Question

干旱区山前地带地表水－地下水转换

Answer 1

在干旱区的山前地带地表水－地下水的转化非常明显。自山区注入内陆平原的河水与平原区地下水之间存在着密切的相互转化过程，这是干旱区陆地水运动和循环的一个重要特征。河流流出山区流经山前粗大颗粒的砂砾石带时渗漏强烈，往下游地下水在溢出带溢出，形成一个独特的河流－含水层系统。据估算，在接近山麓的平原地带，通过河床和渠系田间入渗到含水层的河水量约占山区流入平原河水量的35%～73%，在平原的中、下部以泉水和广泛存在的蒸散形式而排泄。许多伸向平原腹地的大河，其下游的河川径流量甚至有50%～80%来自溢出带泉水(表8.3)。

表8.3 我国西北地区部分河流下游河川径流量组成(单位:10⁸m³/a)

(据范锡明，1991)

1meq/L=1毫摩尔/升×离子价。

实际上，干旱地区的内陆河流域自上游至中游直至下游，地下水与地表水之间存在多次转化现象，致使水资源转化极为复杂。例如位于我国天山北麓准噶尔盆地西南缘的奎屯河流域地下水流系统，其南部山区及山前地带是地下水的形成区，奎屯河下游至前山涝坝以北的冲湖积平原则是地下水的排泄区。大气降水、地表水和地下水的相互关系密切，转化频繁，构成了一个干旱区特有的水资源赋存形式，即地表水－含水层系统，“三水”转换如图8.4所示。

图8.4 新疆奎屯河流域“三水”转化关系示意图(据李文鹏等，1995)

天山中高山山区雨量充沛，湿度大，山坡植被发育。山区大气降水大部分形成地表径流，部分被拦蓄，沿节理裂隙、植物根洞等优势通道向下渗透，在山麓带以下降泉形式排泄，成为地表沟谷径流的一部分，例如巴音沟、乌兰布拉克沟源头均有泉群分布。一部分通过沟谷河床的松散堆积物、节理裂隙或构造断裂破碎带以地下径流的方式补给南盆地。另一部分则通过地表蒸发、植物蒸腾等形式，以垂直的方式排泄回到大气中。即山区大气降水入渗到地下成为地下水，在山麓带溢出转化为地表水，在蒸发和植物蒸腾作用下成为蒸汽回到大气中，完成“三水”转换的第一次循环。

南盆地位于天山山前，接受来自山区地表径流、大气降水的入渗和奎屯河水的悬挂式补给，地下水径流缓慢，通过乌兰布拉克断裂和独山子东侧断裂排泄。对南盆地的地下水源地通过大型抽水实验、地表径流测量及地下水动态观测，发现该水源地地下水主要来自南部山区和西部奎屯河的侧向补给。奎屯河在新、老龙首之间对地下水存在悬挂式补给，地下水丘在历年9月份出现最高水位，并向两侧扩展。此外，南盆地水源地还接受来自山前的地下径流和大气降水(或冬季降雪)的补给。

山前平原地下水接受奎屯河河下水丘的侧向补给、南盆地优势通道排泄水及大气降水的入渗补给。在含水层中地下水径流速度随着远离河床而减慢。奎屯市以北泉群呈带状溢出，地下水溢出成为地表水，构成地表水－地下水－地表水的第二次循环。

在地下水天然溢出带以北地区，地下水由潜水和多层承压水组成。由于挽近构造升降幅度的南北差异，形成了奎屯河下游西流河段至前山涝坝以北的地貌低洼区。在这个地区以南，地下水的补给来源包括水库渠道水的渗漏、田间灌溉水的入渗、南部地下水的侧向径流等。绝大部分潜水通过蒸散排泄，近地表河道的潜水向河流排泄;深层地下水通过向上越流，顶托补给潜水，最终消耗于蒸发。即深层地下水在山区或河流旁接受补给，缓慢在含水层中运移，在排泄带附近向上越流补给潜水，受蒸发消耗，向上运动进入大气圈，从而形成一个完整的水文循环(图8.4)。