按含水层岩性、地下水赋存条件、水理性质及其水力特征,山东省地下水类型分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、基岩裂隙水三大类。由于地下水的赋存与分布受地层岩性、地质构造和水文、气象、地形地貌等多种自然因素的综合影响与控制,地下水水位动态变化规律各具异性。
(一)松散岩类孔隙水
松散岩类孔隙水主要分布在鲁西北冲积、海积平原区,山前冲洪积平原区,冲积、湖积平原区和山间盆地及沿河河谷地段。
1.鲁西北冲积、海积平原区
松散岩类孔隙水垂向上分为浅、中、深三层,由于隔水层的存在,各层之间水力联系微弱,主要以越流补给进行沟通。
(1)浅层孔隙水
鲁北平原区,地下水总体流向是由西南向东北径流,基本上是以18 m 等水位线为界,以北、以东水力坡度较小,水面平缓;以西、以南水力坡度大,水面较陡,在黄河三角洲水面近似水平;西北部武城—夏津—临清—冠县—莘县一带存在较严重的区域性浅层降落漏斗,茌平、东阿附近也存在小范围浅层地下水超采漏斗,水位埋深普遍超过8 m,这些地区浅层地下水向漏斗中心径流。
鲁西南平原区,地下水总体流向是由西向东径流,水位标高由西部东明一带的60 m,降为东部成武县30 m 左右。水位埋深小于8 m,区域西部及河道两岸水位埋深较浅,小于4 m。菏泽市南、郓城县附近存在小范围浅层地下水超采漏斗,水位埋深超过8 m。
由于地下水位动态受大气降水、灌溉水回渗、河流侧渗及蒸发、人工开采等因素的影响,地下水动态成因类型较复杂,主要分为降水入渗—蒸发型,降水入渗开采型,降水入渗灌溉—开采、蒸发型,水文—蒸发型四类。
①降水入渗—蒸发型
该类型地下水主要分布于东营、滨州、潍坊市北部滨海平原区,以咸水为主,基本无开采,水位埋藏浅,蒸发强烈,自然蒸发是地下水主要排泄方式,主要补给来源为大气降水。该类型地下水位动态受气候季节性变化影响明显。冬、春季降水相对较少,地下水得不到降雨入渗补给,在自然蒸发影响下,水位缓慢下降,多数年份6 月中旬出现最低水位。进入7 月份,雨季来临,地下水受到降水入渗补给,水位迅速回升,多数年份高水位出现在7 ~ 9 月份,由于水位埋深浅,地下水位对降水响应迅速,容易出现水位陡升陡降的情况;雨季结束后,水位在自然蒸发作用下又迅速回落,丰、枯水期变差均小于2.0 m。
②降水入渗—开采型
该类型地下水主要分布于德州、聊城市西部以及菏泽市西南部地区,区内浅层地下水水位埋藏深度普遍大于4 m,蒸发微弱。人工开采是地下水主要排泄方式;地表水不发育,客水径流补给较少,大气降水为主要补给来源。区内浅层地下水主要用于农业灌溉,地下水位动态特征受农业活动和降水季节性变化影响明显,水位波动明显。年内3 月份开始,受春灌影响,水位总体会出现明显的下降,并一直持续到集中灌溉结束,水位小幅回升,年内最低水位一般出现在4 月中旬;因为蒸发微弱,4 ~ 6 月份水位进入相对稳定时期;7 月份雨季到来,地下水接受降水入渗补给,水位开始回升,年内最高水位一般出现在8月中旬; 9 月份开始,雨季结束,水位在开采影响下开始下降,但这段时期农业灌溉较少,水位下降幅度较小。
③降水入渗灌溉—开采、蒸发型
该类型地下水主要分布在潍北平原中部,济宁西部、聊城中东部,德州、菏泽大部分,滨州、东营除沿黄一线以外等引地表水进行农业灌溉地区,地下水位埋藏深度在2 ~ 4 m。浅层地下水补给来源主要是大气降水和农业灌溉回渗,主要排泄途径是蒸发及农业开采。地下水位受引黄灌溉、气候季节性变化和农业开采的共同影响,一般年份地下水位出现春、夏、秋季三个上升期。
年初开始,由于降水较少,蒸发亦相对微弱,在无人工大量开采情况下地下水动态基本平稳或受自然蒸发影响缓慢下降;3 ~ 4 月份小麦陆续进入返青期,引黄河水进行农业灌溉,灌溉水入渗补给地下水,区内地下水位出现年内第一次回升;5 月份之后,引黄灌溉陆续停止,随着温度升高,自然蒸发强烈,并且进入玉米种植季节,而此时一般无法引黄灌溉,开始抽取地下水进行灌溉,造成地下水位迅速下降,在6 月份出现年最低水位;之后随着降水量的补给,地下水位逐渐上升,地下水位出现年内第二次回升,一般8 ~ 9 月初出现水位最高值;9 月份以后,降水量减少,蒸发加强,地下水位缓慢下降,但进入冬小麦种植季节后,区内引黄河水进行灌溉,地下水受灌溉水入渗补给之后,缓慢上升,地下水位出现年内第三次回升。
④水文—蒸发型
该类型地下水主要分布在黄河沿线及黄河三角洲地区。区内地下水埋藏浅,年内动态波动小,地下水动态受气候季节性变化及地表水文动态影响明显,年水位变幅在1 m以内。水位受大气降水影响较大,随着雨季到来,水位升高,最高水位一般出现在8 ~ 9月份,最低水位出现在4 ~ 5 月份。与多年相比,水位动态稳定。
(2)中层孔隙水
区内中层孔隙水是指含水层埋藏深度在60 ~ 180 m 之间的地下水,以咸水为主,开发利用程度较低,仅在黄河及徒骇河流域淡水资源量较丰富。与相邻含水层及周边地下水之间的水力联系是该层地下水补给或排泄的重要方式,同时在淡水资源富集区,人工开采也是一个主要排泄途径。
中层地下水在咸水区水位变化幅度较小,在全淡区水位变化幅度相对较大。从监测资料分析,中层地下水也受开采影响稍有波动;因开采量逐渐增大,地下水水位也持续下降,该类型水水位动态变化总趋势亦表现为下降。
(3)深层孔隙水
区内深层孔隙水指含水层埋藏深度大于180 m 的承压地下水,主要受补给区静水压力和开采强度影响,动态类型主要有径流型和径流—开采型。(www.xing528.com)
①径流型
该类型深层地下水主要分布于深层地下水开采漏斗以外的广大地区。由于地下水埋藏深,得不到降水有效补给,以接受越流补给为主,同时接受南部径流补给,补给来源途径长,补给量少;排泄方式主要是以地下水径流形式补给开采漏斗区深层地下水。年内动态变化多呈缓慢下降状态。年内最高水位出现在年初,最低水位出现在年末,年变幅一般小于3 m/a。
②径流—开采型
区内径流开采型地下水主要分布在德城区、滨城区、临邑县、平原县等深层地下水超采漏斗区,地下水头与降雨量之间无明显关系,主要补给来源是超采漏斗范围外深层地下水的径流补给,主要的排泄方式是人工开采,地下水头波动较大,但总体呈下降状态,下降速率一般大于2 m/a。
该类型地下水位受开采影响,水位波动明显,水位多年动态与降水丰枯期变化无明显关联,总体呈持续下降状态,平均水位降幅2.734 m/a。
2.山前冲洪积倾斜平原区
该区主要分布于小清河以南、京杭运河以东的山前地带以及沂沭河冲洪积平原,含水层岩性以中粗砂为主,富水性好,水力坡度大,径流畅通,多早已建成大中型水源地。主要补给来源为大气降水、山区侧向径流补给以及河流的侧向渗漏补给,主要排泄方式为人工开采和侧向径流排泄。
该类型地下水位年内呈现典型的丰枯变化,年初开始,受人工开采影响,地下水水位持续下降,年内最低水位一般出现在6 月底,2016 年降水偏少,雨季推迟,最低水位出现在6 月底;之后雨季到来,地下水位开始回升,由于区内含水砂层连通性好,且水力坡度大,地下水接受山间侧向径流补给明显,雨季结束后地下水位仍能在侧向径流补给下继续上升,年内最高水位出现在11 月份,之后在人工开采影响下,水位开始下降。
3.山间盆地、沿河河谷地段(带)
该地段(带)分布于鲁东和鲁中南地区,分布面积、含水层厚度、水位埋深均较小,但却是上述地区重要地下水供水水源地,其补给来源主要接受降水入渗和河流侧向渗漏补给,以蒸发和径流、开采为主要排泄方式。因地形起伏较大、补给途径短,故水位动态变化快,但幅度不大。
年内受降水制约,季节性变化明显,动态曲线呈波状起伏,总体变化规律为7 ~ 9 月份为丰水期,地下水位回升呈波峰,之后随降水减少及径流和蒸发排泄,水位缓慢下降。11 月至翌年3 月用水、蒸发量均减少,地下水位持平后缓慢回升。4 ~ 7 月份,干旱少雨,蒸发量增大伴随春灌用水,地下水位急剧下降呈最低谷。年际间变化是丰水年水位回升,枯水年水位下降。
4.裂隙岩溶水
本类型地下水广泛分布于鲁中南中低山丘陵区,鲁东部分地区仅有零星分布。富水地段主要分布于鲁中南中低山丘陵区的近山前和山间盆地、沿河谷碳酸盐岩隐伏地带。由于其富水性强,大多数地段已建成供水水源地。受补给条件,地下水赋存条件及人工开采强度的共同影响,裂隙岩溶水补给区和排泄区水位动态特征存在一定的差异。
(1)补给径流区
该类型岩溶水主要赋存于鲁中南单斜断陷中上部,灰岩一般是裸露且风化严重或者是上覆第四纪冲洪积层厚度较小,易于接受降水入渗补给。地下水主要补给来源为大气降水,主要排泄方式为人工开采和径流排泄。
地下水受降水强度、人工开采和径流排泄的影响明显。4 月份开始,受农灌开采影响,水位出现明显下降,最低水位一般出现在6 月中下旬;雨季来临后,由于汇水面积大,补给途径短,地下水对降水响应迅速,年内最高水位一般出现在8 月中旬;而下游排泄区灰岩上覆第四纪厚度大,岩溶水直接接受降水入渗补给微弱,雨季初始,水位仍处于枯水期最低水位,随着上游补给区水位的升高,两者之间的静水压力差不断增大,补给区地下水沿岩溶裂隙通道补给下游岩溶水,所以补给区水位达到峰值之后迅速下降,随着补给的不断进行,静水压力差减小,地下水补给径流速度降低,补给区水位下降开始减缓。
(2)承压排泄区
该类型岩溶水主要赋存于单斜断陷下部,主要补给来源是上覆第四纪冲洪积层的渗漏补给和上游补给区的径流补给,排泄方式以人工开采为主,同时有些地方以泉的形式排泄。
地下水水位动态受降水和人工开采的影响,年内水位波动明显,年内地下水位一般在3 月份之后开始下降,最低水位一般出现在7 月上旬,雨季来临之后,降水渗透上覆第四纪冲洪积层,沿岩溶裂隙或灰岩“天窗”等构造补给岩溶水,水位开始上升;雨季结束后,上游补给区地下水透过岩溶通道继续补给该区地下水,由于补给途径较长,补给存在一定的滞后期,径流补给一直持续,年内最高水位一般出现在第二年3 月份;之后径流补给量开始减少,在人工开采的影响下,水位开始下降。
5.基岩裂隙水
本类型地下水主要赋存于鲁东低山丘陵区和鲁中南中低山丘陵区的碎屑岩、变质岩和火成岩的风化、构造裂隙中,含水层薄,分布面积大,埋藏浅,水量小,面状补给,散流排泄,富水性较差,只适合分散少量开采,不能构成大的富水地段,集中供水意义不大。裂隙水以大气降水为主要补给来源,径流和人工开采为主要排泄方式,年内动态与气候季节性变化和人工开采活动规律相吻合。
地下水接受降水补给,地下水水位呈现典型的年内和年际丰枯期变化规律,年内最高水位出现在8、9 月份,3、4 月份农灌集中开采时节地下水位仍然会出现明显的下降趋势。
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