孙天伟
(辽宁省抚顺市水文局,辽宁 抚顺 113015)
人类对于地下水的研究早已进行,发展至今已经形成了很多研究成果,在国外,外国科学家研究得出地下水主要有三种类型,一种是指明显不同于地表水的,和地表水有着显著的区别但是却又埋藏在地表的水,这一类的水有一个统称,称为含水层中饱水带的水。第二种水指的是向着地表以下流动,或者对地表以下进行渗透,其作用是使得土壤和岩石饱和,能够充分补给泉和井的水,第三种水指的是在地表以下的岩石缝隙中所存在的水。这是国外学者所研究的对象。而对于地下水的研究,我国也进行了很多年,我国学者经过不懈的努力,最终为地下水范畴的确定奠定了基础。他们根据地下水的性质和状态进行了分类,主要分为了平原—盆地地下水、黄土地区地下水、岩溶地区地下水和基岩山区地下水这四种类型。本文将沿着前人的脚步,对地下水的水文特征及性质进行进一步的研究。
1)我们根据地下水的埋藏条件,把地下水分为上层滞水,潜水以及承压水这三种,其中,最常见的是潜水和承压水。上层滞水指的是因为部分地区的隔水作用,使得原本应该下渗至更深处的大气降水滞留在较为浅薄的岩石裂缝中,由于这样的作用力形成的地下水我们称为上层滞水。
潜水则指的是埋藏在地面以下且处于最上方稳定的隔水层中的水,在现实生活中,人们所见到的最多的水指的就是这一部分的潜水。潜水还有一种奇特的景观,就是当其喷出地面,会形成喷泉的奇特景象。
承压水相对于上层滞水和潜水来比较则是埋藏的最深,承压水存在于上下两个隔水层中间,因此,承压水同时受着上下两方面带来的压力。一旦上下两个隔水层收到外力的作用,发生形变时,承压水就受到较大压力。此时,极易发生承压水压力过大,喷涌出地表的情况的发生。
2)根据地下水的来源将地下水分为渗入水、凝结水、初生水和埋藏水四种类型。渗入水指的是大气降水通过地表从而渗透至地下最终形成的地下水凝结水指的是当气温过低时,大气中的水分通过凝结作用形成的地下水。凝结水形成的原理是近地面的温度明显要低于大气中水的温度时,大气中的水分由此进入土壤以及岩石缝隙中从而形成的地下水。
初生水指的是通过岩浆作用而产生的水,这种地下水既没有大气降水的作用,也没有水分凝结的作用,因此,被称为出生水。
最后一种地下水的种类就是埋藏水了,埋藏水的形成较为特殊,它是和地表沉积物在同一时间段内形成的,并由海水渗透到地表沉积物的空隙中形成的。
3)根据地下水的化学性质划分,也就是根据地下水的矿物质含量进行划分。主要划分为以下五种地下水:淡水、微咸水、咸水、盐水、卤水。
表1 地下水分类表
4)根据地下水含水层的性质将地下水分为孔隙水、裂隙水、岩溶水三大类。孔隙水指的是岩石缝隙里所含的地下水水。孔隙水是储存于第四系松散沉积物及第三系少数胶结不良的沉积物的孔隙中的地下水。沉积物形成时期的沉积环境对于沉积物的特征影响很大,使其空间几何形态、物质成分、粒度以及分选程度等均具有不同的特点。
裂隙水则指的是在岩石裂缝中所蕴含的地下水。这一类性质的地下水其结构,性质都较为复杂。难以被人们所利用。因此,人类对于这一部分的地下水开发较少。由此,裂隙水也可以说是地下水中较为珍贵的一部分。
岩溶水则指的是在岩石溶洞中存在的地下水,这一部分的地下水含量十分丰富,占所有地下水含量中的大部分。岩溶水极易转化成其他种类的地下水。因此,也是人类可以较为直接利用的水资源。
影响地下水的补给、径流、排泄条件的主要有以下三个方面,分别是含水层的成因类型,地下水的埋藏条件和人类对于地下水的开采程度。不仅如此,地下水的补给、径流、排泄条件还和地下水的深浅有关,浅层地下水的补给、径流、排泄条件和深层补给、径流、排泄条件有着明显的区别。
浅层水的补给、径流、排泄条件受自然、地理、水文、气象、植被、地形、河道分布以及人工开采等因素影响较大。其中大气降水是浅层地下水最直接的来源,浅层地下水进一步得到补充,进而当水量达到一定程度时,浅层地下水的径流开始运动,地形较为陡峭的地区径流较好,而地形平坦的地区径流较差,在有些地形平坦的地区甚至出现了滞流的现象。因地形平坦,水力坡度小,故地下水运动缓慢。
深层水天然径流方向自山前平原至滨海地区,由西向东,径流缓慢,主要为侧流补给。但因几十年来,过量开采深层水,致使现在出现了区域地下水位降落漏斗,改变了地下水的天然流向,使地下水向漏斗中心汇流,主要为接受上覆浅层水的越流补给,其次是侧向径流补给,径流迟缓。主径流含水层颗粒粗,径流条件较好,次径流颗粒细、含水层在水平分布的延展性、连续性和稳定性均比较差,导致径流更加迟缓。深层承压水开采前基本处于封闭状态,边界径流排泄量甚七十年代以来,深层水的排泄途径主要为人工开采。
目前由于过度使用地下水水资源,我国很多地区都形成了开采漏斗,其中仅仅较为大型的开采漏斗就高达100多个。严重超采城市近60个,有相当一部分的泉水断流,部分水源地枯竭。地下水储存资源储量急速下降。
我国目前有60多个城市因为过度开采地下水而导致地面沉降现象的发生,有的地区不仅仅是地面沉降,甚至还出现了地裂缝的现象,严重危害了人类正常的生产生活。
在我国的沿海地区,由于过度开采地下水,已经发生了多起海水入侵的事件,并且有进一步扩大,恶化的倾向。海水入侵使地下水产生不同程度的咸化,造成当地群众饮水困难,土地盐渍化严重。
然而,城市与工业“三废”不合理或不达标排放量的迅速增加,农牧区农药、化肥的大量使用,导致我国地下水污染日益严重,呈现由点到面、由浅到深、由城市到农村的扩展趋势。水质污染日益成为我国地下水的头号杀手,严重危害了地下水的水质安全。
地下水虽然在人类的日常生活中并不多见,但却是人类日常生活所必须的。因此,对于地下水的水文特征及其性质的研究非常有意义。本文首先对地下水进行详细的分析。主要从地下水的埋藏条件,地下水的来源,地下水水层的性质对地下水进行分类,并分析了浅层地下水和深层地下水的水文条件,最后对目前我国由于滥用地下水而导致的危害进行分析,告诫人们适度利用地下水。由于本人学识有限,文中不足之处,还望有关专家学者敬请指正。
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