水文地質(zhì)

大地降水、地表水、地下水三水之間的轉(zhuǎn)化循環(huán)

  大氣降水、地表水、地下水三水之間的轉(zhuǎn)化循環(huán)’是大氣循環(huán)中各要素以不同速度和數(shù)量,在不斷循環(huán)轉(zhuǎn)化和相互制約的結(jié)果。就地下水而言’其轉(zhuǎn)化特征與包氣帶的入滲能力、地下水含水層巖性及儲(chǔ)水能力,地下水自身補(bǔ)、徑、排循環(huán)系統(tǒng)有關(guān)。
  關(guān)于地下水的循環(huán)要素,在前面地下水的補(bǔ)、徑、排部分,已有較詳細(xì)的闡述,因此僅就區(qū)域水循環(huán)條件下對(duì)山地區(qū)基巖裂隙水、巖溶水、平原第四系孔隙水的不同循環(huán)特征進(jìn)行論述。

  1.基巖裂隙水
  基巖裂隙水賦存于碎屑巖、火山巖、變質(zhì)巖的淺部風(fēng)化帶裂隙(節(jié)理)中,風(fēng)化厚度一般較小,裂隙多呈閉合型而且連通性較差,決定了此類含水體接受大氣降水補(bǔ)給能力差,地下水儲(chǔ)存空間小。在地形、地貌條件控制下,地下水由高處向低洼的河谷匯集運(yùn)動(dòng),在河流侵蝕切割作用下,地下水以懸掛泉、侵蝕下降泉等形式排泄于河谷,轉(zhuǎn)化為地表水,形成河川徑流量的基流量,少部分形成河谷潛流。
  由于地下水具有年內(nèi)及多年調(diào)節(jié)能力,因此不同時(shí)期(豐、平、枯水期)基流量占河川徑流的比例不同。豐水期,降水量的增大,河川徑流量迅速增大;基流量也增大,但其在河川徑流量中所占的比例則減小。枯水期,河川徑流量減小,基流量也減小,但其在河川徑流量中所占比例則增大。

  2.巖溶水
  溶巖分布區(qū)的地表水與地下水的轉(zhuǎn)化較頻繁,相互轉(zhuǎn)化量較大,地表水向地下水轉(zhuǎn)化地段,大都集中在巖溶地下水系統(tǒng)的補(bǔ)給徑流
  區(qū),并發(fā)生在節(jié)理、斷裂構(gòu)造發(fā)育地帶。因其巖溶發(fā)育程度較高,形成地表水集中滲漏地段,大量的地表水轉(zhuǎn)化為地下水,造成溝谷、河流水量減小或形成巖溶干谷,而地下巖溶水貝0形成地下水強(qiáng)徑流帶或地下暗河。巖溶地下水轉(zhuǎn)化為地表水,是以泉水排泄的形式或地下水潛流補(bǔ)給地表水。
  我國(guó)北方地區(qū),氣候干燥,降水較少,地殼運(yùn)動(dòng)以緩慢升降運(yùn)動(dòng)為主,構(gòu)造條件一般較簡(jiǎn)單;所以巖溶發(fā)育程度較低,以溶隙、溶孔為主。大氣降水一部分通過(guò)溶孔、溶隙垂直下滲形成巖溶水,大部分降水形成地表徑流匯入溝谷、河川,在巖溶發(fā)育地段形成地表水滲漏段,集中轉(zhuǎn)化為地下水,形成強(qiáng)徑流帶。一個(gè)巖溶地下水系統(tǒng),可形成一個(gè)或多個(gè)呈樹枝狀的地下水強(qiáng)徑流帶系統(tǒng)。在排泄區(qū)又以泉水溢出轉(zhuǎn)化為地表水,完成三水轉(zhuǎn)化全過(guò)程。
  在南方地區(qū),氣候濕潤(rùn),降水充沛。地殼運(yùn)動(dòng)以強(qiáng)烈的差異性升降運(yùn)動(dòng)為主,構(gòu)造條件較復(fù)雜。巖溶發(fā)育程度較高,溶孔、溶隙發(fā)育,而且發(fā)育有大量的巖溶洞穴、多相互連通。大氣降水一部分通過(guò)溶孔、溶隙溶洞垂直下滲形成巖溶水;部分降水形成地表徑流,在流經(jīng)巖溶洼地、溶蝕洼地、坡立谷、河谷等地,當(dāng)遇到落水洞、巖溶漏斗等地下滲漏通道時(shí),大量地表水流人地下,補(bǔ)給巖溶地下水,形成地下暗河、伏流。地表則形成干谷,半干谷、盲谷等地表巖溶景觀。在地質(zhì)、地形地貌水文地質(zhì)條件制約下,地下水又溢出地表補(bǔ)給地表水。

  3.平原區(qū)淺層孔隙水
  大氣降水對(duì)地下水的轉(zhuǎn)化量受包氣帶巖性、厚度和降水量、降水強(qiáng)度等條件制約,因此,不同地區(qū)不同降水條件下,大氣降水對(duì)地表水、地下水的轉(zhuǎn)化量各不相同。當(dāng)包氣帶有足夠的儲(chǔ)存空間,而降水強(qiáng)度小于包氣帶巖性的入滲能力時(shí),降水量對(duì)地下水的轉(zhuǎn)化量呈近似正比關(guān)系。隨著降水量的增大,則轉(zhuǎn)化為地下水量逐漸趨于常量。當(dāng)包氣帶巖性和降水量相同的條件下,隨著包氣帶厚度的增大,降水對(duì)地下水的轉(zhuǎn)化量由小逐漸變大再趨于穩(wěn)定,或由小變大再變小。
  大氣降水對(duì)包氣帶的入滲量,并不都是對(duì)孔隙地下水的轉(zhuǎn)化量。其中部分儲(chǔ)存于包氣帶中,部分被蒸發(fā)重新返回大氣層;另一部分到達(dá)孔隙含水層轉(zhuǎn)化為地下水,這部分水稱為大氣降水人滲補(bǔ)給地下水量。因此,大氣降水補(bǔ)給地下水量是入滲補(bǔ)給和蒸發(fā)消耗相互作用的結(jié)果。當(dāng)?shù)叵滤宦裆钶^小時(shí),包氣帶和飽水帶蒸發(fā)作用較強(qiáng)烈,則大氣降水入滲量大部分或全部被蒸發(fā);隨著地下水位埋深的增大,蒸發(fā)作用則隨之減小,地下水獲得的補(bǔ)給量則逐漸增大。在包氣帶蒸發(fā)作用趨近零的深度上,地下水可獲得最大的補(bǔ)給量。
  當(dāng)?shù)叵滤桓哂诘乇硭w水位時(shí),在水頭壓差的作用下,地下水向地表水體排泄,地
  下水轉(zhuǎn)化為地表水。一般山間盆地孔隙水多向河谷排泄,使部分地下水轉(zhuǎn)化為地表水。當(dāng)
  地表水體水位高于地下水位時(shí),地表水體向地下水補(bǔ)給,使地表水轉(zhuǎn)化為地下水。
  人為活動(dòng)亦會(huì)造成地表水轉(zhuǎn)化為地下水,如引地表水進(jìn)行農(nóng)田灌溉時(shí)'渠道滲漏和田
  間灌溉水的回滲,使地表水轉(zhuǎn)化為地下水??绲貐^(qū)、跨流域引水及水庫(kù)的修建(尤其是
  平原水庫(kù))等,均會(huì)造成地表水體向地下水滲漏,使地表水轉(zhuǎn)化為地下水。