地下水的排泄与循环形式-《工程地质第2版》

地下水虽然埋藏于地下，难以用肉眼观察，但它像地表上河流湖泊一样，存在集水区域。在同一集水区域内的地下水流，构成了相对独立的地下水水流系统，如图 3.11 所示。

1.地下水水流系统的基本特征

在一定的水文地质条件下，汇集于某一排泄区的全部水流，自成一个相对独立的地下水流系统，又称地下水流动系统。处于同一水流系统的地下水，往往具有相同的补给来源，相互之间存在密切的水力联系，形成相对统一的整体；而属于不同地下水流系统的地下水，则指向不同的排泄区，相互之间没有或只有极微弱的水力联系。此外，与地表水系相比较，地下水流系统具有如下特征：

图3.11　地下水流系统示意图

（1）空间上的立体性。地表上的江河水系基本上呈平面状态展布；而地下水流系统往往自地表面起可直指地下几百米甚至上千米深处，形成空间立体分布，并自上到下呈现多层次的结构，这是地下水流系统与地表水系的明显区别之一。

（2）流线组合的复杂性和不稳定性。地表上的江河水系，一般均由一条主流和若干等级的支流组合而成有规律的河网系统。而地下水流系统则是由众多的流线组合而成的复杂的动态系统，在系统内部不仅难以区别主流和支流，而且具有多变性和不稳定性。这种不稳定性，可以表现为受气候和补给条件的影响呈现周期性变化；也可因为开采和人为排泄，促使地下水流系统发生剧烈变化，甚至在不同水流系统之间造成地下水劫夺现象。

（3）流动方向上的下降与上升的并存性。在重力作用下，地表江河水流总是自高处流向低处；然而地下水流方向在补给区表现为下降，但在排泄区则往往表现为上升，有的甚至形成喷泉。

除上述特点外，地下水流系统涉及的区域范围一般比较小，不可能像地表江河那样组合成面积广达几十万乃至上百万平方千米的大流域系统。根据托思的研究，在一块面积不大的地区，由于受局部复合地形的控制，可形成多级地下水流系统，不同等级的水流系统，它们的补给区和排泄区在地面上交替分布。

2.地下水域

地下水域就是地下水流系统的集水区域，它与地表水的流域也存在明显区别。地表水的流动主要受地形控制，其流域范围以地形分水岭为界，主要表现为平面形态；而地下水域则要受岩性地质构造控制，并以地下的隔水边界及水流系统之间的分水界面为界，往往涉及很大深度，表现为立体的集水空间。(www.xing528.com)

如以人类历史时期来衡量，地表水流域范围很少变动或变动极其缓慢，而地下水域范围的变化则要快得多，尤其是在大量开采地下水或人工大规模排水的条件下，往往引起地下水流系统发生劫夺，促使地下水域范围产生剧变。

通常，每一个地下水域在地表上均存在相应的补给区与排泄区，其中补给区由于地表水不断地渗入地下，地面常呈现干旱缺水状态；而在排泄区则由于地下水的流出，增加了地面上的水量，因而呈现相对湿润的状态。如果地下水在排泄区以泉的形式排泄，则可称这个地下水域为泉域。地下水循环运动研究模型如图3.12 所示。

图3.12　地下水运动研究模型示意图

3.地下水的结构运动

地下水是存在于地表以下岩（土）层空隙中的各种不同形式水的统称。地下水主要来源于大气降水和地表水的入渗补给，同时以地下渗流方式补给河流、湖泊和沼泽，或直接注入海洋；上层土壤中的水分则以蒸发的方式或被植物根系吸收后再散发到空中，回归大气，从而积极地参与地球上的水循环过程，以及地球上发生的溶蚀、滑坡、土壤盐碱化等过程。所以，地下水系统是自然界水循环大系统的重要亚系统。

地下水作为地球上重要的水体，与人类社会有着密切的关系。地下水的储存有如在地下形成一个巨大的水库，以其稳定的供水条件、良好的水质，而成为农业灌溉、工矿企业以及城市生活用水的重要水源，成为人类社会必不可少的重要水资源，尤其是在地表缺水的干旱、半干旱地区，地下水常常成为当地的主要供水水源。据不完全统计，20 世纪 70年代，以色列 75% 以上的用水依靠地下水供给；德国的许多城市供水，也主要依靠地下水；法国的地下水开采量，要占到全国总用水量的 1/3 左右；像美国、日本等地表水资源比较丰富的国家，地下水也要占到全国总用水量的20%左右。中国地下水的开采利用量约占全国总用水量的 10%～15%，其中，北方各省区由于地表水资源不足，地下水开采利用量大。根据统计，1979年黄河流域平原区的浅层地下水利用率达48.6%，海、滦河流域更高达87.4%；1988年全国270 多万眼机井的实际抽水量为5.292×1010 m3，机井的开采能力则超过8×1010 m3。

问题的另一面，过量的开采和不合理的利用地下水，常常造成地下水位严重下降，形成大面积的地下水下降漏斗，在地下水用量集中的城市地区，还会引起地面发生沉降。此外，工业废水与生活污水的大量入渗，常常严重地污染地下水源，危及地下水资源。因而系统地研究地下水的形成和类型、地下水的运动以及与地表水、大气水之间的相互转换补给关系，具有重要意义。

地下水在地表的天然出露叫泉，按成因可分为侵蚀泉、接触泉、溢出泉和断层泉，按补给水源的含水层性质可分为上升泉、下降泉，按温度可分为冷泉和热（温）泉。