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大地降水、地表水、地下水三水之間的轉化循環(huán)
文章來(lái)源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2021-10-28 14:10:38瀏覽次數:2187
大氣降水、地表水、地下水三水之間的轉化循環(huán)’是大氣循環(huán)中各要素以不同速度和數量,在不斷循環(huán)轉化和相互制約的結果。就地下水而言’其轉化特征與包氣帶的入滲能力、地下水含水層巖性及儲水能力,地下水自身補、徑、排循環(huán)系統有關(guān)。
關(guān)于地下水的循環(huán)要素,在前面地下水的補、徑、排部分,已有較詳細的闡述,因此僅就區域水循環(huán)條件下對山地區基巖裂隙水、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(lèi)含水體接受大氣降水補給能力差,地下水儲存空間小。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及多年調節能力,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??菟?,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
溶巖分布區的地表水與地下水的轉化較頻繁,相互轉化量較大,地表水向地下水轉化地段,大都集中在巖溶地下水系統的補給徑流
區,并發(fā)生在節理、斷裂構造發(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形成地下水強徑流帶或地下暗河。巖溶地下水轉化為地表水,是以泉水排泄的形式或地下水潛流補給地表水。
我國北方地區,氣候干燥,降水較少,地殼運動(dòng)以緩慢升降運動(dòng)為主,構造條件一般較簡(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,集中轉化為地下水,形成強徑流帶。一個(gè)巖溶地下水系統,可形成一個(gè)或多個(gè)呈樹(shù)枝狀的地下水強徑流帶系統。在排泄區又以泉水溢出轉化為地表水,完成三水轉化全過(guò)程。
在南方地區,氣候濕潤,降水充沛。地殼運動(dòng)以強烈的差異性升降運動(dòng)為主,構造條件較復雜。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(guān)。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給地表水。
3.平原區淺層孔隙水
大氣降水對地下水的轉化量受包氣帶巖性、厚度和降水量、降水強度等條件制約,因此,不同地區不同降水條件下,大氣降水對地表水、地下水的轉化量各不相同。當包氣帶有足夠的儲存空間,而降水強度小于包氣帶巖性的入滲能力時(shí),降水量對地下水的轉化量呈近似正比關(guān)系。隨著(zhù)降水量的增大,則轉化為地下水量逐漸趨于常量。當包氣帶巖性和降水量相同的條件下,隨著(zhù)包氣帶厚度的增大,降水對地下水的轉化量由小逐漸變大再趨于穩定,或由小變大再變小。
大氣降水對包氣帶的入滲量,并不都是對孔隙地下水的轉化量。其中部分儲存于包氣帶中,部分被蒸發(fā)重新返回大氣層;另一部分到達孔隙含水層轉化為地下水,這部分水稱(chēng)為大氣降水人滲補給地下水量。因此,大氣降水補給地下水量是入滲補給和蒸發(fā)消耗相互作用的結果。當地下水位埋深較小時(shí),包氣帶和飽水帶蒸發(fā)作用較強烈,則大氣降水入滲量大部分或全部被蒸發(fā);隨著(zhù)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給量。
當地下水位高于地表水體水位時(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,使部分地下水轉化為地表水。當
地表水體水位高于地下水位時(shí),地表水體向地下水補給,使地表水轉化為地下水。
人為活動(dòng)亦會(huì )造成地表水轉化為地下水,如引地表水進(jìn)行農田灌溉時(shí)'渠道滲漏和田
間灌溉水的回滲,使地表水轉化為地下水??绲貐^、跨流域引水及水庫的修建(尤其是
平原水庫)等,均會(huì )造成地表水體向地下水滲漏,使地表水轉化為地下水。
關(guān)于地下水的循環(huán)要素,在前面地下水的補、徑、排部分,已有較詳細的闡述,因此僅就區域水循環(huán)條件下對山地區基巖裂隙水、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(lèi)含水體接受大氣降水補給能力差,地下水儲存空間小。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及多年調節能力,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??菟?,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
溶巖分布區的地表水與地下水的轉化較頻繁,相互轉化量較大,地表水向地下水轉化地段,大都集中在巖溶地下水系統的補給徑流
區,并發(fā)生在節理、斷裂構造發(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形成地下水強徑流帶或地下暗河。巖溶地下水轉化為地表水,是以泉水排泄的形式或地下水潛流補給地表水。
我國北方地區,氣候干燥,降水較少,地殼運動(dòng)以緩慢升降運動(dòng)為主,構造條件一般較簡(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,集中轉化為地下水,形成強徑流帶。一個(gè)巖溶地下水系統,可形成一個(gè)或多個(gè)呈樹(shù)枝狀的地下水強徑流帶系統。在排泄區又以泉水溢出轉化為地表水,完成三水轉化全過(guò)程。
在南方地區,氣候濕潤,降水充沛。地殼運動(dòng)以強烈的差異性升降運動(dòng)為主,構造條件較復雜。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(guān)。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給地表水。
3.平原區淺層孔隙水
大氣降水對地下水的轉化量受包氣帶巖性、厚度和降水量、降水強度等條件制約,因此,不同地區不同降水條件下,大氣降水對地表水、地下水的轉化量各不相同。當包氣帶有足夠的儲存空間,而降水強度小于包氣帶巖性的入滲能力時(shí),降水量對地下水的轉化量呈近似正比關(guān)系。隨著(zhù)降水量的增大,則轉化為地下水量逐漸趨于常量。當包氣帶巖性和降水量相同的條件下,隨著(zhù)包氣帶厚度的增大,降水對地下水的轉化量由小逐漸變大再趨于穩定,或由小變大再變小。
大氣降水對包氣帶的入滲量,并不都是對孔隙地下水的轉化量。其中部分儲存于包氣帶中,部分被蒸發(fā)重新返回大氣層;另一部分到達孔隙含水層轉化為地下水,這部分水稱(chēng)為大氣降水人滲補給地下水量。因此,大氣降水補給地下水量是入滲補給和蒸發(fā)消耗相互作用的結果。當地下水位埋深較小時(shí),包氣帶和飽水帶蒸發(fā)作用較強烈,則大氣降水入滲量大部分或全部被蒸發(fā);隨著(zhù)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給量。
當地下水位高于地表水體水位時(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,使部分地下水轉化為地表水。當
地表水體水位高于地下水位時(shí),地表水體向地下水補給,使地表水轉化為地下水。
人為活動(dòng)亦會(huì )造成地表水轉化為地下水,如引地表水進(jìn)行農田灌溉時(shí)'渠道滲漏和田
間灌溉水的回滲,使地表水轉化為地下水??绲貐^、跨流域引水及水庫的修建(尤其是
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