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第三节 地下水的补给与排泄(3)

时间:2010-01-29  归属:水文学

  4.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。

  5.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。

  三、地下水的排泄

  地下水失去水量的过程,就是地下水的排泄。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)3种。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。

  (一)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之现象。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。

  泉的分类方法有多种,按泉水出露时水动力学性质可将泉水分为上升泉和下降泉两大类。上升泉一般是承压含水层排泄承压水的一种方式,泉水在静水压力的作用下,呈上升运动,相对来说这种泉水的流量比较稳定,水温年变化较小;下降泉是无压含水层排泄地下水的一种方式,地下水在重力作用下溢出地表,水量、水温等往往呈现明显的季节性变化。

  泉可以单个出现,亦可在特定的地质、地貌条件下,呈泉群出现,泉水流量则相差悬殊。我国山东省济南市是著名的泉城,在市区2.6平方公里范围内,分布有大小106个泉,总涌水量达8,333米3/秒,成为济南市区的供水水源之一。

  (二)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。河北省石家庄的实验观测数据,显示了潜水埋藏深度对蒸发量的影响。当埋深大于5米时,潜水蒸发近于零,埋深愈浅,岩土中水分蒸发愈大。因为地下水埋藏浅,包气带则薄,水分交换运移路程短,水分扩散迅速,所以水量损耗多。若潜水位埋深近于地表,潜水面上毛管水上升可直达地面,水汽输送通畅,供水条件好,地下水蒸发强度可达到甚至超过水面蒸发强度,所以可用水面蒸发量(Eo)近似代替埋深为零的潜发量,即为陆面蒸发能力的表征。当潜水埋深超出土壤毛管上升高度及植物根系吸水深度时,则潜水蒸发量趋于零。此时的潜水埋深称为潜水蒸发的极限埋深。

  关于潜水蒸发量的计算,常用的有以下几种:

  1.经验公式法 指通过大量的实际观测资料分析,用数理统计方法模拟某些规律,而后得出的计算公式。国外原苏联柯夫达公式就属于这一类。

  

  式中,E为潜水埋深为H时的蒸发强度,米/日;Eo为近地表处潜水蒸发强度,米/日;Ho为潜水蒸发的极限深度,米;n为经验指数,一般取1~3。

  上述公式物理含义清楚,结构合理,国内外采用较普遍。关键问题是公式中的幂指数(n)值具有任意性,极限埋深Ho在缺资料地区确定比较困难。但根据实际经验,当全剖面为砂或粉砂时,n取1;当有粘土盖层或夹层(层厚大于15厘米)时n可取2。

  除上述柯氏公式外,国内亦有类似的经验公式,如:

  叶水庭的指数公式

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