近年地下水补给、径流、排泄条件变化 地下水补给、径流、排泄条件

作者&投稿:漕沾 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

近20 a来,松嫩平原地下水开采规模扩大很快,加上降水减少,地下水位下降,导致地下水补、径、排条件发生变化。

一、补给条件变化

地下水补给条件的变化,导致了地下水补给量的减少,2004年地下水总补给量比1984年减少了14.06×108m3,比1994年减少了8.81×108m3,其主要原因是降水入渗补给减少与河流渗漏补给减少。降水是松嫩平原地下水的主要补给来源,近20 a来松嫩平原降水量平均值比多年平均值减少了79.16 mm,地下水位下降又增加了地下水的补给途径,由此导致降水入渗补给地下水量减少了17.80 ×108m3。大部分河流上游都修建了拦水工程,限制了河道径流,剥减了河流洪水,特别是洮儿河与霍林河,已连续出现断流,河道径流减少,导致河水对地下水的补给减少。此外,湿地面积减小,建设用地的增加也导致了地下水补给量减少。另一方面,开发的水田,加快了地下水循环,增加了地下水的补给量。在过去的20 a里,松嫩平原水田面积增加了47.64×104hm2,地下水补给量因此而增加了6.81×108m3;但这部分补给大部分是在河谷平原,增加的补给量很快被排泄。

二、径流条件变化

(一)地下水水位下降,导致地下水径流减弱

地下水位下降改变了地下水流场,在低平原潜水水位等值线图上,同一高程的等水位线在向平原周边扩展,如低平原潜水140 m等水位线比1984年向外围扩展了5~30 km,160 m 等水位线向东北和西北方向外扩展了5~20 km。地下水位下降缩小了地下水与河水的水位差,从而降低了地下水向河流排泄的水力坡度,使地下水径流减弱。在山前倾斜平原,潜水位下降大于低平原潜水水位下降,也使山前倾斜平原地下水向低平原的径流也有所减弱。

(二)地下水位降落漏斗的形成改变了局部地下水流场

从20世纪80年代中期开始,在大庆、哈尔滨、齐齐哈尔、松原等超采区形成了从几百到几千平方千米不等的地下水下降漏斗,地下水位降落漏斗的形成与发展,改变了局部地下水流场形态,形成了局部以降落漏斗为中心的地下水汇集区,从而改变了地下水的流向和流速。

(三)大规模开采承压水,改变了多层地下水含水层之间的补、排关系

在低平原地区,大规模开采中、深层承压水,导致其水位下降幅度大于潜水位下降幅度,从而改变了地下水的各含水层之间的越流补、排关系。原来低平原中部大部分地区是含水层埋藏越深,地下水水位越高,下层水越流补给上层水,而目前在承压水集中开采区,被开采层成为了越流补给的对象。

三、排泄条件变化

(一)人工开采已成为地下水的主要排泄方式

天然条件下,地下水排泄主要是蒸发与向河流排泄。目前,地下水排泄已由以蒸发占绝对优势转为以人工开采为主,这是排泄条件发生的最大变化。地下水开采量已由1984年的28.68×108m3增加到2004年的58.16×108m3,超过地下水蒸发量55.65×108m3,成为地下水的主要排泄方式。

(二)地下水向河流排泄量减少

本次计算向河流排泄地下水量为23.48×108m3/a,比1984年减少了42.45×108m3。人工开采量增加的29.48×108m3主要是夺取地下水河流排泄量。

(三)已有的泉和地下水溢出带大部分消失

20世纪80年代以前,在松嫩平原高低平原过渡地区的沟谷中,有许多泉出露;在西部扇形地前缘分布有大面积的潜水溢出带。目前潜水溢出带已全部消失,泉也大部分消亡,现存的少数泉的流量也大大减少;如前郭面部的龙坑泉流量已从20世纪80年代的17.28×104m3/d,减少到了4.36× 104m3/d。



地下水的补给、径流、排泄~

一、地下水的埋藏条件
基岩山区地下水的埋藏深度受地形、地质构造的控制变化极大,一般火山岩、变质岩类分布区,地下水埋藏较浅,泉点很多;碎屑岩类分布区,水位变化较大,在盆地和单斜地区承压性大;碳酸盐岩类分布的中低山区,地下水埋藏较深,但补给区、径流区和排泄区地下水埋藏由深到浅分带明显,当地的侵蚀基准面是地下水埋深的重要标志。
松散岩类孔隙水的埋深,主要受地形的控制,其次是人工开采和地质条件的影响,地下水埋深的规律性很强。黄土梁塬区地下水埋藏较深,一般20~120m,它的特点是初见水位和抽水后的稳定静止水位有时差几十米;山前岗地,地下水埋藏亦较深,一般小于30m;平原区地下水位埋深总的规律是由山前向平原,水位埋深变浅。
黄淮海平原的中深层地下水,具承压性,水头一般高于浅层水,且有含水层埋藏越深水头越高的规律,部分地区自流。
二、地下水的补给、径流、排泄
在基岩山区,断裂、褶皱破碎带、岩溶裂隙为降水入渗、地下水储存、径流、排泄提供了有利条件。裂隙岩溶水的重要特点是降水入渗补给快,地下水径流交替条件好,排泄快而集中,它的补排异地分带性强,在排泄区受阻往往以大泉的形式出流,亦有较大的潜流补给山前,矿坑排水和人工开采亦为重要排泄方式;岩溶分布区的另一个特点是河流在补给区汇集排泄地下水,而到径流区又渗漏补给地下水,即相互转化关系频繁。
基岩裂隙水,受降雨入渗补给、地形、裂隙发育程度和植被影响较大,总的特征是潜水径流短、交替强烈,向河流、沟谷、洼地以泉的形式排泄。
在黄土梁塬地区,地下水埋藏较深,主要是降雨通过黄土裂隙孔隙入渗补给,其次是渠渗和灌溉回渗补给。黄土区地形起伏较大,冲沟发育和植被较差,导致降水量流失多,入渗少,是黄土丘陵干旱缺水的重要原因之一。它的明显排泄以塬为单位,以泉的形式排入深沟,以径流形式补给河流阶地地下水。
垄岗地区由于沟谷发育,坡降较大,且表层多为粘性土,从而降水多形成地表径流,入渗补给地下水较少;局部地带接受山区微弱的径流补给,并以河流、沟谷切割含水层,呈泉和渗流的形式排泄于地表。
在平原区,不同区段补给源有所不同。
太行山前倾斜平原受山区侧向径流、降水入渗等的补给,地下水水力坡度为1/1000~3/1000,地下径流条件好。前缘黄卫河交接洼地,则水流滞缓,形成一些涝渍地,地下水流向和地形坡向基本一致。
黄淮平原和南阳盆地地下水主要靠降水补给,其次是灌溉回渗,在临黄河及渠道闸区的两侧,河道渗漏是重要的补给源。经试验研究,黄河侧渗影响宽度约5~10km,侧渗补给总量3.6×108m3/a,单宽侧渗补给量68.96×104m3/(a·km),平原区降水对地下水的补给和潜水蒸发量受包气带岩性、地下水水位埋深的影响,其补给、径流、排泄以垂直交替为主,水力坡度极缓,水平径流微弱。天然状况下它的平衡取决于降水和蒸发。近几十年来大面积开采地下水、河道建闸蓄水、引水灌溉等,对地下水的影响日趋扩大,其动态决定于降水、蒸发、开采和调蓄之间新的平衡关系。
中深层承压水在山前、盆地主要受侧向径流补给,其次为越流补给;平原区主要是越流和弹性释水补给,径流微弱。消耗主要是开采和径流,由于补给微弱,开采主要消耗静储量。
三、地下水与大气降水、地表水的转化关系
自然界的水循环主要发生于大气降水、地表水、包气带水及地下水之间,循环速度相对迅速。大气降水落到地表后,一部分变为地表径流(地表水),一部分蒸发后重新回到大气圈,剩下的另一部分渗入地下含水层成为地下水。
1.大气降水
河南省多年降水量平均600~1200mm。空间上,受气候影响由北向南降水量递增;时间上受季节性变化影响,年内分配不均匀,年际变化很大。全省年降水量主要集中在6~9月份,占年降水量的55%~80%; 3~5月份全省多旱少雨,平均降水量淮南为300m,豫北平原不足80mm。由于河南跨越江、淮、黄、海四大流域,各流域之间在相同时间和相同年份时有出现南涝北旱或北涝南旱的极端情况,存在降水时序分布差异。全省年平均蒸发量1100~1700mm,其变化与降水量相反,由北向南递减。
大气降水是地下水的主要补给来源。大气降水补给地下水的数量受到很多因素的影响,与降水的强度、形式、植被、包气带岩性、地下水的埋深等密切相关,一般当降水量大、降水过程长、地形平坦、植被繁茂、包气带透水性好、地下水埋深不大时,大气降水才能大量补给地下水,其中起主要作用的是降水量和包气带的岩性。据动态资料分析计算,我省平原区降水入渗补给系数为0.10~0.30。
2.地表水
地表水指河流、湖泊、水库等,由大气降水形成的地表径流汇集而成。地表径流的形成主要受降水(雨量、雨强)和下垫面产生汇流条件的影响:雨量或雨强太小不利于产流,地势平坦、植被繁茂和土壤疏松也会加大入渗,削减地表径流量,加之陆面、河道和土壤对降水的调蓄作用,地表径流较降水具有更为集中和发生时间滞后的特点。由于雨量、雨强达不到一定程度不能成为有效降雨,形成地表径流,因而枯季的一些降水过程并不产生地表径流,致使地表径流的年内分配较降水量更为集中。
地表径流主要受降水补给,其时空分布和降水量分布变化大体一致。南部大别山区平均年径流深500~600m m,桐柏、外方山区为400m m,北部太行山区约200m m,东北部平原仅50m m;丰水期地表径流占全年70%,枯水期多数中小河流断流。
地表水可补给地下水,也可排泄地下水,这主要取决于地表水水位与地下水水位之间的关系。山区河流的上游,地下水补给地表水;河流的中游,河水位与地下水水位比较接近,洪水期地表水补给地下水,平枯水期地下水补给地表水;处于冲积平原的河流下游,河床高于附近平原,地下水接受地表水的补给。地表水补给地下水的多少不仅取决于水位差,还取决于地表水体下部岩土的渗透性。以黄河河南段为例,中游潼关—桃花峪在未修建三门峡水库前,汛期黄河水补给两侧地下水,非汛期排泄地下水;下游桃花峪—台前为“地上悬河”,黄河水常年补给地下水。
3.地下水
地下水的补给有大气降水补给、地表水补给、越流补给及人工补给(包括农灌、工业与生活废水排入地下补给以及人工回流补给等),其中大气降水是地下水的主要给来源。
地下水的排泄方式有泉水排泄、蒸发排泄、向地表水排泄、越流排泄、人为开采等,其中人为强力开采是地下水排泄的主要形式,目前出现的地下水降落漏斗等环境地质问题都与开采有关。
受自然条件改变引起的变化(如枯水期和丰水期)、人类活动引起的变化(如水利工程、开采、回灌等)的影响,地表水与地下水会互相转化,有时地表水补给地下水,有时地下水又排泄地表水。

韩城地区具有独立的水文地质单元,有一套补给、径流和排泄系统(代革联,2010)。水文地质单元有清楚的边界,韩城大断层作为东南边浅部水文地质边界线,为弱透水边界;爱帖沟逆断层作为西南奥灰水的阻水边界;黄河谷地作为东北奥灰水径流的排泄区边界;奥灰水深循环滞留带可以作为西北地下水的自然边界。
(一)补给条件
第四系松散岩类孔隙水由于含水层出露面积广泛,孔隙度大,故以接受大气降水补给为主。其次,在与北部山区接触带接受基岩含水层的侧向补给。只是由于基岩含水性的不均一性,造成其接受的补给量亦存在差异性。中三叠统—上石炭统砂岩裂隙地下水,在北部大面积出露区接受降水渗入补给及区外侧向径流补给,同时也接受上覆松散岩类地下水的渗漏补给。另外,在地表水流经的张性断层带,亦可造成地表水的漏失补给。奥陶系裂隙岩溶水深埋地下,水文地质条件相对复杂。大量翔实资料证明,区内裂隙岩溶水主要在渭北“前山”一带的灰岩裸露及半裸露区,直接接受大气降水补给或经过上覆松散层及断裂带间接补给。另一方面,地表水体流经灰岩裸露区后,流量锐减,成为地下水另一主要补给源。此外尚存在上覆碎屑岩裂隙地下水通过构造破碎带补给下伏岩溶水的可能(熊先钺等,2014b;熊先钺,2014a)。
(二)径流及排泄条件
松散岩类孔隙水由于受到地形地貌的控制,使其径流、排泄条件在平面上存在一定的差异性。西部塬面广大,沟谷较少,地下水沿总体地势方向由北西流向南东,径流途径较远,径流量较大,塬心水位埋深相对较浅;东部塬区河流切割严重,地下水径流方向统一性差,多数由塬心流向两侧河谷,径流条件较好,但受补给量的限制,使径流强度相对较弱。地下水在条件成熟时,以泉的形式排向地表,部分水平径流排至区外,部分下渗排入下伏含水层中。砂岩裂隙含水层间均存在隔水性能良好的厚层泥岩、粉砂岩,在垂向上相互间水力联系较差,地下水以层状径流为主。但由于受到不同规模断裂构造的控制,使其在平面上的径流条件差异性大,流向复杂。在局部地段可形成构造泉点排向地表或漏渗于下伏含水层中,同时在沟坡露头区亦形成大量泉点,但由于补给量有限而使泉水流量较小。此外,矿井生产及人工钻井取水成为另一排泄方式。裂隙岩溶地下水的径流及排泄主要受构造的控制,使其在韩城单元及邻区合(阳)耀(县)单元略有不同。韩城单元,地下水以NNE向边部褶断带为主要径流通道,而单斜内部奥灰水则是通过NEE向次一级断裂、构造洼陷与边部的主径流带相联系。同时,通过这一主径流带,奥灰水与黄河水存在缓慢交替关系。目前,人工排泄是这一单元唯一的排泄形式。在合(阳)耀(县)单元,其径流通道主要是NEE向断裂,奥灰水由北西向南东沿网状裂隙缓慢径流,排向黄河、渭河及洛河河谷,在地势低洼、构造强烈、盖层薄弱区易形成上升泉群排出地表。此外,尚有矿井排水及人工取水成为另一重要的排泄形式(周济,2014)。

近年地下水补给、径流、排泄条件变化
答:地下水补给条件的变化,导致了地下水补给量的减少,2004年地下水总补给量比1984年减少了14.06×108m3,比1994年减少了8.81×108m3,其主要原因是降水入渗补给减少与河流渗漏补给减少。降水是松嫩平原地下水的主要补给来源,...

地下水补给、径流、排泄条件
答:另一方面,地表水体流经灰岩裸露区后,流量锐减,成为地下水另一主要补给源。此外尚存在上覆碎屑岩裂隙地下水通过构造破碎带补给下伏岩溶水的可能(熊先钺等,2014b;熊先钺,2014a)。(二)径流及排泄条件 松散岩类孔隙水由于受到...

地下水的补给、排泄和径流条件
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地下水的补给、径流、排泄条件
答:根据现有资料分析:区内地下水主要接受大气降水和区外侧向径流的补给,其补给形式主要是通过地表露头和具孔隙性的疏松黄土层,分别以直接或间接的方式渗入补给基岩地下水。但因本区的平均年降雨量较小,一般为550.12mm,故依靠...

地下水补给、径流与排泄条件
答:碎屑岩区的裂隙水补给量占总量的2.36%,它们循环深浅不一。浅部一般径流途径短,并在适当地形处以泉的形式排泄;深部运移的地下水,径流途径较长,在构造条件适宜情况下上升成泉。1975~1986年泉的排量一般为0.14~3.308...

地下水的补给、径流、排泄
答:在基岩山区,断裂、褶皱破碎带、岩溶裂隙为降水入渗、地下水储存、径流、排泄提供了有利条件。裂隙岩溶水的重要特点是降水入渗补给快,地下水径流交替条件好,排泄快而集中,它的补排异地分带性强,在排泄区受阻往往以大泉...

地下水类型及补给、径流、排泄条件分析
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地下水的补给、径流和排泄
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地下水补给与排泄变化
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地下水流场及其变化特征
答:一、地下水的补给、径流、排泄 疏勒河流域各水文地质盆地地下水运动总趋势与河流流向一致。随着主要含水层导水性从河流上游到下游变弱,地下水交替也逐渐由入渗—径流过渡为入渗—蒸发。中游玉门-踏盆地山麓地带的山前洪积扇...