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人类活动通过影响地下水循环过程的各个环节而影响整个地下水系统,很大程度上改变了水文循环的路径和水文循环模式。白洋淀流域水循环经受了人类活动(蓄水、引水和超采)的强烈干预,水文循环模式发生剧变。白洋淀流域内浅层地下水是支撑其井灌农业的主要水源,存在严重的超量开采现象。为了实现地下水资源高效利用和科学管理,必须提高对水循环机理的认识水平。然而,目前白洋淀流域内人类活动强烈影响下的浅层地下水循环机理尚不明确。这不利于合理开发和有效保护浅层地下水资源,更不利于科学地指导可持续井灌农业的发展。
本文利用氢氧同位素、水化学与水文观测等多种信息耦合,以山区.崇陵流域、山前倾斜平原、漏斗区、淀区等为重点研究区,通过点、面综合研究,阐明了丘陵区地下水补给机制,平原区地下水与降水、浅层地下水与深层地下水转换关系,淀区地表水与地下水相互作用等问题,从流域尺度上分析了浅层地下水流动系统及其更新能力。主要结论如下:(1)丘陵区降水入渗补给系数介于0.26~0.43,但降水直接入渗补给不是浅层地下水主要的补给源。丘陵区浅层地下水主要接受上游裂隙水径流补给并将其侧向径流补给到山前倾斜平原,地下水交替条件好,含水层内不易于蓄积水量。(2)隐伏断层纵向导水使得山前倾斜平原浅层地下水具有三元补给结构。除了接受当地降水入渗补给和山前侧向径流补给外,还受到深层裂隙水通过隐伏断层的越流补给。(3)平原区降水入渗补给地下水的平均速率为3.8±0.6mm/yr,约占多年平均降水量的0.7%。估算出自1980年以来降水入渗补给地下水的速率在2.1 mm/yr到7.1 mm/yr之间变动。(4)保定市大册营马厂浅层地下水开采漏斗区内深层地下水越流补给浅层地下水。(5)白洋淀淀水渗漏构成淀区浅层地下水最重要的补给源。淀水大量渗漏限制了东部浅层咸水向白洋淀流域内运动并使得唐河污水库渗漏形成的污染地下水羽状体偏向南部。(6)山前倾斜平原和中部冲积平原浅层地下水的平均更新速率为lO%/yr和4%/yr。(7)白洋淀流域浅层地下水系统的补给区呈“品”字形分布,地下水主要向漏斗区内汇流,很少能通过侧向径流排泄到流域以外。本研究阐明了人类活动影响下白洋淀流域浅层地下水循环机理,对于地下水资源的可持续利用具有重要意义。