石家庄地区近70年来伴随经济发展的水文环境变化分析(沈彦俊 宋献方 肖捷颖 陈建耀 唐常源)

作者:佚名    文章来源:水信息网    点击数:    更新时间:2007-11-26
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    用地下水进行灌溉的区域相比较,地下水的氚同位素浓度峰值说明过去20~40年的污灌在区域地下水的补给上起到了很大的作用。这和Tang等的研究结果是一致的[12]。如果将污灌区去掉的话,从整体来说,北沙河流域从上游到下游地下水的氚同位素浓度逐渐减少,尤其在114.5°以后的下游地区,氚同位素浓度迅速下降。由此可以推测,北沙河流域的地下水除了上游地区以外,主要接受侧向补给,垂向补给较少。由于补给方式不一样,补给量和补给时间也各有不同。在研究区域中,得到垂向补给的水的年龄往往比侧向补给的新。经推算,北沙河流域上游地区地下水的平均滞留时间大约为50年左右;而远离太行山的滹沱河沿河区域地下水的年龄也大约在30~40年左右。

    由此而知,半干旱半湿润区冲积扇的河流是地下水的重要补给源。重碳酸、硫酸钙(钙镁)型水沿滹沱河,石津灌渠呈带状分布,也充分说明了地表水对区域水资源补给的天然特征。在自然条件下,冲积扇的规模、河流的大小、流向、流量及其气候带的影响,都决定了流域水循环结构,尤其是地下水补给的特点。

    另一方面,自然条件下地下水排泄主要由含水层的地下水力坡度来决定。平原的地下水力坡度一般较小,地下水的流动也比较缓慢。1970年代中期以后,随着区域水资源人为调控局面的形成和经济发展,大量抽取地下水已经成为区域地下水排泄的一个重要组成部分。由此,区域的水资源开发利用不仅改变了水的时空分布,同时还改变了区域尺度的水循环结构。目前华北平原河流的断流产生的一系列生态环境问题,和过去几十年来人类活动形成的新的水循环结构是息息相关的。

    6 结论

    通过以上的讨论可以得出如下结论:

    (1)过去半个多世纪研究区域的社会和经济发展从水资源开发利用角度,可以总结为4个阶段:缓慢成长期(地下水基本处于自然状态);快速发展期(地表水资源丰厚,地下水开采量小,基本处于补排平衡);迂回增长期(华北平原防洪排涝基本建设完成,基本形成了水资源人为调控的格局);和高速增长期(地下水位迅速下降,地下水漏斗面积增加)。

    (2)研究区域的水资源开发利用强度在过去40多年中特别显著,对工农业和城市发展起了很大的作用。同时,地下水的过量开采,造成区域地下水位的下降和出现地下水漏斗现象。除了污灌区以外,持续多年的地下水位下降也说明了区域地下水资源所处的入不敷出状况。

    (3)人类活动通过改变地下水的水动力场和地球化学场来影响水中的物质迁移、转化和积累。地下水化学类型及其空间分布的改变预示了研究区域不仅存在水量型缺水,同时也将出现水质型缺水的问题。因此,由于区域水循环结构的变化,对水质以及生态环境所产生的影响将是亟待解决的严峻课题之一。

    (4)城市化、工业化和农业现代化使区域的水循环结构发生了很大的改变。最突出的是区域地下水补排结构的改变。河流断流减少了对地下水的垂向补给,造成研究区域地下水的补给源从原来的天然垂向补给和上游的侧向补给,变为单纯的侧向补给。另一方面,大量抽取地下水已经成为区域地下水排泄的一个重要方式。其中用于农业灌溉的很大一部分以蒸发、蒸腾的形式离开研究区域。从水平衡角度来看,灌溉用水并没有成为地下水的有效补给源,从而造成区域地下水位的持续下降。

    (5)区域水循环对于人类活动的强度的响应往往是滞后的。其滞后程度和水循环速度有密切的关系。这种响应不应单纯认为是个水量或水质问题,它反映了区域水循环结构内部所发生的一系列从量变到质变的过程。因此,为了水资源的可持续开发利用,必须加强对区域水循环的基本机理以及结构的研究。

    参考文献(References):

    [1]Legesse D,Vallet-Coulomb C,Gasse F.Hydrological response of a

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