地下水补给模式与可利用潜力

从绝对的观点来看，没有任何孤立于天然水循环的地下水，只是不同含水层水的运移速度各不相同。在地下水分布范围达数百甚至一千多公里的地方，水的运移速度仅为每年几毫米级，在地下循环需要数万年的时间。但是，这并不意味着地下水停止不动而非再生，只是再生速度非常缓慢（Margat 等，1985）。在开采条件下，可加速深层地下水资源再生速度，例如越流补给过程，约占补给量的80%以上。

从图3-8可见，自燕山、太行山山前至渤海湾，深层地下水¹⁴C年龄由新逐渐变老。山前平原地下水年龄一般为数千年，至中、东部平原区地下水年龄达到2万多年，在河北省雄县地区深层地下水年龄高达2.5～3万多年（张光辉等，2001）。在垂向上，地下水的¹⁴C年龄随着取样点深度的增加而增大，如图5-2所示（陈宗宇，2001）。

图5-2 华北平原地下水¹⁴C年龄（ka（B.P.））剖面

（据陈宗宇，2001）

张宗祜等（2000）研究表明，从山前至渤海深层地下水具有统一的水流系统（图5-3）和补给、径流与排泄区带特征。在天然条件下，深层地下水的补给区分布在山前倾斜平原，主要是通过出露区接受降水入渗和山区径流河道入渗补给，其次是来自山区基岩裂隙水的侧向补给和山前隐伏岩溶水顶托补给（陈望和等，1999）；中部平原上游是地下水的径流区，因其水头高于浅层地下水位而存在向上越流排泄；中部平原下游区及东部滨海平原是主要排泄区。

在太行山东麓涞水-顺平山前平原，第四系堆积物多为二元结构，即表层为亚砂土，其下是含砾砂或含卵石砂，它直接覆盖于碳酸盐岩地层之上，下伏岩溶水通过“岩溶天窗”补给第四系深层地下水。在滹沱河至太平河之间（获鹿-石家庄一带）的山前地带，奥陶系、寒武系及长城系高于庄组的灰岩、白云岩隐伏于第四系堆积物之下，北东向断裂密集，岩溶发育。自西南向东北，高于庄组岩溶地下水水位与第四系孔隙水逐渐过渡为一致，岩溶地下水补给第四系孔隙地下水。在燕山南麓碳酸盐岩分布区的冲积扇发育地段，第四系砾石、卵石或含砾砂层直接与碳酸盐岩接触而形成具有水力联系的“天窗”，通过岩溶水“天窗”补给第四系深层地下水（陈望和等，1999）。

采用氯化物质量平衡方法（MCB）研究表明，地下水的补给速率与区域水文循环演化条件有关，不同地质历史时期的地下水补给速率是变化的。15000～9000a（B.P.）期间多年平均地下水补给速率为12.9mm/a，9000～7 000a（B.P.）期间多年平均地下水补给速率为36.5mm/a，7000～5000a（B.P.）期间多年平均地下水补给速率为44.1mm/a，5000～3000a（B.P.）期间多年平均地下水补给速率为28.5mm/a，3000a（B.P.）以来多年平均地下水补给速率为5.3mm/a（张光辉等，2000）。据张之淦（1987）对河北平原地下水年龄的研究，发现10000a（B.P.）以来的地下水入渗补给量，仅是20000～10000a（B.P.）期间多年平均地下水入渗补给量的几分之一，籍传茂等（1999）认为海平面下降加速了地下水循环过程。

图5-3 华北平原大规模开采前1959年深层地下水流场

（据陈望和等，1999）

20世纪70年代以来，由于大量开采深层地下水，造成地下水位持续下降，致使许多地区深层地下水水头明显低于浅层地下水，使得越流补给成为深层地下水的重要补给源之一。例如河北平原深层地下水的越流补给量已经从1980年的8.2 亿m³/a，增加到20 世纪90年代的12.1亿m³/a，比1980年增加了48.1%（陈望和等，1999）。由于天津—沧州—衡水一带形成了区域性深层地下水位降落漏斗，加大了自山前平原至中、东部平原深层地下水流动系统的水力坡度，由此加快了深层地下水侧向流动的速率。