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水文地质
大地降水、地表水、地下水三水之间的转化循环
大气降水、地表水、地下水三水之间的转化循环’是大气循环中各要素以不同速度和数量,在不断循环转化和相互制约的结果。就地下水而言’其转化特征与包气带的入渗能力、地下水含水层岩性及储水能力,地下水自身补、径、排循环系统有关。
关于地下水的循环要素,在前面地下水的补、径、排部分,已有较详细的阐述,因此仅就区域水循环条件下对山地区基岩裂隙水、岩溶水、平原第四系孔隙水的不同循环特征进行论述。
1.基岩裂隙水
基岩裂隙水赋存于碎屑岩、火山岩、变质岩的浅部风化带裂隙(节理)中,风化厚度一般较小,裂隙多呈闭合型而且连通性较差,决定了此类含水体接受大气降水补给能力差,地下水储存空间小。在地形、地貌条件控制下,地下水由高处向低洼的河谷汇集运动,在河流侵蚀切割作用下,地下水以悬挂泉、侵蚀下降泉等形式排泄于河谷,转化为地表水,形成河川径流量的基流量,少部分形成河谷潜流。
由于地下水具有年内及多年调节能力,因此不同时期(丰、平、枯水期)基流量占河川径流的比例不同。丰水期,降水量的增大,河川径流量迅速增大;基流量也增大,但其在河川径流量中所占的比例则减小。枯水期,河川径流量减小,基流量也减小,但其在河川径流量中所占比例则增大。
2.岩溶水
溶岩分布区的地表水与地下水的转化较频繁,相互转化量较大,地表水向地下水转化地段,大都集中在岩溶地下水系统的补给径流
区,并发生在节理、断裂构造发育地带。因其岩溶发育程度较高,形成地表水集中渗漏地段,大量的地表水转化为地下水,造成沟谷、河流水量减小或形成岩溶干谷,而地下岩溶水贝0形成地下水强径流带或地下暗河。岩溶地下水转化为地表水,是以泉水排泄的形式或地下水潜流补给地表水。
我国北方地区,气候干燥,降水较少,地壳运动以缓慢升降运动为主,构造条件一般较简单;所以岩溶发育程度较低,以溶隙、溶孔为主。大气降水一部分通过溶孔、溶隙垂直下渗形成岩溶水,大部分降水形成地表径流汇入沟谷、河川,在岩溶发育地段形成地表水渗漏段,集中转化为地下水,形成强径流带。一个岩溶地下水系统,可形成一个或多个呈树枝状的地下水强径流带系统。在排泄区又以泉水溢出转化为地表水,完成三水转化全过程。
在南方地区,气候湿润,降水充沛。地壳运动以强烈的差异性升降运动为主,构造条件较复杂。岩溶发育程度较高,溶孔、溶隙发育,而且发育有大量的岩溶洞穴、多相互连通。大气降水一部分通过溶孔、溶隙溶洞垂直下渗形成岩溶水;部分降水形成地表径流,在流经岩溶洼地、溶蚀洼地、坡立谷、河谷等地,当遇到落水洞、岩溶漏斗等地下渗漏通道时,大量地表水流人地下,补给岩溶地下水,形成地下暗河、伏流。地表则形成干谷,半干谷、盲谷等地表岩溶景观。在地质、地形地貌、水文地质条件制约下,地下水又溢出地表补给地表水。
3.平原区浅层孔隙水
大气降水对地下水的转化量受包气带岩性、厚度和降水量、降水强度等条件制约,因此,不同地区不同降水条件下,大气降水对地表水、地下水的转化量各不相同。当包气带有足够的储存空间,而降水强度小于包气带岩性的入渗能力时,降水量对地下水的转化量呈近似正比关系。随着降水量的增大,则转化为地下水量逐渐趋于常量。当包气带岩性和降水量相同的条件下,随着包气带厚度的增大,降水对地下水的转化量由小逐渐变大再趋于稳定,或由小变大再变小。
大气降水对包气带的入渗量,并不都是对孔隙地下水的转化量。其中部分储存于包气带中,部分被蒸发重新返回大气层;另一部分到达孔隙含水层转化为地下水,这部分水称为大气降水人渗补给地下水量。因此,大气降水补给地下水量是入渗补给和蒸发消耗相互作用的结果。当地下水位埋深较小时,包气带和饱水带蒸发作用较强烈,则大气降水入渗量大部分或全部被蒸发;随着地下水位埋深的增大,蒸发作用则随之减小,地下水获得的补给量则逐渐增大。在包气带蒸发作用趋近零的深度上,地下水可获得最大的补给量。
当地下水位高于地表水体水位时,在水头压差的作用下,地下水向地表水体排泄,地
下水转化为地表水。一般山间盆地孔隙水多向河谷排泄,使部分地下水转化为地表水。当
地表水体水位高于地下水位时,地表水体向地下水补给,使地表水转化为地下水。
人为活动亦会造成地表水转化为地下水,如引地表水进行农田灌溉时'渠道渗漏和田
间灌溉水的回渗,使地表水转化为地下水。跨地区、跨流域引水及水库的修建(尤其是
平原水库)等,均会造成地表水体向地下水渗漏,使地表水转化为地下水。
关于地下水的循环要素,在前面地下水的补、径、排部分,已有较详细的阐述,因此仅就区域水循环条件下对山地区基岩裂隙水、岩溶水、平原第四系孔隙水的不同循环特征进行论述。
1.基岩裂隙水
基岩裂隙水赋存于碎屑岩、火山岩、变质岩的浅部风化带裂隙(节理)中,风化厚度一般较小,裂隙多呈闭合型而且连通性较差,决定了此类含水体接受大气降水补给能力差,地下水储存空间小。在地形、地貌条件控制下,地下水由高处向低洼的河谷汇集运动,在河流侵蚀切割作用下,地下水以悬挂泉、侵蚀下降泉等形式排泄于河谷,转化为地表水,形成河川径流量的基流量,少部分形成河谷潜流。
由于地下水具有年内及多年调节能力,因此不同时期(丰、平、枯水期)基流量占河川径流的比例不同。丰水期,降水量的增大,河川径流量迅速增大;基流量也增大,但其在河川径流量中所占的比例则减小。枯水期,河川径流量减小,基流量也减小,但其在河川径流量中所占比例则增大。
2.岩溶水
溶岩分布区的地表水与地下水的转化较频繁,相互转化量较大,地表水向地下水转化地段,大都集中在岩溶地下水系统的补给径流
区,并发生在节理、断裂构造发育地带。因其岩溶发育程度较高,形成地表水集中渗漏地段,大量的地表水转化为地下水,造成沟谷、河流水量减小或形成岩溶干谷,而地下岩溶水贝0形成地下水强径流带或地下暗河。岩溶地下水转化为地表水,是以泉水排泄的形式或地下水潜流补给地表水。
我国北方地区,气候干燥,降水较少,地壳运动以缓慢升降运动为主,构造条件一般较简单;所以岩溶发育程度较低,以溶隙、溶孔为主。大气降水一部分通过溶孔、溶隙垂直下渗形成岩溶水,大部分降水形成地表径流汇入沟谷、河川,在岩溶发育地段形成地表水渗漏段,集中转化为地下水,形成强径流带。一个岩溶地下水系统,可形成一个或多个呈树枝状的地下水强径流带系统。在排泄区又以泉水溢出转化为地表水,完成三水转化全过程。
在南方地区,气候湿润,降水充沛。地壳运动以强烈的差异性升降运动为主,构造条件较复杂。岩溶发育程度较高,溶孔、溶隙发育,而且发育有大量的岩溶洞穴、多相互连通。大气降水一部分通过溶孔、溶隙溶洞垂直下渗形成岩溶水;部分降水形成地表径流,在流经岩溶洼地、溶蚀洼地、坡立谷、河谷等地,当遇到落水洞、岩溶漏斗等地下渗漏通道时,大量地表水流人地下,补给岩溶地下水,形成地下暗河、伏流。地表则形成干谷,半干谷、盲谷等地表岩溶景观。在地质、地形地貌、水文地质条件制约下,地下水又溢出地表补给地表水。
3.平原区浅层孔隙水
大气降水对地下水的转化量受包气带岩性、厚度和降水量、降水强度等条件制约,因此,不同地区不同降水条件下,大气降水对地表水、地下水的转化量各不相同。当包气带有足够的储存空间,而降水强度小于包气带岩性的入渗能力时,降水量对地下水的转化量呈近似正比关系。随着降水量的增大,则转化为地下水量逐渐趋于常量。当包气带岩性和降水量相同的条件下,随着包气带厚度的增大,降水对地下水的转化量由小逐渐变大再趋于稳定,或由小变大再变小。
大气降水对包气带的入渗量,并不都是对孔隙地下水的转化量。其中部分储存于包气带中,部分被蒸发重新返回大气层;另一部分到达孔隙含水层转化为地下水,这部分水称为大气降水人渗补给地下水量。因此,大气降水补给地下水量是入渗补给和蒸发消耗相互作用的结果。当地下水位埋深较小时,包气带和饱水带蒸发作用较强烈,则大气降水入渗量大部分或全部被蒸发;随着地下水位埋深的增大,蒸发作用则随之减小,地下水获得的补给量则逐渐增大。在包气带蒸发作用趋近零的深度上,地下水可获得最大的补给量。
当地下水位高于地表水体水位时,在水头压差的作用下,地下水向地表水体排泄,地
下水转化为地表水。一般山间盆地孔隙水多向河谷排泄,使部分地下水转化为地表水。当
地表水体水位高于地下水位时,地表水体向地下水补给,使地表水转化为地下水。
人为活动亦会造成地表水转化为地下水,如引地表水进行农田灌溉时'渠道渗漏和田
间灌溉水的回渗,使地表水转化为地下水。跨地区、跨流域引水及水库的修建(尤其是
平原水库)等,均会造成地表水体向地下水渗漏,使地表水转化为地下水。
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