山前平原地下水的补给特征及其影响因素

【摘要】：弄清地下水补给量和补给分布特征,是地下水资源评价的关键,也可为地下水资源可持续开发利用提供理论依据。山前平原是山地向平原的过渡地区,是平原含水层中地下水的重要补给带,具有地形从陡峭过渡到平缓,含水层从裂隙含水层过渡到孔隙含水层,土地利用从森林过渡到农业用地等特点。本文以水文地质背景各异的日本那须冲洪积扇地区和足利地区为例,联合使用示踪方法和数值模拟方法,辨析了山前平原地下水的补给来源,定量估算了各补给来源对地下水的贡献率。本文给出了各补给来源对地下水贡献率的空间分布特征,分析了影响该分布特征的主要因素,特别探讨了河水渗漏对地下水的补给特征及其控制因素。本文还提出了利用一种稳定同位素δ值作为地下水水位之外的额外模拟校准项目来改善数值模型方法的校准结果的方法,并验证了改善校准后的模型在用于分析山前平原地下水补给特征时的有效性,以及在地下水水位观测数据缺乏地区,该改善校准方法的有效性。研究表明山前平原地下水的主要补给来源有当地大气降水、河水、山前侧向补给和稻田水。其中,当地大气降水是地下水最主要的补给来源,其对地下水的平均贡献率≥60%,并且对山前平原大部分地区的补给贡献率芝50%。河水是地下水非常重要的补给来源,接受河水补给贡献50%以上的地下水的延伸范围可达距离河渠1-4 km,区域大尺度的地形是控制接受河水补给的地下水空间分布特征的主要因素,区域地质背景和位置是重要因素。稻田水和山前侧向补给对地下水的贡献率与大气降水和河水相比小很多。稻田水对地下水的补给特征受稻田分布和灌溉时期的控制作用明显,山前侧向补给的出现与区域地质背景有很大关系。在山前的小区域范围内,山前侧向补给对地下水的贡献显著,并且限制了河水对山体侧地下水的补给。使用稳定同位素作为地下水水位之外的额外校准数据,能够有效地改善山前平原地下水数值模型校准,特别是有效地改善了地下水位观测数据缺乏地区地下水数值模型的校准。联合使用数值模拟方法和示踪方法能够很好的减少或者弥补两种方法各自的局限性。