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【摘要】:表征地下水?dāng)?shù)量與質(zhì)量的各種要素有時間作有規(guī)律的變化,稱為地下水動態(tài)。本文介紹了地下水動態(tài)的概念,影響因素以及類型。
【關(guān)鍵詞】:地下水;動態(tài)
1、地下水的動態(tài)概念
表征地下水?dāng)?shù)量與質(zhì)量的各種要素(如水位、泉流量、開采量、溶質(zhì)成分與含量、水溫及其他物理特征等)隨時間作有規(guī)律的變化,稱為地下水動態(tài)。其變化的速率,在天然狀態(tài)下一般具有較明顯的周期性或具有極為緩慢的趨勢性。在人為因素(開采或排除)影響下,其變化速率可大提高。這種迅速的變化,可能會對地下水本身和環(huán)境帶來嚴重的后果。
地下水要素隨時間而發(fā)生變化,是由于含水系統(tǒng)水量、鹽量、熱量、能量的收支不平衡所致。例如當(dāng)含水層的補給量大于其排量時,儲存量增加,地下水位上升;反之,當(dāng)補給量小于排泄量時,儲存量減少,地下水位下降。同樣,鹽量、熱量與能量的收支不平衡,全使地下水水質(zhì)、水溫或水位發(fā)生相應(yīng)的變化。
研究地下水動態(tài),對認識區(qū)域水文地質(zhì)條件、海水不可水量和水質(zhì)評價以及水資源的合理開發(fā)與管理,都具有非常重要的意義。
2、影響地下水動態(tài)的因素
為了研究地下水動態(tài),首先必須了解在時間和空間方面改變著地下水水量和水質(zhì)的各種因素。這些因素分為兩大類:自然因素和人為因素。自然因素包括:氣候、水文、地質(zhì)、土壤、生物等。對于潛水而言,氣候和水文是其主要影響因素;而對于深層承壓水,地質(zhì)因素的作用則是主要的。
2.1 自然因素
2.1.1 氣候因素
氣候因素對潛水動態(tài)影響最為普遍。降水的數(shù)量及其時間分布,直接影響潛水的補給,使?jié)撍畬雍吭黾?,水位升高,水質(zhì)變淡。氣溫、濕度、風(fēng)速等因素的變化,影響潛水的蒸發(fā),使其排泄強度及水質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的變化。
氣候的變化具有周期性的特點,變化周期可分為多年的、季節(jié)的和晝夜的。受其影響潛水動態(tài)也存在著多年變化、季節(jié)變化和晝夜變化。其中季節(jié)變化最為顯著且最有意義。我國東部季風(fēng)區(qū),雨季出現(xiàn)于春夏之交,大體自南而北由5月至7月先后進入雨季,降水顯著增多,潛水位逐漸升高,并達到峰值,峰值期由于降水入滲的稀釋作用,地下水礦化度普遍降低。雨季結(jié)束,補給逐漸減少,潛水由于徑流和蒸發(fā)排泄,水位逐漸降低,到翌年雨季之前,地下水達到谷值,地下水礦化度升高。因此,全年潛水位動態(tài)表現(xiàn)為單峰和單谷。但在北方半干旱鹽漬土分布區(qū),雨季初期,降水將一年中土壤累積的鹽分沖洗帶入地下水中,使得地下水礦化度反而增高,在雨季高峰期為最低。我國西北干旱地區(qū),降水稀少,對地下水的補給作用不大。夏季氣溫升高,高山積雪及冰川融化,以地表徑流入滲形式補給平原潛水。
氣壓的降低或增加可以引起井孔內(nèi)水位的微弱抬升或下降,應(yīng)注意這是一種偽變化,并不是由于含水層本身水量增減而引起的變化。水位的晝夜變化往往是這種偽變化。
對于重大和長期供水或排水工程,必須考慮地下水動態(tài)的多年變化。供水工程應(yīng)根據(jù)多年資料分析地下水最低水位時水量能否滿足供水要求。排水要考慮多年最高地下水位時的排水能力。
2.1.2 水文因素
在地下水與地表水體存在水力聯(lián)系的地區(qū),水文因素對地下水動態(tài)影響顯著。地表水作為地下水的補給來源或排泄途徑而影響地下水的動態(tài)。
當(dāng)?shù)乇硭a給地下水時,地下水水位升高,隨著遠離河流其變幅逐漸減小,變化時間隨距離增加而延遲。地表水對地下水影響帶的寬度,取決于近岸地帶的巖性、地表水位與潛水位的水位差、地表水位的變化幅度及延續(xù)時間等一系列因素。近岸地帶的地下水動態(tài),不僅在水位變化方面,而且在水溫、化學(xué)成分方面也有表現(xiàn)。
河流排泄?jié)撍畷r,愈是接近河流,潛水位變幅愈小,遠離河流的河間地塊或分水嶺地段,水位變幅大。原因在于,當(dāng)降水入滲抬高地下水位后,近河地段水力坡度迅速變大,徑流加強,則潛水位抬升少;遠河地段,水力坡度增大不多,徑流強度很少加大,則潛水位不斷抬高。
濱海地區(qū)下水明顯受潮汐作用的影響,主要同潮差大小及距離海岸的遠近有關(guān)。一般情況下,潮差愈大,距海岸愈近,則地下水日變化幅度愈大。
2.1.3 地質(zhì)因素
地質(zhì)因素中除地震、火山噴發(fā)、崩塌等表現(xiàn)為急驟的變化外,一般與氣候、水文因素相比,都表現(xiàn)為緩慢而穩(wěn)定的作用。地質(zhì)因素對地下水動態(tài)的影響主要表現(xiàn)是,在氣候、水文因素所決定的地下水動態(tài)基本模式的基礎(chǔ)上,起加強或緩和的作用。如包氣帶巖性的滲透系數(shù)愈大,接受降水入滲量愈多;又如同一強度的降水補給,巖層的給水度愈大,地下水位的升高幅度愈小等。
地質(zhì)構(gòu)造對地下水動態(tài)的影響,在承壓水和潛水的特征上反映的最明顯。地殼的升降運動,亦可引起地下水動態(tài)的相應(yīng)改變。地殼上升地區(qū),侵蝕基準面下降,天然排水條件加強,可造成地方性疏干,并在加速地下水運動的同時,使之談化;地殼下降地區(qū),天然排水強度減弱,使地下水運動緩慢,可以導(dǎo)致沼澤化,也可導(dǎo)致水的鹽化。
含水層厚度、埋藏條件及飽水狀況對地下水位動態(tài)變化也有較大影響。如包氣帶厚度愈?。ú荒苓^?。?,消耗于濕潤包氣帶的那部分降水入滲量便愈少,潛水接受的補給量就愈多,產(chǎn)生的水位升幅就愈大。反之包氣帶厚度大,將吸收大量的入滲水量,地下水位升幅則小。同時包氣帶厚度較小時,降水與地下水位抬升可能同步或滯后時間很短;包氣帶厚度較大時,地下水位抬升滯后于降水時間則較長。
在新構(gòu)造運動強烈的地區(qū),地下水可以在短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變化。尤以地震前后表現(xiàn)最為明顯。在地震前后地下水皆有大幅度成片的升降現(xiàn)象,還出現(xiàn)許多特殊情況,如井水冒泡、翻花、旋轉(zhuǎn)、變渾、變甜或變苦等。因此,地下水動態(tài)的監(jiān)測研究,是地震預(yù)報的重要手段之一。
2.2 人為因素
人為因素是指人類活動有關(guān)的因素??捎袃煞N不同的影響:疏干的影響和充水的影響。疏干影響,如各種取水建筑物、排水工程,由于排出地下水,使水位下降,甚至出現(xiàn)大面積的地下水位降落漏斗。充水的影響,如修建水庫,利用地表水灌溉,跨流域調(diào)水等,都會增加地下水的補給來源,致使地下水動態(tài)發(fā)生變化。
3、地下水動態(tài)類型
國內(nèi)外地下水動態(tài)類型的劃分方法有很多。根據(jù)地下水動態(tài)形成的不同條件,不同的影響因素,分類的方法不同。下面介紹的分類的分類是根據(jù)影響地下水動態(tài)的補給和排泄條件劃分的。它適用于潛水和淺層承壓水。
3.1 蒸發(fā)型
主要出現(xiàn)于干旱、半干旱的平原及山間盆地地區(qū)。此類地區(qū)潛水埋藏較淺,水平徑流微弱或呈停滯狀態(tài),以排泄蒸發(fā)為主。
3.2 徑流型
廣泛分布于山區(qū)及山前地帶。地形高差大,水位埋藏較深,蒸發(fā)排泄微弱,以徑流排泄為主。
3.3 蒸發(fā)、徑流型
主要分布于氣候濕潤的平原地區(qū)。這種地區(qū)濕度大,蒸發(fā)弱;地形平坦,徑流緩慢,故排泄通過徑流和蒸發(fā)兩個途徑。但由于降水補給充沛,從長遠看水質(zhì)趨于淡化。