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地下水从哪来的?(地下水来自哪几个方面)

科普 | 地下水从哪来?

埋藏在地表以下岩石(包括土层)的空隙(包括孔隙、裂隙和溶隙等)中的各种状态的水统称为地下水。

广义的地下水是指赋存于地面以下岩土空隙中的水,包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水均属之。狭义的地下水仅指赋存于饱水带岩土空隙中的水。

那么地下水来自哪里呢?

地下水含水层自外界获得水量的过程称为地下水的补给。地下水的补给来源,主要为大气降水和地表水的渗入,以及大气中水汽和土壤中水汽的凝结,在一定条件下还有人工补给。

1.大气降水的补给

大气降水包括雨、雪、雹等。在很多情况下,大气降水是地下水的主要补给方式。当大气降水降落到地表后,一部分形成地表径流,一部分蒸发重新回到大气层,一部分渗入地下成为地下水。

地下水从哪来的?(地下水来自哪几个方面)

大气降水补给地下水的数量受到很多因素的影响,与降水的强度、形式、植被、包气带岩性、地下水的埋深等密切相关。一般当降水量大、降水过程长、地形平坦、植被茂盛、上部岩层透水性好、地下水埋藏深度不大时,大气降水才能大量的补给地下水。

2.地表水的补给

地表水包括江、河、湖、海、水库、池塘、水田等。在这些地表水体附近,地下水有可能获得地表水的补给。

河流补给地下水常见于某些大河流的下游和河流中上游的洪水期,在这样的条件下河水往往高于岸边的地下水位。在干旱地区,降水量少,河水的渗漏往往是地下水的主要补给源。

地下水从哪来的?(地下水来自哪几个方面)

地表水对地下水的补给强度主要受岩层透水性的影响,同时也取决于地表水水位与地下水水位的高差、洪水的延续时间、河流流量、河流的含泥沙量、地表水体与地下水联系范围的大小等因素。

3.凝结水的补给

在干旱地区,降水都很少。例如我国内蒙古、新疆的一些地区年降水量还不足100mm,大气降水和地表水体的渗入补给量都很少。在这类地区凝结水往往是地下水的主要补给水源。

在一定温度下,空气中只能含有一定量的水蒸气,空气在10℃时最大含水量为9.3g/m3,而在5℃时最大含水量为6.8g/m3,多于以上数量的水分就会凝结成为液态从空气中分离出去。

由于这类地区昼夜温差很大,白天空气中含水量可能还不足,但夜晚温度很低时,空气中的水蒸气却出现过饱和现象,多余的水蒸气就从空气中析离出来,在地表凝结成水,渗入地下补给地下水。

4.含水层之间的补给

当两个含水层之间存在水头差且有联系通道时,水头较高的含水层就会补给水头较低的含水层,如图2.15所示。

地下水从哪来的?(地下水来自哪几个方面)

图2.15 含水层之间的补给(a)承压水补给潜水;(b)潜水补给承压水

松散沉积物含水层之间的黏性土层,并不完全隔水,而具有微透水性。具有一定水头差的相邻含水层,通过弱透水层发生的渗透,称为越流。显然,隔水层越薄,隔水性越差,相邻含水层之间的水头差越大,则越流补给量越大。尽管单位面积上的越流量通常很小,由于越流是在弱透水层分布的整个范围内发生,总的补给量也是相当可观的。

4.人工补给

地下水的人工补给,就是借助某些工程设施,人为地将地表水自流或用压力引入含水层,以增加地下水的补给量。

人工补给地下水具有占地少、造价低、易管理、蒸发少等优点,不仅可以增加地下水资源量,还可以改善地下水的水质,调节地下水的温度,防止海水倒灌,减少地面下沉。

目前一些国家人工补给地下水占地下水总利用量的30%左右,我国近些年来也开始了这方面的工作。从发展的观点来看,人工补给地下水势必越来越成为地下水的重要补给源之一,尤其在一些集中开采地下水的地区。

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