空尺度上具有匹配关系。首先，从时间上看，地表水一般以时和日为单位记录径流或降雨，而地下水流动较为缓慢、时间较长，一般以周、月为单位；其次，从空间上看，地下水与地表水线有时不重合，导致空间分布不统一的问题。地下水的水污染问题同时也是突出问题[9]。

3 区划结果分析

按照研究区的区划原则，以水文地质因素为主导因素为划分依据，即孔隙水与裂隙水、季节性冻结岩石与非冻土区、自流盆地与非自流盆地因素，将这三个因素耦合进行研究。通过冻土区与地下水的耦合分析，找出该地区的季节及空间分布不均程度，制定水资源评价方案，更好地调控水资源。

通过对研究区地下水因素耦合分区图实现了对研究区的资料的补充。耦合分区图较为复杂，分区见表1。

在小范围的研究区中，为了体现自流盆地与非自流盆地的区划，需要利用GIS软件进行河网提取以便更好的进行水文分析，但是在提取过程中阈值的设定比较关键，如何确定流域的阈值应该进行进一步研究。另外，用GIS类软件分析DEM栅格数据时，对于坡度较大的山地、丘陵地区河网的提取效果与实际较为吻合，但是在地势平坦的的地方，提取的结果会与实际有偏差。在以后的研究中，如果研究范围内主要的地形为平原，应该另换其他软件分析数据以避免误差[10]。

表1 三因素耦合分区

4 结 论

通过孔隙水与裂隙水、季节性冻结岩石与非冻土区、自流盆地与非自流盆地三点对研究区三因素耦合分区，共计9个分区。

孔隙水区域其中裂隙水—非多年冻土区—非自流盆地区、裂隙水—季节性冻结岩石—非自流盆地区、裂隙水—非多年冻土区—非自流盆地区在研究区内所占比例较大，裂隙水—季节性冻结岩石—非自流盆地区、裂隙水—非多年冻土区—自流盆地区所占比例较小。三因素耦合分区图结合研究区河网示意图可对之后的水文研究提供参考。