地下水径流(流动)系统实质上是以流面为边界的具有统一补给、径流与排泄的水文地质单元。这里只简单介绍地下水径流的特点,更多的内容详见第七章。
在过去很长一个时期中,一直把地下水的径流,尤其是潜水的径流看成平面流动。认为垂直方向的运动是可以忽略的。绘制潜水等水位线图或承压水等水压线图,实际上都是以地下水做平面流动这一假定为前提的。但是,在实际工作中,用平面图分析水文地质现象,往往遇到一些无法解释的矛盾。
早在1940年,哈伯特(M.K.Hubbert)用流网表示了河间地块潜水的流动模式(图6-23)。根据这一模式,地下分水岭处地下水垂直向下运动;而在河谷附近地下水垂直向上运动;两者之间的地带,或多或少近乎水平流动。打井情况证明,哈伯特提出的流动模式是合乎实际的。
图6-23 河间地块地下水的流动模式
20世纪60年代,加拿大的托特(J.Toth)提出了均质各向同性潜水盆地的理论水流模式(见图7-4)。他提出地下水的径流是以系统的方式进行,在地形控制下,地下水的水头分布可以形成三个层次的径流系统:即由于局部地形高差产生的浅而小的局部流动系统、由区域地势控制的大规模区域流动系统以及规模介于两者之间的中间流动系统。
费特(C.W.Fetter)1980年提出,在两个径流系统的交接处可能存在驻点,如图6-24所示。驻点处的水是不流动的,如在该处注入废液只发生分子扩散,而不会随水流动。
图6-24 驻点附近的流场
在实际情况下,地下水的径流相当复杂。以我国华北平原为例,在总的地势控制下,地下水由山前向滨海地区做纵向流动;同时,山前下渗的地下水流在平原中某些部位上升;在局部地形的控制下,浅层地下水由地上河及地上古河道下降,越流补给深层水;而在河间洼地则由深部向浅部做上升越流运动(图6-25)。
图6-25 冲积平原地下水径流模式据王大纯等,1986)
在基岩山区,沿断层或岩溶管道发育的强径流带常发挥着极其重要的作用,决定着地下水的区域径流方向的径流强度。
我国北方半干旱岩溶区,地下暗河式通道不发育,受构造影响而发育的岩溶径流带是区域地下水赋存和运动的主要形式。岩溶径流带就是沿着地下强岩溶带分布的相对富水的条带状富水带。它反映了在大面积巨厚层碳酸盐类岩石分布区岩溶水埋藏、分布的不均匀性和规律性。由于我国北方的气候条件和地质条件与南方不同,北方的岩溶含水空间主要是大量分布的溶蚀裂隙,其次才是溶洞。地下水没有将岩层溶蚀成像南方那样完整的地下河系,而只是溶蚀出大量网脉状的溶蚀裂隙和部分小型溶洞相互交接的强岩溶带。这种强岩溶带就是岩溶地区的相对富水带和强径流带,因为它常呈条带状分布,所以又称岩溶地下水脉。岩溶径流带实际就是比较均匀的岩溶含水地块与岩溶地下河之间的过渡形式,亦即尚没有发展成为地下河的岩溶水集中径流带。因此,岩溶径流带虽然没有地下河那样完整的洞穴通道系统,但也有一些地下河相似的特征。岩溶径流带时宽时窄,宽度变化很大。它与两侧岩溶化程度较弱的岩石之间没有明显的界限,是逐渐过渡的。由于沿岩溶径流带的径流排泄比较通畅,所以沿岩溶径流带也形成相对的低水位带。径流带中间的水位比其两侧的水位低,横断面上水位呈槽谷形。岩溶径流带的下游直接或间接地通向地下水排泄口(岩溶泉)。
复习思考题
1.简述大气降水的入渗机制和入渗类型。影响大气降水补给地下水的因素有哪些?
2.潜水如何接受补给和排泄?
3.承压水如何接受补给和排泄?承压含水层之间的补给关系取决哪些因素?
4.泉的分类有哪些?研究泉有何水文地质意义?
5.简述地下水补给与排泄对地下水水质的影响。
6.地下水径流条件的好坏对其水质有何影响?
7.什么是水交替?水交替的强弱说明什么问题?
8.什么是水文地质单元?
9.地下水域和蓄水构造有何区别?