地下水的动态

韩智力

【摘要】：表征地下水数量与质量的各种要素有时间作有规律的变化，称为地下水动态。本文介绍了地下水动态的概念，影响因素以及类型。

【关键词】：地下水；动态

1、地下水的动态概念

表征地下水数量与质量的各种要素（如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、水温及其他物理特征等）随时间作有规律的变化，称为地下水动态。其变化的速率，在天然状态下一般具有较明显的周期性或具有极为缓慢的趋势性。在人为因素（开采或排除）影响下，其变化速率可大提高。这种迅速的变化，可能会对地下水本身和环境带来严重的后果。

地下水要素随时间而发生变化，是由于含水系统水量、盐量、热量、能量的收支不平衡所致。例如当含水层的补给量大于其排量时，储存量增加，地下水位上升；反之，当补给量小于排泄量时，储存量减少，地下水位下降。同样，盐量、热量与能量的收支不平衡，全使地下水水质、水温或水位发生相应的变化。

研究地下水动态，对认识区域水文地质条件、海水不可水量和水质评价以及水资源的合理开发与管理，都具有非常重要的意义。

2、影响地下水动态的因素

为了研究地下水动态，首先必须了解在时间和空间方面改变着地下水水量和水质的各种因素。这些因素分为两大类：自然因素和人为因素。自然因素包括：气候、水文、地质、土壤、生物等。对于潜水而言，气候和水文是其主要影响因素；而对于深层承压水，地质因素的作用则是主要的。

2.1 自然因素

2.1.1 气候因素

气候因素对潜水动态影响最为普遍。降水的数量及其时间分布，直接影响潜水的补给，使潜水层含水量增加，水位升高，水质变淡。气温、湿度、风速等因素的变化，影响潜水的蒸发，使其排泄强度及水质发生相应的变化。

气候的变化具有周期性的特点，变化周期可分为多年的、季节的和昼夜的。受其影响潜水动态也存在着多年变化、季节变化和昼夜变化。其中季节变化最为显著且最有意义。我国东部季风区，雨季出现于春夏之交，大体自南而北由5月至7月先后进入雨季，降水显著增多，潜水位逐渐升高，并达到峰值，峰值期由于降水入渗的稀释作用，地下水矿化度普遍降低。雨季结束，补给逐渐减少，潜水由于径流和蒸发排泄，水位逐渐降低，到翌年雨季之前，地下水达到谷值，地下水矿化度升高。因此，全年潜水位动态表现为单峰和单谷。但在北方半干旱盐渍土分布区，雨季初期，降水将一年中土壤累积的盐分冲洗带入地下水中，使得地下水矿化度反而增高，在雨季高峰期为最低。我国西北干旱地区，降水稀少，对地下水的补给作用不大。夏季气温升高，高山积雪及冰川融化，以地表径流入渗形式补给平原潜水。

气压的降低或增加可以引起井孔内水位的微弱抬升或下降，应注意这是一种伪变化，并不是由于含水层本身水量增减而引起的变化。水位的昼夜变化往往是这种伪变化。

对于重大和长期供水或排水工程，必须考虑地下水动态的多年变化。供水工程应根据多年资料分析地下水最低水位时水量能否满足供水要求。排水要考虑多年最高地下水位时的排水能力。

2.1.2 水文因素

在地下水与地表水体存在水力联系的地区，水文因素对地下水动态影响显著。地表水作为地下水的补给来源或排泄途径而影响地下水的动态。

当地表水补给地下水时，地下水水位升高，随着远离河流其变幅逐渐减小，变化时间随距离增加而延迟。地表水对地下水影响带的宽度，取决于近岸地带的岩性、地表水位与潜水位的水位差、地表水位的变化幅度及延续时间等一系列因素。近岸地带的地下水动态，不仅在水位变化方面，而且在水温、化学成分方面也有表现。

河流排泄潜水时，愈是接近河流，潜水位变幅愈小，远离河流的河间地块或分水岭地段，水位变幅大。原因在于，当降水入渗抬高地下水位后，近河地段水力坡度迅速变大，径流加强，则潜水位抬升少；远河地段，水力坡度增大不多，径流强度很少加大，则潜水位不断抬高。

滨海地区下水明显受潮汐作用的影响，主要同潮差大小及距离海岸的远近有关。一般情况下，潮差愈大，距海岸愈近，则地下水日变化幅度愈大。

2.1.3 地质因素

地质因素中除地震、火山喷发、崩塌等表现为急骤的变化外，一般与气候、水文因素相比，都表现为缓慢而稳定的作用。地质因素对地下水动态的影响主要表现是，在气候、水文因素所决定的地下水动态基本模式的基础上，起加强或缓和的作用。如包气带岩性的渗透系数愈大，接受降水入渗量愈多；又如同一强度的降水补给，岩层的给水度愈大，地下水位的升高幅度愈小等。

地质构造对地下水动态的影响，在承压水和潜水的特征上反映的最明显。地壳的升降运动，亦可引起地下水動态的相应改变。地壳上升地区，侵蚀基准面下降，天然排水条件加强，可造成地方性疏干，并在加速地下水运动的同时，使之谈化；地壳下降地区，天然排水强度减弱，使地下水运动缓慢，可以导致沼泽化，也可导致水的盐化。

含水层厚度、埋藏条件及饱水状况对地下水位动态变化也有较大影响。如包气带厚度愈小（不能过小），消耗于湿润包气带的那部分降水入渗量便愈少，潜水接受的补给量就愈多，产生的水位升幅就愈大。反之包气带厚度大，将吸收大量的入渗水量，地下水位升幅则小。同时包气带厚度较小时，降水与地下水位抬升可能同步或滞后时间很短；包气带厚度较大时，地下水位抬升滞后于降水时间则较长。

在新构造运动强烈的地区，地下水可以在短时间内发生剧烈变化。尤以地震前后表现最为明显。在地震前后地下水皆有大幅度成片的升降现象，还出现许多特殊情况，如井水冒泡、翻花、旋转、变浑、变甜或变苦等。因此，地下水动态的监测研究，是地震预报的重要手段之一。

2.2 人为因素

人为因素是指人类活动有关的因素。可有两种不同的影响：疏干的影响和充水的影响。疏干影响，如各种取水建筑物、排水工程，由于排出地下水，使水位下降，甚至出现大面积的地下水位降落漏斗。充水的影响，如修建水库，利用地表水灌溉，跨流域调水等，都会增加地下水的补给来源，致使地下水动态发生变化。

3、地下水动态类型

国内外地下水动态类型的划分方法有很多。根据地下水动态形成的不同条件，不同的影响因素，分类的方法不同。下面介绍的分类的分类是根据影响地下水动态的补给和排泄条件划分的。它适用于潜水和浅层承压水。

3.1 蒸发型

主要出现于干旱、半干旱的平原及山间盆地地区。此类地区潜水埋藏较浅，水平径流微弱或呈停滞状态，以排泄蒸发为主。

3.2 径流型

广泛分布于山区及山前地带。地形高差大，水位埋藏较深，蒸发排泄微弱，以径流排泄为主。

3.3 蒸发、径流型

主要分布于气候湿润的平原地区。这种地区湿度大，蒸发弱；地形平坦，径流缓慢，故排泄通过径流和蒸发两个途径。但由于降水补给充沛，从长远看水质趋于淡化。