地下水的動態(tài)

韓智力

【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(yán)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(bǔ)給量大于其排量時，儲存量增加，地下水位上升；反之，當(dāng)補(bǔ)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(rèn)識區(qū)域水文地質(zhì)條件、海水不可水量和水質(zhì)評價(jià)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(bǔ)給，使?jié)撍畬雍吭黾樱簧撸|(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(qiáng)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(diǎn)，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(jìn)入雨季，降水顯著增多，潛水位逐漸升高，并達(dá)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(bǔ)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(dá)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)給來源或排泄途徑而影響地下水的動態(tài)。

當(dāng)?shù)乇硭a(bǔ)給地下水時，地下水水位升高，隨著遠(yuǎn)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(yuǎn)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(qiáng)，則潛水位抬升少；遠(yuǎn)河地段，水力坡度增大不多，徑流強(qiáng)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(yuǎn)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(qiáng)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(qiáng)度的降水補(bǔ)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(yùn)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(zhǔn)面下降，天然排水條件加強(qiáng)，可造成地方性疏干，并在加速地下水運(yùn)動的同時，使之談化；地殼下降地區(qū)，天然排水強(qiáng)度減弱，使地下水運(yùn)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。如包氣帶厚度愈小（不能過小），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(bǔ)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(yùn)動強(qiáng)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(bào)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。可有兩種不同的影響：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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)給充沛，從長遠(yuǎn)看水質(zhì)趨于淡化。