区域地下水流场演变特征

1.地下水流动系统变异特征

在长期的地质历史中，我国北方盆地或平原第四系地下水，自山前倾斜平原向中下游平原，形成了相对稳定的流动系统。根据不同的空间尺度，分为区域地下水流动系统、中间地下水流动系统和局部地下水流动系统。

区域地下水流动系统存在于深部，沿山前平原向下游排泄区流动，其特点是流动缓慢，流程很长，因此，在山前地带地下水水质较好，而随着流程的加长，地下水水质逐渐变差。中间地下水流动系统主要受地表水流域和地质地貌条件的控制，形成了冲洪积扇流动系统、河间流动系统等。在山前地带，地下水接受山区的侧向补给和冲洪积扇的降雨补给后，向下游侧向径流，在冲洪积扇前缘地带形成溢出带；在中部平原，受地表水流域的控制，地下水形成了以河道带为源区，以河间洼地为汇区的中间流动系统。局部地下水流动系统主要受地形和地表水流域、以及人工绿洲的灌溉范围与强度的控制，一般在地形凸起处或河道带接受补给，在地形低洼处排泄，其特点是流速快、流程短、水交替强烈。

人类活动使地下水天然流场受到干扰，区域地下水流动系统和局部地下水流动系统发生了根本性的变化。地下水流动系统变异特征突出表现在：水位大幅度下降，降落漏斗的形成。我国北方盆地和平原由于地下水的强烈开发，区域流动系统的地下水，以深层水位下降漏斗中心为界，被割裂成中间流动系统或局部流动系统，地下水向漏斗中心汇流；区域地下水由向上越流排泄变为接受浅部向下越流补给。中间流动系统由于地下水的开发形成了源汇的逆转，在山前冲洪积扇的前缘，地下水开采导致山前的溢出带下移或消失；在中游平原大量开发深层淡水，使得深层地下水的水位大幅下降，浅层地下水向深层地下水越流，同时，深层地下水位下降，使下游的水流方向倒转，原来的汇区变为源区。局部流动系统则由于区域流动系统和中间流动系统的演变全面解体，形成以开采为主导的新的局部流动系统，区域地下水流动系统以开采强度较大的地下水漏斗区为汇区重新组合。

2.地下水流场演变特征与时空差异

近50年来，随着工农业的迅猛发展，中国北方各地区地下水的开采量始终呈上升趋势，导致地下水流场发生一系列的变化，其变化特征表现为：

1）区域地下水位持续下降，水位下降速率2～3m/a，其表现为泉水溢出带下移或消失，地下水漏斗形成，局部水流方向发生变化。

2）地水位降落漏斗不断扩展，漏斗面积逐年增加，区域地下水流被截断，流动方向发生改变，流动模式被严重干扰，含水层之间补排关系发生变化，地下水流系统由区域水流系统向局部水流系统转变。水位降落漏斗的形成与发展大致经历了四个时期：天然流场状态；降落漏斗雏形的形成时期；漏斗的发展时期；漏斗中心水位稳定、漏斗面积扩大期。

3）地下水排泄模式发生变化。水位下降，泉水溢出带下移或消失，使原来以泉排泄、潜水蒸发蒸腾排泄为主的方式向以人工开采为主的排泄方式转变。排泄区由集中分布于中下游区转变为流域的上、中、下游均有分布，人工开采范围和程度呈扩大趋势。

4）区域地下水流系统的渐变—突变过程。20世纪70年代以前，我国北方盆地和平原深层承压水开采量很小，深层承压水通过越流向上顶托补给浅层潜水。70年代以后，地下水的开采量不断增加，地下水位下降，降落漏斗范围逐年扩大，使盆地内第四系地下水系统的水动力场发生根本变化。

综上所述，近50年来，我国北方盆地和平原浅层地下水系统演变趋势是地下水位持续下降，其表现为泉水溢出带下移或消失，承压含水层地下水位降落漏斗形成，局部水流方向发生变化。在空间上，西北内陆干旱区以区域地下水位下降、泉水溢出带下移为特征；华北平原和松嫩平原表现为地下水位快速下降、溢出带消失并且地下水降落漏斗形成并发展为特征；在时间演化特征上，西北内陆干旱区20世纪80年代以前为渐变，90年代初发生突变；而华北平原和松嫩平原表现为 1970年代前为渐变，80年代中期发生突变。