山前倾斜平原区的地下水有哪些特征?

在我国松辽平原、黄淮海平原等周边山麓地带,广泛分布着冲洪积成因的扇形堆积物。冲洪积扇是集中的山区洪水流出山口后,因地形开阔、坡度骤降,流速猛减,大量的推移质和悬移质堆积下来,在山前地带形成围绕山麓倾斜的扇形堆积体。各个出山口(沟口)的扇与扇相连,在平面上宛如“衣裙”那样分布,就形成沿山麓分布的山前倾斜平原。其宽度从数百米到数公里甚至达到数十公里,纵向延伸数公里到数十公里,甚至数百公里。其边缘即与中部冲积平原相衔接,但两者没有明显的分界线。在我国干旱或半干旱的北方,这种冲洪积扇特别发育,因为这些地区降水总是以暴雨形式出现,洪水流量大,冲刷能力强,再加上地表植被少,岩石风化强烈。

山前地带受现代构造运动的影响,通常是山区上升,平原下降。在山前地带堆积很厚的向平原倾斜的沉积物构成良好的含水介质,冲洪积扇上部粗粒物质(例如砂砾、卵石)接受降水和地表水的渗入,由不透水或弱透水的基岩衬托而形成良好的蓄水条件。

从扇顶到边缘纵向变化的总规律是地形坡度由陡变缓;岩性由粗变细,沉积层次由少变多,径流条件由强变弱,水质由好变差。典型的冲洪积扇可分为三个水文地质带。

(1)径流带。位于冲洪积扇的上部,沉积物以粗粒土为主,例如卵石、砾石、砂等,透水性强,厚度大,潜水埋藏深。例如祁连山和昆仑山北麓的许多冲洪积扇,地下水埋深有数十米。地下水补给来源:地表河水的渗漏、山区地下径流的流入、大气降水的入渗,径流带是冲洪积扇地下水的主要补给区。由于岩土透水性强,径流通畅,水平交替比较强烈,蒸发作用很小,潜水矿化作用是以溶滤为主,因此,径流带又称溶滤带,矿化度一般低于1g/L,水化学类型以HCO 型水为主。

(2)溢出带。位于冲洪积扇的中部,宽度较小,与上、下带无明显界限。其水文地质特征是岩性由砂砾石逐渐过渡为细砂、亚砂土和亚黏土。含水砂层延伸远近不一,与亚黏土层交错沉积。潜水渗入此带后,由于颗粒变细,透水性变差,水平径流不畅,地下水被迫抬高,埋深变浅,在黏性土阻挡处,沿扇形分布,溢出地表,形成沼泽或洼地。华北平原上的宁晋泊、白洋淀等都是在这种洼地的基础上形成的湖泊。溢出带潜水由于埋藏浅易蒸发,尤其在干旱和半干旱地区更为强烈,使潜水浓缩,矿化度增高,一般为1~3g/L。水化学类型为HCO -SO 或Cl-SO 型水。

(3)垂直交替带。位于冲洪积扇的下游边缘,表层大部分是细粒土(例如亚黏土、黏土),透水性极弱,径流缓慢,潜水主要消耗于蒸发,并接受下部承压水的顶托补给,故称为垂直交替带。潜水受蒸发作用而强烈浓缩,矿化度高达10g/L,有时竟达30g/L以上,发生土壤次生盐渍化。水化学类型为Cl型水。

在溢出带和垂直交替带的下部往往有水质良好的承压含水层,甚至能从钻孔中喷出地表。这种承压含水层是由于含水砂层被黏土层交错穿插所致,承压水水质一般为淡水,矿化度小于1g/L。例如,北京西山永定河扇形地东部承压区为多层砂砾及砾层,承压水位距地表很近,最深的不过5m,有的可自流,单井出水量为1500~3000m /d。

从我国许多山前倾斜平原的水文地质特征来看,彼此有一定差异性,主要受下列两个条件所控制:

一是基底构造条件,其直接影响含水层的空间分布。新构造运动使山区上升而山前地带持续下降形成巨厚的山前冲洪积物。含水层厚,分布范围广,含水丰富。

例如,成都附近岷江冲洪积扇,是岷江出山口灌县(现都江堰市)附近形成大量分支,发生堆积而成。由于地层断陷,形成巨厚的砂砾层,扇顶厚 10~17m,中部厚260m,前缘厚 20~40m,含水丰富。在扇顶单井出水量达 6000m /d,中部为 8640~25000m /d,边缘成都附近为4300m /d。秦国李冰利用这种地势,修建了卓越的灌溉工程都江堰,成都平原才得以过上“水旱从人”的“天府”生活,成为名闻世界的“粮仓”。

二是气候条件,湿润区降雨充沛,地下水资源丰富,水位埋深较浅,水质淡化;干旱区潜水蒸发强度高,补给来源主要靠高山融雪而成的地表径流的渗入,埋藏较深,水的矿化度较高。

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