华北平原、东北平原、西北内陆盆地区域水循环对比

2024-11-16 07:27:03
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华北平原、东北平原、西北内陆盆地区域水循环既有相似之处,同时由于大地构造、地形地貌和含水层结构的差异,地下水的补给、径流、排泄都各具特点,三大地区的区域地下水循环又存在着很大差别,见表3-3-1。

(1)华北平原、西北内陆盆地、东北平原区域地下水循环都存在着浅层水循环和中深层区域水循环,但三大地区浅层水和中深层水循环深度差异较大

华北平原、西北内陆盆地、东北平原区域地下水循环都存在着浅层水循环和中深层区域水循环。受地质构造和含水层结构的控制,华北平原、东北松嫩平原和西北内陆盆地浅层水和深层水循环深度差异很大。

华北平原浅层水在山前平原,循环深度100~150m,在中东部平原循环深度一般50~60m;深层水在全淡水区包括Ⅲ+Ⅳ含水组中赋存的地下水,在有咸水区包括咸水体以下的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水组赋存的地下水,循环深度为Ⅳ含水组的底界(目前由于揭露勘探井少,埋深不清)。

东北松嫩平原浅层水主要为西部山前平原、中部低平原、东部高平原潜水,循环深度一般40~60m,局部达到100m。中深层地下水主要为第四系统承压水,古近系、新近系和白垩系孔隙-裂隙水,循环深度大于60m,循环底界在不同地貌单元变化很大,由一百余米到三百余米。

表3-3-1 华北平原、东北松嫩平原、西北内陆盆地区域水循环对比

续表

西北内陆盆地的浅层水和中深层水主要依据地下水循环强弱划分,浅层水循环深度在山前冲洪积扇地区为150~200m,在冲湖积平原和湖积平原区循环深度为承压含水层上部。中深层水循环深度在山前冲洪积扇地区大于200m,在冲湖积平原和湖积平原区循环深度为承压含水层的底界。

(2)天然条件下,华北平原、东北平原、西北内陆盆地区域水循环有显著差异

由于华北平原、东北平原、西北内陆盆地地下水的主要补给、径流、排泄方式都各具特点,三大地区的区域地下水循环存在着很大差别。

华北平原浅层地下水主要补给方式是降水入渗和周边山区的侧向径流补给。主要径流方式是沿沉积方向由西向东径流,受含水层粒度及地形影响,其径流速度亦随之减缓。主要排泄方式是向下游径流和潜水蒸发。浅层地下水接受降水入渗和周边山区的侧向径流补给,由西向东径流,径流速度逐渐减缓,以向下游径流、潜水蒸发和河道等形式排泄。华北平原深层地下水主要补给方式是山前边缘的隐伏碳酸盐岩岩溶水的顶托补给和山前主要冲洪积扇的侧向径流,主要径流方式是由山前向滨海方向流动,主要排泄方式是向下游侧向径流和向浅层水越流。深层地下水接受岩溶水的顶托补给和侧向径流补给由山前向滨海流动,径流速度非常缓慢,向下游径流和向浅层越流排泄。

东北松嫩平原浅层地下水主要补给方式是降水和山区河流入渗,主要径流方式是由东西向中部低平原流动,主要排泄方式是嫩江、松花江沿岸河流排泄。浅层地下水接受降水和山区河流入渗,由东西向中部低平原径流,主要通过低平原河谷排泄。东北松嫩平原深层地下水主要补给方式是西部山前倾斜平原和东部高平原的侧向径流补给和相邻含水层的越流补给,主要径流方式是由东西向中部低平原流动,主要排泄方式是向浅层水越流。深层地下水接受东西两侧的侧向径流补给,向中部低平原中部或低洼处径流,以向浅层水越流排泄。

西北内陆盆地浅层地下水主要补给方式为山前河流入渗和山区基岩裂隙水侧向径流,主要径流方式是由周边山区向盆地中心,主要排泄方式是泉集河和蒸发。浅层地下水起源于山区降水和融雪,以山前河流入渗和基岩裂隙水侧向径流形式汇入盆地平原,向盆地中部径流;地下径流经过山前戈壁带至冲洪积扇缘地带又多以泉溢出,形成泉集河,河水汇集;向下游径流过程中,又通过河水沿途入渗、绿洲地区灌溉回归等方式补给沿途地下水,最终通过盆地中心蒸发排泄。西北内陆盆地中深层地下水主要补给方式是基岩裂隙水侧向径流,主要径流方式是由山前向盆地中心缓慢流动,主要排泄方式是以越流补给上层为主,最后通过浅部的潜水及晶间卤水蒸发。中深层地下水在山前接受侧向径流补给,并在向下游的缓慢径流途中顶托补给上部潜水,最后汇集于盆地中心地带消耗于蒸发排泄。

可以看出华北、东北、西北地区地下水的主要补给、径流、排泄方式差别很大,由此导致区域水循环有很大差异。

1)浅层地下水:

补给差异。华北主要是降水入渗和山区侧向径流,东北地区主要是降水和山前河流入渗,西北内陆盆地主要是山前河流入渗。

径流差异。华北主要是山前至滨海,东北主要是由东西至中部低平原,西北内陆盆地主要是周边山区向盆地中心。

排泄差异。华北平原主要是向下游径流和潜水蒸发,东北平原主要是沿河谷排泄,西北内陆盆地主要是泉集河和蒸发。

2)中深层地下水:

补给差异。华北平原主要是岩溶水的顶托补给和山区侧向径流,东北松嫩平原主要是侧向径流补给和相邻含水层的越流补给,西北内陆盆地主要是基岩裂隙水侧向径流。

径流差异。华北主要是山前至滨海,东北松嫩平原主要是由东西至中部低平原,西北内陆盆地主要是周边山区向盆地中心。

排泄差异。华北主要是向下游侧向径流和向浅层水越流,东北松嫩平原主要是向浅层水越流,西北内陆盆地主要是向浅层水越流。

3)区域地下水循环差异:

华北平原主要为降水面状入渗与山区侧向补给、山前至滨海侧向径流、蒸发与滨海区排泄的基本水循环模式;东北松嫩平原主要为山区补给,向中部低平原径流,河谷排泄的东北地区地下水基本循环模式;西北内陆盆地地下水循环多为河流山前侧渗、沿途线状补给为主,最终在下游地区形成全排泄,途经地表水—地下水—地表水多次转化的地下水循环模式。

(3)人类活动对华北、东北、西北地区区域水循环影响程度不同

人类开采地下水和一些水利工程措施的实施对地下水的补给、径流和排泄都会产生显著的影响。受人类活动的影响,华北、东北和西北地区地下水的补径排条件都发生了一些变化,但变化程度不同,其中人类活动对华北平原区域水循环影响程度最大,其次是西北内陆盆地,对东北松嫩平原影响程度相对小。

受人类活动影响,华北平原浅层地下水补给由天然条件下的降水入渗补给、侧向径流补给增加了渠道渗漏补给和灌溉回归补给。天然状态下,浅层地下水的排泄方式主要是向下游径流、潜水蒸发,在枯水季节 通过河道排泄,或以泉的形式排泄。开采条件下,水位下降,浅层地下水向河流排泄或泉水排泄也基本上消失,目前浅层地下水排泄主要为向下游径流和人工开采。天然条件下,深层地下水输出主要以向下游侧向径流排泄为主;在大部分地区特别是东部自流区,由于深层水头远高于浅层水位,深层水向浅层水越流排泄也是主要形式之一。近30年来,由于大量开发地下水,深层地下水输出,变为以开采为主,向下游侧向径流排泄和向浅层水越流排泄为辅。地下水的超采对地下水流系统影响很大,区域流动系统由于深层地下水的开发被割裂。区域流动系统的地下水,由水平运动为主开始逐步转变为向第三含水组越流的垂向流动为主,并且以深层地下水水位下降漏斗中心为界,被割裂成中间流动系统,地下水向漏斗中心汇流;中间流动系统由于地下水的开发形成了源汇的逆转,即天然条件下的源区在人为条件下变汇区,天然条件下的汇区在人为条件下变为源区。局部流动系统则由于浅层地下水的无序开发和区域流动系统和中间流动系统的演变全面解体,形成以开采为主导的新的局部流动系统。以开采强度较大的地下水漏斗区为汇区重新组合。

近50年来,由于大量开采西北内陆盆地中地下水以及山区水利工程,引发地下水位大幅度持续下降,天然条件下泉水溢出带的水量经历了由大到小并逐渐消失的动态变化过程。目前大多中游盆地原泉水溢出带泉水已基本枯竭,扇缘带以下河段地下水排泄量大幅衰减,中游盆地水循环模式由天然的地表水—地下水—地表水的复杂转换模式逐渐向地表水—地下水的单一循环模式转变。下游盆地由于地表和地下来水量减少,水位也大幅度下降,造成了严重的生态环境问题。

东北松嫩平原受人类开采活动的影响,从20世纪80年代中期开始,在大庆、哈尔滨、齐齐哈尔、松原等超采区形成了从几百到几千平方千米不等的地下水下降漏斗区,地下水降落漏斗的形成与发展,改变了局部地下水流场形态。在低平原地区,大规模开采中、深层承压水,导致其水位下降幅度大于潜水位下降幅度,从而改变了地下水的各含水层之间的越流补、排关系。原来低平原中部大部分地区是含水层埋藏越深,地下水水位越高,下层水越流补给上层水;而目前在承压水集中开采区,被开采层成为了越流补给的对象。

总的来说,人类活动影响下,华北平原地下水的补给、径流、排泄和区域水循环都产生了显著的变化;西北内陆盆地地下水补给、排泄和区域水循环也发生了很大变化;东北松嫩平原受地下水开采影响,水位下降,出现漏斗区,区域地下水循环变化较小,基本上和天然条件下接近。