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地下水动态

2020-04-09 21:01

地下水的水位、水量、水温、水质等要素随时间的变化。地下水水量、热量、能量与盐分的收支关系(地下水均衡),决定着地下水各要素随时间的变化。例如,补给水量大于排泄水量,使地下水水量增加,地下水水位抬升。地下水动态是地下水均衡的外部表现。

影响因素

有自然因素与人为因素2类。

(1)自然因素。包括气象因素、水文因素与地质因素。①气象(气候)因素。对地下水动态影响最为明显。雨季,降水入渗补给,使地下水水量增加,地下水水位抬升,矿化度降低;旱季,随着径流与蒸发,地下水水量消耗、水位下降,矿化度提高;由此形成地下水周而复始的季节变化。气候变化则使地下水呈现相应的多年性变化。②水文因素。与地表水体(河、湖、海等)相通的地下含水层,与地表水体发生补给、排泄关系,从而呈现与水体大体同步的变化,其变化幅度随距水体的距离,由近而远逐渐减小。③地质因素。气象(气候)因素决定了地下水动态的基本模式,而地质因素通常影响变化的幅度与敏感度。例如,岩体渗透性的强弱,岩性的均匀程度,喀斯特化岩体的喀斯特发育程度,均影响地下水动态变化的敏感性。承压水在补给区变化迅速且变化幅度大,随着远离补给区,幅度变小,变化滞后、延迟。对于潜水,随着包气带厚度增大,潜水位变化幅度愈小,变化滞后与延迟的时间愈长。地震等剧烈的地质作用,则可使地下水动态发生突然变化。

(2)人为因素。对地下水动态的影响,在许多地方已经超过天然因素。①开采或排除(如采矿排水、农田排渍)地下水。地下水的动态往往取决于地下水采排量的变化,当采排量大于地下水补给量时,地下水位逐年降低。②修建水库。使周围地区的地下水接受更多补给,可能使地下水淡化;也可能由于抬高水位引起土壤盐渍化,最终使地下水矿化度提高;其动态则受水库水位变化的控制。③灌区灌溉水的入渗,使灌区地下水动态同时反映灌溉与气象变化的影响;大量使用农药与化肥,会使地下水水质恶化或水温提高。④城市厂矿工业三废与生活污水的排放。将导致地下水水质恶化与温度改变。⑤滨海地区采排地下水。可能导致海水入侵,引起地下水咸化。

类型

根据不同的影响因素与不同研究要求,可将地下水动态划分为不同类型。例如,潜水动态可以划分为渗入—蒸发型与渗入—径流型:前者以垂向蒸发为排泄去路,最终导致地下水浓缩咸化,通常出现于干旱、半干旱平原与盆地;后者以侧向径流为排泄去路,最终导致地下水淡化,通常出现于湿润气候下的山区与山前倾斜平原。在水利工程地质勘察中,常将地下水动态分为敏感型、滞后型和不敏感型,以反映相关含水层的渗透性,以及其与大气降水、地表水体与人类活动的联系程度。

研究意义与研究方法

(1)研究意义。地下水动态是地下水形成条件的综合反映,因此,许多水文地质问题的最终解决,往往需要依靠地下水动态分析。分析地下水动态,可以解决一系列理论与实际问题。例如,分析地下水动态,有助于查明补给来源,查明地下水与地表水体的联系,以及不同含水层之间的联系。多年的动态观测成果,是地下水资源评价的依据,也是进行数学模拟以及验证其结果的主要依据。开采地下水,必须进行地下水动态观测,以验证资源评价的可靠性,监测水量、水质的变化趋势,以便及时采取调整措施。灌区地下水动态的观测与分析,有助于避免次生的土壤沼泽化与盐渍化。在拟建库区与邻谷间布置地下水动态观测,对于判定库区蓄水后是否会向邻谷渗漏,以及计算可能渗漏量,都是十分必要的。

(2)研究方法。①地下水动态观测。是地下水动态研究的基础。②地下水均衡计算。通过大气降水、地表水、地下水收支(补给与排泄)项的总量平衡,计算并预测地下水动态的变化趋势。③数学模拟。将地下水水位、水量、水温、水质等要素,以及相关的影响因素,进行集中参数的模拟分析(如回归分析),或进行分布参数的模拟计算(如解析、数值模拟),以进行地下水动态预测等。

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