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2016年环境影响评价师《技术方法》精讲笔记24

  1. 地下水的补给、径流和排泄

 

  地下水作为水圈的重要组成部分,一方面积极地参与了全球的水循环过程,另 一方面在一定的环境条件下,一定区域范围内的地下水自身通过不断地获得补给、产生径流而后排泄等环节,发生周而复始的运动,形成相对独立的地下水循环系统。

  (1)地下水的补给。含水层中的地下水自外界获得水量补充的作用称为补给。 地下水的主要补给来源有:降水入渗补给、地表水补给、凝结水补给、来自其他含水层的补给以及人工补给等。

  ①降水入渗补给。大气降水是地下水最主要的补给来源。降水的入渗过程是 在分子力、毛细管力以及重力的综合作用下进行的。地下水自降水获得的补给量除了与降水本身的强度、降水总量等有关外,还与土层蓄水能力有关。只有降水入渗 量超过土层的蓄水能力,多余的降水才能补给潜水。在地下水埋藏较深的地方,这 一过程需要很长时间才能完成。

  ②地表水入渗补给。地表上的江河、湖泊、水库以及海洋,皆可成为地下水 的补给水源。

  河流对于地下水的补给,主要取决于河水位与地下水位的相对关系、河床的透

  水性能、河床的周界和高水位持续时间的长短。

  ③含水层的补给。含水层补给分为两种情况,一种是同一含水层通过侧向排 泄补给下游含水层;另一种是两个含水层之间的补给。两个含水层之间的补给有两个条件:一是两个含水层具有水头差,二是含水层之间具有水力联系通道。两个含 水层之间可通过天窗、导水断裂、弱透水层越流、不整合接触面等途径补给。

  ④地下水的人工补给。人工补给也是地下水的重要补给来源。人工补给可区 分为以下几类情况,一类是人类修建水库、渠道,引水灌溉农田,从而补给地下水;另一类则是人类为了有效地保护和改善地下水资源、改善水质、控制地下漏斗以及 地面沉降现象的出现,而釆取的一种有计划、有同的的人工回灌。城市工矿企业排 放工业废水以及城镇生活污水排放,因渗漏而补给地下水,经常使地下水遭到污染,是一种特殊的人工补给。

  含水层(含水系统)从外界获得水量的区域称为地下水补给区。对于潜水含水 层,补给区与含水层的分布区一致;对于承压含水层,裂隙水、岩溶水的基岩裸露区,山前冲洪积扇的单层砂卵砾石层的分布区都属于补给区。

  (2)地下水的径流。地下水由补给区流向排泄区的过程称为径流,是连接补给与排泄两个作用的中间环节。径流的强弱影响着含水层的水量与水质。径流强度可 用地下水的平均渗透速度衡量。含水层透水性好,地形高差大、切割强烈、大气降 水补给量丰沛地区的地下径流强度大。同一含水层的不同部位径流强度也有差异。

  ①地下水径流方向与径流强度。地下水的径流方向与地表上河川径流总是沿 着固定的河床汇流不同,呈现复杂多变的特点,具体形式则视沿程的地形,含水层的条件而定。当含水层分布面积广,大致水平时,地下径流可呈平面式的运动;在 山前洪积扇中的地下水则呈现放射式的流动,具有分散多方向的特点;在带状分布 的向斜、单斜含水层中的地下水,如遇断层或横沟切割,则可形成纵向或横向的径流。但这种复杂多变性,总离不开地下水从补给区向排泄区汇集,并沿着路径中阻 力最小方向前进,即自势能高处向势能较低处运动,反映在平面上,地下水流方向, 总是垂直于等水位线的方向。

  地下水的径流强度与地下水的流动速度基本上与含水层的透水性,补给区与排 泄区之间水力坡度成正比,对承压水来说,还与蓄水构造的开启与封闭程度有关。

  地下径流强度不仅沿程上有差别,在垂直方向上也不同,一般规律是从地表向 下随着深度增加,地下径流强度逐渐减弱,至侵蚀基准面,地下水基本处于停滞状

  ②地下水径流类型。地下水是通过补给、径流与排泄3个环节来实现交替循环的。根据水的交替循环途径的不同,可区分为垂向交替、侧向交替和混合交替。 其中垂向交替以内陆盆地为最典型,自降水或地表水入渗得到补给,而后以蒸发方 式垂直排泄,径流过程微弱;侧向交替类型的补给来源多样,地下水的交替基本上在水平方向上进行,径流比较发育;混合交替是介于上述两类之间的过渡类型,自 然界中实际交替现象,大都属这一类。

  畅流型:畅流型的地下水流线近于平行,水力坡度较大,侧向交替占绝对优势,补给排泄条件良好,径流通畅,地下水交替积极,因而水的矿化度低,水质好。

  汇流型:汇流型地下水的流线呈汇集状,水力坡度常由小变大。对于汇流型潜 水盆地,其水交替属混合型,边缘以侧向为主,中间部位垂向交替所占的比重增大。 对于承压水则属侧向水交替。汇流型的地下水一般交替积极,常形成可资利用的地下水资源。

  散流型:散流型的特点是流线呈放射状,水力坡度由大变小,呈现集中补给, 分散排泄。水交替属混合型,以侧向为主,径流交替沿途由强变弱,形成水化学水 平分带规律,通常干旱地区山前洪积扇中的潜水,是此类型的代表。

  缓流型:缓流型地下水面近于水平,水力坡度小,水流缓慢,水交替微弱,属 于以垂向交替为主的混合型,通常矿化度较高,水质欠佳。沉降平原中的孔隙水及排水不良的自流水盆地,是此类的代表。

  滞流型:滞流型的水力坡度趋近于零,径流停滞。对于潜水表现为渗入补给和蒸发排泄,属垂向交替;对于承压水可以有垂直越流补给与排泄。某些平原地区局 部洼地中封闭的潜水盆地和无排泄口的自流盆地,可作为此类代表。某些封闭良好 的承压水,水分交替停止,多成为盐卤水、油田水。

  在自然条件下,地下径流类型复杂多变,往往出现多种组合类型。

  地下水径流区是指地下水从补给区到排泄区的中间区域。对于潜水含水层,径 流区与补给区是一致的。

  ③泄流排泄。地下水通过地下途径直接排入河道或其他地表水体,称为泄流 排泄。泄流只在地下水位高于地表水位的情况下发生,泄流量的大小,取决于含水 层的透水性能、河床切穿含水层的面积,以及地下水位与地表水位之间的高差。地下水位与河水水位相差越大,含水层透水性越好,河床切割的含水层面积越大,则 排泄量也越大。地表水与地下水之间的补排关系复杂,有转化交替现象,主要取决 于区域气候、地质构造条件及水文网发育情况。

  ④向含水层排泄。同一含水层通过侧向排泄补给下游含水层;两个含水层之间可通过天窗、导水断裂、弱透水层越流、不整合接触面等途径排泄。

  ⑤人工排泄。指人工开釆对地下水的排泄,包括各类水井、地下集水廊道取 水、地下矿产开发过程中的矿坑排水等。

  过量的人工排泄是引起地下水环境问题的主要因素。

  (3)地下水的排泄。地下水的排泄指地下水失去水量的过程。其排泄方式有点 状排泄(泉)、线状排泄(向河流泄流)及面状排泄(蒸发)、向含水层排泄和人工 排泄,在排泄过程中,地下水的水量、水质及水位均相应的发生变化。其中蒸发排 泄仅消耗水分,盐分仍留在地下水中,所以蒸发排泄强烈地区的地下水,水的矿化 度比较高。

  ①泉排泄。泉是地下水的天然露头,是含水层或含水通道出露地表发生地下 水涌出的现象。通常山区及山前地带泉水出露较多,这是与这些地区流水切割作用比较强烈、蓄水构造类型多样及断层切割比较普遍等因素的影响有关。

  ②蒸发排泄。潜水蒸发是浅层地下水消耗的重要途径,潜水蒸发主要是通过 包气带岩土水分蒸发和植物的蒸腾来完成的。其蒸发的强度、蒸发量的大小与气象条件、潜水埋藏深度及包气带的岩性有关。气候愈干燥,相对湿度愈小,岩土中水 分蒸发便愈强烈,而且蒸发作用可深入岩土几米乃至几十米的深处。这种排泄不但 消耗水量,而且往往造成水的浓缩,导致地下水矿化的增高,水化学类型改变及土壤盐碱化。

 

 

 

 

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