（一）研究区概况
松嫩平原为四周高、中间低的半封闭式、不对称盆地。西、北、东三面分别为大、小兴安岭、张广才岭及长白山丘陵山地所环绕，南部由微隆起的松辽分水岭与西辽河平原相连。区内分东部高平原、中部低平原、西部山前倾斜平原及河谷平原四部分。最高点位于北部五大连池市附近的南格拉球山，海拔596.9 m；最低点位于哈尔滨附近的松花江河谷中，海拔116.6m。
松嫩平原的行政区跨黑龙江、吉林两省和内蒙古自治区部分，北至黑龙江省嫩江县，南至吉林省长岭县南部松辽分水岭，西侧以大兴安岭低山丘陵区与山前倾斜平原分界线为界，东侧边界至小兴安岭-长白山地西缘山麓台地，地理坐标：东经121°21′～128°18′，北纬43°36′～49°26′。区内有耕地面积1161.8万hm2，现有草场面积2997万亩，全区总人口3292万人，国内生产总值5611亿元，是我国大型商品粮基地和畜牧业基地。粮食、经济作物品种齐全。2004年全区粮食总产量2782万t，农业总产值801亿元。
松嫩平原地处亚洲大陆东部高纬度地区，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，春、秋两个过渡季节相对较短，升温和降温速度都比较快。多年平均气温为3.8℃，年平均降水量为484.57mm。松花江、嫩江、第二松花江及其支流洮儿河、霍林河、绰尔河、雅鲁河、阿伦河、诺敏河、讷谟尔河、乌裕尔河、呼兰河等是区内主要地表水系。
松嫩平原地下水含水层系统边界是由盆地周边的各种弱透水地层、基岩岩体、阻水断层和区域性稳定的地下水分水岭（盆地南缘）组成。按照含水层的地质时代和贮水介质类型，松嫩平原含水层系统可划分为5个含水层亚系统，即第四系孔隙含水层亚系统、新近系裂隙-孔隙含水层亚系统、古近系裂隙-孔隙含水层亚系统、白垩系孔隙-裂隙含水层亚系统和玄武岩孔洞-裂隙含水层亚系统。
降水、蒸发、地表土层冻结及冻融影响地下水动态变化。每年的7～9月份地下水位随雨季补给量增加而升高，10月份达到最高并开始回落。每年的11月至翌年的3月冻结期，补给量明显减少，水位缓慢下降。翌年春天，随着气温升高，冻结层融化水下渗补给潜水，水位略有回升。到4、5月是春旱季节，水位急剧下降。
（二）分区及单元剖分
1.评价分区
分区的原则是以流域尺度地下水循环系统进行划分，由于松嫩平原河流难以划分上、中、下游段，因此对于流域地下水系统只划分二级分区。按流域地下水系统划分区，再按地貌及水文地质条件划分亚区。全区共划分为2个区，8个亚区（图8-42），评价单元剖分在亚区基础上进行。
嫩江流域西部山前倾斜平原亚区（I1）：位于松嫩平原西部，面积17761.4km2，本区属干旱半干旱地区，年降水量在350～450mm之间。区内主要分布有第四系孔隙潜水，含水层岩性为砂砾石和中粗砂，颗粒粗，埋藏浅，有利于大气降水入渗与河水的渗漏补给，单井涌水量3000～5000m3/d。该区既是山区地下水的排泄区，又是下游地下水的补给区，地下水自西向东径流补给低平原潜水与承压水。
嫩江流域中部低平原亚区（Ⅰ2）：是地下水的汇集区和蒸发排泄区，分布有多层地下水，由上而下分布有第四系潜水、第四系承压水、泰康组承压水、大安组承压水及依安组承压水，地下水资源比较丰富，其中第四系承压水是目前的主要开采层，单井涌水量在1000～2000m3/d之间，地下水径流迟缓，蒸发强烈，从而形成土壤盐渍化和微咸水、半咸水，而且该区土地沙化比较严重，生态环境脆弱。
乌裕尔河、双阳河流域高平原亚区（Ⅰ3）：位于东部高平原的北部，面积19634.5km2，分布有第四系孔隙潜水和白垩系承压水双层结构地下水。第四系孔隙潜水含水层为分布不均的砂砾石，单井涌水量一般在100～200m3/d之间，白垩系承压水涌水量一般小于500m3/d，第四系潜水和白垩系风化裂隙水常形成统一的含水层，补给条件较差，水量贫乏。
图8-42 地下水功能评价分区图
讷谟尔河、科洛河流域高平原亚区（Ⅰ4）：位于北部讷谟尔河、科洛河流域的岗状高平原，地势较高，地形起伏较大，面积141759.6km2。含水层为第四系中、下更新统砂砾石和泰康组砂砾石，在嫩江镇—讷谟镇之间，地下水富水性中等，单井涌水量在500～1000m3/d之间，其他地区在100～500m3/d之间，边部小于100m3/d。地下水水质较好，矿化度低。地下水接受降水、河水入渗补给和来自小兴安岭基岩裂隙水侧向径流补给。
嫩江及其支流河谷亚区（Ⅰ5）：是嫩江流域地下水的排泄区，面积4550km2。嫩江江桥以上江段地下水富水性好，单井涌水量在2000m3/d以上，江桥以下江段含水层颗粒变细，地下水富水性由中等变为较差，单井涌水量由500～1000m3/d逐渐减小到500m3/d以下。地下水从上游汇于河谷，排泄于河水或蒸发，或开采，或沿河谷向下游径流。
二松、拉林河流域高平原亚区（Ⅱ1）：位于二松、拉林河中游的黄土状土高平原，面积30618.8km2，主要分布有第四系孔隙潜水和白垩系承压水，北部扶余、榆树、双城等地分布有第四系承压水，其中扶余盆地承压水与低平原第四系承压水相连。第四系潜水砂、砂砾石含水层，厚度薄，分布不连续，单井涌水量一般小于100m3/d。
呼兰河、通肯河流域高平原亚区（Ⅱ2）：分布于松花江干流以北的海伦、绥化地区，总面积27960.4km2，是第四系潜水和白垩系承压水双层结构分布区。第四系孔隙潜水不发育，砂砾石含水层薄且不连续，单井涌水量一般小于100m3/d。在海伦、绥化，第四系承压水比较丰富，单井涌水量可达1000m3/d左右。
松拉河间地块、松花江及其支流河谷亚区（Ⅱ3）：位于二松、拉林河、呼兰河下游，包括松拉河间地块的低平原和松花江、二松、拉林河、呼兰河河谷，总面积12394.6km2。松拉河间地块地下水与嫩江流域低平原地下水相连，自上而下分布有第四系潜水、第四系承压水和泰康组、大安组承压水。潜水富水性较差，水质不好；第四系承压水含水层岩性为砂砾石和中、粗砂，富水性较好，单井涌水量在800～1000m3/d之间；泰康组和大安组承压水主要分布在松原一带，含水层为胶结非常弱的砂砾岩，富水性好，单井涌水量在2000～3000m3/d之间。
2.评价单元剖分
在8个亚区基础上，3.0km×3.0km精度进行地下水功能评价单元剖分，共20311个剖分单元。其中，Ⅰ1区有1974个，Ⅰ2区有6189个，Ⅰ3区有2180个，Ⅰ4区有1576个，Ⅰ5区有806个，Ⅱ1区有3398个，Ⅱ2区有3105个，Ⅱ3区有1383个。
（三）评价指标体系与数据处理
1.地下水功能评价指标体系构建
松嫩平原地下水功能评价，按地下水系统综合功能可持续性的目标层、地下水功能层、属性层和指标层，构建评价指标体系，包括地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能3个功能评价因子，以及地下水的资源占有性、资源再生性、资源调节性、资源可用性、景观环境维持性、植被环境维持性、土壤环境关联性、地质环境稳定性及地下水系统衰变性9个属性评价因子。根据地下水功能评价技术要求，结合松嫩平原实际情况，选择23个要素作为指标层评价因子（表8-2）。
表8-2 地下水功能评价指标与指标等级划分表
2.评价数据提取与处理
松嫩平原地下水功能评价所需数据，涉及地下水的资源功能、生态功能和地质环境3个方面，包括定量数据和定性数据两类。
（1）定量数据
松嫩平原地下水的资源功能评价指标体系中D01～D13指标数据都属于定量数据，其值来自于本次调查和资源评价所获取的数据，水位变差采用2004年枯水期和2005年枯水期统测资料。将这些数据利用MapGIS空间分析子系统对提取的数据区文件与剖分区文件进行相交分析，形成新的区文件，利用属性库管理子系统，导出剖分单元的编号及其属性数据，再转为文本文件导入地下水功能评价软件。
（2）定性数据
这类数据主要包括泉、湖泊、土地沙化、土地盐渍化的变化以及水质情况与地下水的关系等，其难以用数据定量描述，这些要素指标以极弱、弱、轻度、中等、强的方法进行等级划分，分别表示这些指标与地下水变化关系的密切程度，并赋予数值加以表示。这种将定性数据转化为定量数据的过程是采用专家评判赋值的方式进行，评判与赋值的对应关系如表8-3所示。
表8-3 地下水功能评价中定性数据的量化赋值表
由于地下水功能评价所用的数据类型和量纲各不相同，因此需要对数据进行归一化处理，即将数据转化为［0，1］之间的无量纲数据值。经过规范化处理后的单元数据，以单元编号为关键字，建立指标数据文件d01.txt～d23.txt。
定量数据处理，对于数据值不在［0，1］间的数据，进行归一标准化处理。其中，D01～D13指标的数据，都采用此方法处理。
定性数据处理，定性数据评价指数是根据其与地下水密切关系程度划分为不同等级分别赋予［0，1］之间的数据，可认其已经归一化。在地下水功能评价指标中，D14～D123要素指标数据文件采用专家赋值方法。
（四）地下水功能评价结果
1.地下水资源功能状况
松嫩平原地下水的资源功能强区，主要分布于大兴安岭山前的冲洪积扇形地和第二松花江河谷（图8-43），该区含水层厚度大，降水入渗补给系数在2.8以上，地下水补给模数大于22万m3/km2·a，地下水调节能力强，水质好，单井涌水量在3000～5000m3/d之间，可以规模开采。该区地下水的生态环境比较脆弱，所以在开采地下水时应注意保护生态环境。第二松花江河谷地处半湿润气候区，降水入渗补给量大，地下水补给资源比较充足，更新能力强，含水层主要为砂砾石和中粗砂，渗透性好，单井涌水量在1000～3000m3/d之间，适宜规模开采。
松嫩平原地下水的资源功能较强区，分布于雅鲁河、阿伦河及诺敏河扇形地前缘冲积平原和嫩江上游河谷（图8-43）。这一地区属于大兴安岭山前倾斜平原，上游有雅鲁河、诺敏河冲洪积扇，地下水补给充足，含水层渗透性好，降水入渗补给系数在2.0～2.8之间，地下水更新能力强，资源丰富，单井涌水量在1000～3000m3/d或3000～5000m3/d之间。
松嫩平原地下水的资源功能一般区，分布于低平原的大部分地区和松花江干流河谷以及拉林河、呼兰河、伊通河河谷（图8-43）。低平原地区赋存有多层地下水，是嫩江流域地下水系统的汇水盆地，同时也是生态环境比较脆弱的地区。地下水除接受降水入渗补给外，周围地下水的径流补给也是重要组成部分。该区潜水质量不佳，承压水是主要的供水水源，单井涌水量第四系承压水大部分地区在1000m3/d以上，新近系承压水在2000～3000m3/d之间。该区湖泡分布较多，是维持本区脆弱的生态环境和调节域地气候的重要因素，大量开采地下水可导致湿地面积缩小，土地沙化加重，草场退化等一系列生态环境问题。松花江干流河谷以及拉林河、呼兰河、伊通河河谷，地处半湿润气候区，降水比较充沛，砂砾石含水层渗透性好，上覆盖层较薄，降水入渗补给系数在1.8～2.8之间，地下水更新能力强，资源丰富，单井涌水量在1000～3000m3/d之间，适宜农业供水，可充分利用降水补给的调节进行集中开采。
图8-43 地下水资源功能评价与分区图
松嫩平原地下水的资源功能较弱区，分布于二松、拉林河地下水系统的大部分高平原地区和低平原的部分地区以及讷谟尔河一带（图8-43）。二松、拉林河地下水系统的高平原地区第四系含水层薄，含水层上部黄土状土覆盖层厚，降水入渗系数较小，一般在0.08～1.2之间，地下水比较贫乏，除第四系承压水盆地外，其他地区单井涌水量一般小于300m3/d，地下水化学类型多属HCO3-Ca型，水质好，含水层防污性能较强。该区地处半湿润气候区，农业用水开采量比西部小，地下水主要用于分散的农村生活用水。低平原资源功能较弱区一般含水层较薄或承压水含水层缺失，含水层上覆较厚的黏性土，降水入渗补给较差。这些地区地下水分布稳定性较差，单井出水量差异也较大。讷谟尔河与乌裕尔河河谷，地下水比较丰富，单井涌水量可达1000～2000m3/d，但该区水土流失严重，需保护植被，涵养开发地下水。
松嫩平原地下水的资源功能弱区，主要分布在松花江干流以北的高平原区和长春、德惠一带高台地区。松花江干流以北的高平原地区（图8-43），大部分地区第四系潜水含水层很薄或缺失，含水层上部覆盖层厚，降水入渗补给系数一般小于0.1，地下水量贫乏，单井出水量一般小于100m3/d，只有在白垩系裂隙发育的地区单井涌水可达500m3/d以上，在第四系承压水盆地单井出水量可达1000m3/d以上。该区大部分农村生活用水开采该层水，饮水型地方性疾病常见。五大连池市玄武岩裂隙水应划为禁止开采区，以保护五大连池市的自然生态环境。
2.地下水生态功能状况
松嫩平原地下水的生态功能强区，主要分布于重要湿地和湖泡，包括扎龙湿地、莫莫格湿地、大布苏泡等地（图8-44）。在松嫩平原生态环境系统中，湿地是重要组成部分，在维持松嫩平原生态系统和局地气候的中起着重要作用。湿地及其周围地区地下水位埋深一般小于3m，湿地与地下水关系密切，大量开采湿地内的地下水会导致湿地面积萎缩甚至消失，因此在这些区域内不宜开采地下水，应优先保护湿地生态环境。
松嫩平原地下水的生态功能较强区，主要分布于低平原和嫩江、松花江河谷（图844）。这些地区地下水比较丰富，水位埋藏较浅，地下水水位变化与生态环境变化关系密切，开采地下水应适度。低平原是重要的农牧业基地，土地荒漠化是制约农牧业发展的主要环境因素。土地荒漠化与地下水关系密切，地下水水位埋藏过深，会使土壤含水率下降，沙化加重，植被退化；水位埋藏过浅，又会引起土壤盐渍化，抑制植被生长，因此合理控制地下水位是本区地下水开采过程应特别注意的问题，据调查和经验资料，地下水位控制在3.2～6.5m为宜。嫩江与松花江河谷两岸，分布有许多灌区，水田面积大，有的引河水灌溉，有的开采地下水灌溉，在人类活动影响下，地下水循环加快，大量开采地下水也使河水补给地下水量增多，改变了正常的地下水循环，同时也容易造成地下水污染。引水减少了河道径流，也会改变河道生态环境，造成滩涂沼泽消亡，植被退化等生态环境问题。
图8-44 地下水生态功能评价与分区图
松嫩平原地下水的生态功能一般区，分布于干旱、半干旱地区的广大低平原和山前倾斜平原以及松拉河间地块（图8-44），这些地区地下水资源比较丰富，但生态环境也比较脆弱，开采地下水应注意保护生态环境，保护好草地、林地，维持一定数量的湖泡与沼泽面积。山前倾斜平原是农牧业过渡区和低平原生态环境的保护屏障，该区土壤环境质量较差，地下水资源丰富，可以规模开采，但需加强生态环境保护，保护林地和扇形地间的沼泽湿地及草地对维持本区的生态平衡尤为重要。低平原在开采地下水的同时应加强对草场的保护。
松嫩平原地下水的生态功能较弱区，分布于松花江干流以北的高平原（图8-44），这一地区地处半湿润气候区，分布有肥沃的黑土地，土壤质量好，土层厚，除河谷区外，地下水变化与生态环境关系较弱，在地下水可采范围内开采地下水，一般不会引起生态环境问题。但该区除第四系承压水盆地和讷谟尔河一带高平原外，大部分地区地下水比较贫乏，长期过量开采会导致资源枯竭。
松嫩平原地下水的生态功能弱区，分布于松花江干流以南的长春、哈尔滨地区（图844），这一地区降水比较充足，土壤肥沃，素有黄金玉米带之称。除河谷区外，地下水埋藏深度一般在7～8m以上，地下水变化与生态环境关系弱，开采地下水可以淡化对生态环境影响。在二松、拉林河等河谷，地下水与生态联系密切，开发利用地下水应保护好河道生态系统环境，应控制在不影响植被生长及地下水循环的条件下进行。在长春、哈尔滨地区，应注意地下水的地质环境功能，监控开采地下水与地面变形的动态变化，防止出现灾害性地面沉降。
3.地质环境功能状况
松嫩平原地下水的地质环境功能较强区，主要分布在山前倾斜平原和高平原过渡地带（图8-45），是地下水系统水量变化的响应区，反映了地下水补给变化与地下水位联系密切的地下水系统特征。这些地区地下水位下降导致了地下水溢出带和天然泉的消失或流量的减小，进而导致地下水系统水量的衰减。
松嫩平原地下水的地质环境功能一般区，分布于山前倾斜平原前缘的地下水溢出带和乌裕尔河南北两侧（图8-45）。在山前倾斜平原前缘，由于地下水径流受阻溢出地表形成沼泽，自20世纪80年代中期以后，沼泽地逐渐消失，目前溢出带已全部消失，是泉变化最明显的地区。山前倾斜平原的地下水溢出带是水质、水量的混合响应区，地下水位变化对本区地下水的水质、水量变化影响比较明显，而地质环境稳定性与地下水位变化关系不大。乌裕尔河两侧，由于氮污染严重，地下水系统水质衰变较强。大庆市是近些年来地面变形最受关注的地区，先是为生产大量开采地下水，形成了5600多km2的地下水位降落漏斗，后又为提高采油率向地下注水，曾有文献报道注水引起了地面隆起。
松嫩平原地下水的地质环境功能较弱区，包括整个低平原及松花江干流河谷与呼兰河下游河谷（图8-45），这些地区地下水水位埋藏都比较浅，地下水位变化对地下水的水质有一定影响，是地下水系统水质变化响应区，特别是盐渍化发育的地区地下水位变化对水质影响很大，水位浅，地下水蒸发强烈，地下水中的离子含量及矿化度升高。地下水水位变化不仅对水质变化有影响，而且对水量也有一定影响，水位低会使降水入渗补给量的减少。
松嫩平原地下水的地质环境功能弱区，分布于东部和北部高平原（图8-45）。这一地区地下水系统由第四系和白垩系组成，第四系潜水含水层较薄，地下水对地质环境稳定影响关系不大。地下水系统水量变化主要与降水有关，与地下水位变化关系不是十分密切。
图8-45 地下水地质环境功能评价与分区图
（五）地下水功能区划
松嫩平原地下水功能区划是在地下水功能评价结果基础上进行的，同时还重点考虑了地下水综合功能可持续性、地下水的生态功能及地质环境功能保护。在区划中，以流域尺度作为地下水功能区划的单元，以区域经济社会可持续发展的需求和要求作为地下水功能服务的具体指针，结合区域社会经济发展需求和要求，进行必要的科学归纳、整合和概化，划分一级区，并根据“地下水可持续性状况评价结果的分级与标准”，分级进行区划，采用GWI-D5有关技术要求，编制成果图。
1.地下水的资源功能主导区
地下水的资源功能主导区是指地下水资源功能占主导地位的地区，生态功能处于次要地位，地质环境功能可以弱化。松嫩平原地下水的资源功能主导区主要分布于霍林河、洮儿河、绰尔河、雅鲁河、阿伦河上游的山前冲洪积平原和第二松花江、松花江、拉林河、呼兰河河谷及伏龙泉-王府砂砾石台地（图8-46）。
在山前冲洪积平原，主要分布有第四系孔隙水，含水层为中上更新冲洪积形成的砂砾石层，砂砾石含水层厚度大，粒度粗，上部覆盖层薄，有利于降水入渗补给。除降水入渗补给外，地下水还接受大量来自山区地下水的补给，补给模数扇形地在20万m3/km2·a以上，扇形地前缘或扇形地之间在15万m3/km2·a以上，单井涌水量在3000～5000m3/d之间，可以建设大型供水源地进行规模开采。
第二松花江、松花江、拉林河、呼兰河河谷是东部地区地下水富集区，东部高平原地区降水相对多，有利于河谷砂砾石含水层的补给，河水与地下水联系比较密切，地下水循环条件好，更新能力强，天然补给模数亚砂土分布区在15万～20万m3/km2·a，亚粘土分布区在10万～15万m3/km2·a，单井涌水量在1000～3000m3/d之间。河谷潜水是沿岸城市主要供水水源，由于潜水与河水联系密切，容易受到地表水污染，因此，在开发河谷潜水时，应做好防止地下水污染工作，保护好河道生态系统。
伏龙泉-王府砂砾石台地，分布有巨厚的砂砾石含水层，含水层上部覆盖层薄，有利于大气降水入渗补给，天然补给模数在10万～15万m3/km2·a，单井涌水量在1000～2000m3/d之间，水质好，水位埋深20m左右，可建中型供水水源地。
2.地下水的生态功能主导区
地下水生态功能主导区是指生态功能是主导功能，资源功能次之，除大庆地区之外，其他地区地质环境功能可以弱化。松嫩平原地下水的生态功能主导区，主要分布于洮儿河、绰尔河、雅鲁河、阿伦河、乌裕尔河下游的低平原区（图8-46），是分布有第四系潜水、第四系承压水、新近系泰康组大安组、依安组承压水的多层地下水的大型蓄水盆地，同时也是生态环境十分脆弱地区，区内沙地、盐碱地、湿地、草地大量分布。
该区地下水资源比较丰富，地下水除接受降水入渗补给外，还接受周围地下水的径流补给，天然补给模数在5万～10万m3/km2·a。上部第四系潜水大部分地区水量小、水质差，氟、铁、锰含量高，高氟水分布广。第四系承压水水量丰富，容易开采，单井涌水量一般大于1000m3/d之间，单井涌水量都在2000～3000m3/d之间，水质好，是良好的后备供水水源，但地下水补给能力一般，应节制开采。
3.地下水的资源与生态功能一般区
松嫩平原地下水的资源与生态功能一般区，位于东部高平原第四系承压水盆地分布区，包括海伦、绥化、肇东、双城、扶余、榆树等承压水盆地（图8-46），这些地区地下水的资源功能和生态功能都一般。区内高平原第四系承压水相对丰富，封闭性较差，属半开启的地下水系统，降水可透过上部弱隔水层补给承压水，天然补给模数在5万～10万m3/km2·a，单井涌水量一般在1000m3/d以上。本区城市密集，工业发达，地下水主要用于工业和城乡居民生活用水，地下水开采程度高，部分地区接近采补平衡。由于城市用水过于集中，在许多城区都出现了大小不等的地下水位下降漏斗，需要重视开采地下水引发的地质环境问题。
图8-46 地下水功能区划分布图
4.地下水的资源与生态功能较弱区
松嫩平原地下水的资源功能和生态功能较弱区，主要分布于乌裕尔河、讷谟尔河、第二松花江流域上游的高平原（图8-46），这些地区含水层主要是黄土与白垩系基岩之间不连续分布的中细砂或砂砾石，薄厚不均，局部地区缺失，地下水富水性差异较大，平均补给模数小于5万m3/km2·a，部分地区地下水贫乏，甚至生活用水都难以保证。在该区内，没有大的城市和工业区，地下水主要用于农业和农村居民生活用水。受农业活动影响，地下水中
5.地下水的资源与生态功能弱区
松嫩平原地下水的资源与生态功能弱区，分布于山前倾斜平原的西侧边缘冰水堆积的含高岭土的砂砾石台地（图8-46）。由于该区含水层有高岭土的填充，砂砾石赋水性差，地下水资源贫乏，天然补给模数小于5万m3/km2·a，地下水的调蓄能力和再生能力差，地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能弱。在西部边缘的砂砾石台地，大部分是牧区，人烟稀少，主要是牲畜用水，地下水开采量小。
6.地下水的地质环境功能弱区
松嫩平原地下水的地质环境功能弱区，分布于大庆采油区及长春、哈尔滨城建区（图8-46）。该区内由于大量开采地下水，已形成5600多km2的地下水位下降漏斗，需要加强地面变形监测问题。