华北平原地下水系统分级

华北平原、东北平原、西北内陆盆地地下水系统分级对比~

华北、东北、西北地下水系统分级有许多相似之处，同时也存在着较大差异。
(1)华北、东北、西北地下水系统分级相同之处
1)华北、东北、西北地下水系统分级的主要依据都为不同层次的地下水流系统。
2)在进行四级及其以下分级时，都充分考虑了含水层结构系统和介质系统的差异。
3)三大地区一级地下水系统划分的依据非常相近，都是依据区域水循环和宏观地貌特征划分。
(2)华北、东北、西北地下水系统分级不同之处。由于各地区地下水流系统的主要控制因素不同，地下水系统分级(二级及其以下)时主要的参照因子有较大差异
1)华北平原区域水流系统主要受一、二级地表水流域控制，中间水流系统受地貌控制，局部水流系统受三级地表水系控制，主要为三级地表水形成的冲洪积扇或古河道，因此华北平原地下水系统分级主要参照因子是不同级别的地表水流域，其次是地貌条件。
2)东北松嫩平原区域水流系统主要受地貌和一级地表水流域控制，中间水流系统受二级地表水流域和次级地貌控制，局部水流系统主要是三级地表水系控制，地下水系统分级主要的参照因子是不同级别地貌和地表水流域。
3)西北内陆盆地区域水流系统主要受构造盆地和从山前到汇流中心———尾闾湖地表流域的控制。一般没有中间水流系统，局部水流系统主要分为山前戈壁平原局部地下水系统、冲湖积细土平原局部地下水系统和湖积平原局部地下水系统，主要受构造地貌和含水层结构和介质系统控制，因此西北地区地下水系统分级主要参照不同级别构造盆地和从山前到汇流中心(尾闾湖)地表流域。
4)水化学场差异是西北地区四、五级地下水系统划分时一个非常重要的划分依据，如柴达木盆地平原区在五级地下水系统划分时，依据水化学场的分带分为平原区戈壁带(淡水、微咸水)、绿洲带(淡水、微咸水、半咸水)、湖积平原(微咸水、咸水)等五级地下水系统。华北地区在四级地下水系统划分时也考虑了沿地下水径流方向水化学场的差异，东北松嫩平原地下水化学场差异不大，因此在地下水系统划分时很少考虑水化学系统。

一、含水层系统
华北山区含水层系统主要包括碳酸盐岩类岩溶含水层亚系统和基岩类裂隙含水层亚系统，以及山间盆地松散岩类孔隙含水层亚系统。本次地下水系统研究以平原区为主，因此只对平原区的含水层系统作详细的叙述。
(一)含水层结构系统
华北平原含水层组在平面上主要分为单层结构区和多层结构区。单层结构区主要分布于山前平原顶部，岩性颗粒粗，黏性土多以透镜状分布，上下水力联系好，构成单层水文地质结构。多层结构区分布于山前平原底部、中部平原、滨海平原区，砂层和黏性土层相间展布，构成多层水文地质结构，在垂向上自上而下分为四大含水岩组(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水组)。
(二)含水层介质系统
华北平原区含水层介质主体为第四系冲积、洪积、湖积松散堆积物。从山前—滨海、从第Ⅰ含水层组到第Ⅳ含水层组，含水层介质呈规律性变化。在山前平原顶部，为单层结构，含水介质颗粒粗大，主要为砾卵石、中粗砂含砾中粗砂;从山前平原下部—滨海平原，是多层结构区，4个含水层组的介质总体上是由粗颗粒向细颗粒变化。从山前到滨海，第Ⅰ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂含砾中粗砂→中细砂粉细砂→粉砂规律变化。第Ⅱ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂→中细砂、粉砂→粉砂规律变化。第Ⅲ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂→中细砂及细砂→粉细砂变化。第Ⅳ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂→中细砂→粉细砂及粉砂规律变化。
(三)含水层层次系统
在垂向上主要有浅层含水层系统和深层含水层系统。浅层含水层系统在全淡水区为第Ⅰ+Ⅱ含水组，在有些咸水区为第Ⅰ含水组。深层含水层系统在全淡水区包括Ⅲ+Ⅳ含水组，在有些咸水区包括咸水体以下的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水组。底界埋深由山前的100m增加到东部平原的550m。受构造控制拗陷区和隆起区埋藏深度和厚度差异很大。
华北平原区浅层含水层层次系统在平面上可基本分为四级:第一级是华北平原松散层孔隙含水层系统;第二级按照华北平原一级地表水系对含水层形成的控制作用分为滦河、海河和古黄河二级孔隙含水层系统;第三级是在二级的基础上按照次级地表水系对含水层形成的控制作用，作进一步划分;第四级主要按照次级地表水系在上游、中游和下游沉积岩组形成条件及沉积粒径的差异进一步划分为冲洪积扇、古河道以及海积平原。
二、输入输出系统
(一)浅层地下水的输入输出系统
天然状态下，浅层地下水的输入系统主要由大气降水入渗补给、山区侧向径流补给、河道渗漏补给组成。在人类开采地下水能力增强和降水量减少的作用下，输入系统增加了渠道渗漏补给和灌溉回归补给。按输入系统中各因素对区域地下水补给的大小，华北浅层地下水的输入系统主要为:大气降水入渗补给、山区侧向径流补给、河道渗漏补给、灌溉回归补给、渠道渗漏补给。
天然状态下，浅层地下水的输出系统主要由向下游径流、潜水蒸发，在枯水季节 通过河道排泄，或以泉的形式排泄组成。20世纪80年代后，潜水蒸发消耗也显著减小，由于地下水开采，水位下降，向河流排泄或泉水排泄也基本上消失，目前浅层地下水排泄主要为向下游径流、潜水蒸发和人工开采。
(二)深层地下水的输入输出系统
深层地下水的输入系统主要由山前边缘的隐伏碳酸盐岩岩溶水的顶托补给、山前主要冲洪积扇的侧向径流以及在开采条件下的越流补给组成。
天然条件下，深层地下水输出系统主要以向下游侧向径流排泄为主。在大部分地区特别是东部自流区，由于深层水头远高于浅层水位，深层水向浅层水越流排泄也是主要形式之一。近30年来，由于大量开发地下水，深层地下水输出，变为以开采为主，向下游侧向径流排泄和向浅层水越流排泄为辅。
三、地下水流动系统
天然条件下，区域流动系统沿山前平原向东流动，在咸淡水边界附近向下运移沿第四系下部向渤海方向运动;到沧州以东地区，部分地下水开始向上越流运动，部分向渤海排泄流出。中间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、河间流动系统和沿海流动系统。山前地带地下水接受山区的侧向流动补给和冲洪积扇的降雨补给后，地下水向下流动，然后水平向东流动，到冲洪积扇前缘地带，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。局部流动系统主要受地形和地表水流域的控制，局部流动系统的范围较小，一般在地形凸起处或河道带形成源区，经过短暂的流动后，在地形低洼处形成汇区。
华北平原地下水的超采对地下水流系统影响很大，区域流动系统的地下水，由水平运动为主开始逐步转变为向第三含水组越流的垂向流动为主;并且以深层地下水水位下降漏斗中心为界，被割裂成中间流动系统。在沿海地带区域流动系统由向上运动变为由浅部和深部向中间流动。中间流动系统由于地下水的开发形成了源汇的逆转。局部流动系统则由于浅层地下水的无序开发和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。
华北平原地下水系统结构模式见图3-6-1。

图3-6-1 华北平原地下水系统结构图

一、地下水系统分级

华北平原属于黄淮海平原一级地下水系统的一部分，包含了黄淮海平原一级地下水系统中滦河、海河和黄河下游二级地下水系统，从严格意义上说，华北平原并非真正的一级系统，它仅为包含黄淮海平原一级地下水系统中三个二级系统的集合体。本节 为从整体上研究华北平原地下水系统的层次性，称其为“华北平原一级地下水系统”，这仅为集合体的代称。

华北平原地下水系统分级主要按照地下水流系统的不同层次进行划分，同时分级时也充分参照地下水含水层系统，尤其是四级地下水系统分级时，充分考虑含水层结构和岩性的差异(图3-7-1)。华北平原第四系地下水在含水介质条件和补给、径流、排泄条件的控制下，水流特征在纵向上表现出深循环、中循环和浅循环地下水系统的垂直层次性，在横向上出现区域性、亚区域性和局部性地下水系统。纵横交错又构成了各种交叉层次，十分复杂。华北地下水系统划分要充分考虑地下水垂向运动的因素，深浅层地下水的势能场形成统一的地下水渗流时空有序结构。开采条件下，华北平原第四系地下水自上而下水头逐渐降低，并有资料说明深层地下水接受上覆含水层的越流补给。在目前还未查明整个第四系势能场空间分布情况下，以地下水开发利用为目的的地下水系统划分，主要以浅部地下水流场特征为依据。本次按区域水流系统、亚区域水流系统和局部水流系统进行分级。

“华北平原一级地下水系统”主要是按照地下水从周边山前向滨海平原径流汇于渤海湾排泄的区域地下水流动系统进行划分，华北平原地下水系统边界由太行山、燕山地表分水岭和黄河侧向流入边界和渤海侧向流出边界组成。二级地下水系统主要按照区域水流系统在平面上的分布特征，参照一级地表水流域和地貌进行划分，华北平原地下水在西部太行山山前、北部燕山山前和南部黄河分别接受补给后向滨海平原径流排泄，受海河、滦河和黄河三大一级水系和地貌控制，分别形成西部到滨海、北部到滨海以及西南到滨海三大独立区域水流系统。按区域水流系统，参照三大一级流域的范围，分为海河二级地下水系统、滦河二级地下水系统和古黄河二级地下水系统。三级地下水系统是主要对二级地下水系统的区域水流系统在平面上进一步细分，区分为滦河、潮白-蓟运河、永定河、大清河、子牙河、漳卫河、古黄河等二级地表水流域(每一个流域基本都涵盖了从山前—滨海的区域水流系统，具有相对独立性)水文地质条件的差异进行划分，分析水化学同位素场、水动力场横向(近平行区域地下水流线方向)特征在平面上的分布差异，参考二级地表水流域的范围和次级地貌进行划分，在山前平原多使用地表分水岭、在中部平原滨海平原主要以冲洪积扇(扇群)间洼地及古河道间带黏性土弱透水带作为地下水系统边界，以区域二级地表水系统名称命名三级地下水系统。四级地下水系统是在三级地下水系统内部，进一步圈定地下水中间流动系统，同时充分考虑三级地下水系统内含水岩组结构和沉积粒径的差异，以河流上游(山区)、山前冲洪积扇、古河道、冲海积平原等明显的水平分带特征作为地下水子系统的划分依据，在河流上游主要以不同河流的地表分水岭、在山前平原以冲洪积扇前缘洼地、在冲积平原以河间洼地集中分布区与第四系海侵主要影响区之间的黏性土弱透水带作为地下水子系统边界，并以含水介质沉积环境命名地下水四级系统。五级地下水系统是在四级地下水系统基础上进一步圈定地下水局部流动系统，在四级地下水系统存在含水介质结构场、地下水水动力场和补径排条件差异的子系统，进一步划分为次级地下水系统，一般是四级系统内次级地表水系形成的冲洪积扇和古河道带。如子牙河冲洪积扇四级地下水系统按其两大支流进一步分为滹沱河冲洪积扇五级地下水系统和滏阳河冲洪积扇五级地下水系统;子牙河古河道带四级地下水系统进一步分为滹沱河古河道带五级地下水系统和滏阳河古河道带五级地下水系统。

图3-7-1 华北平原地下水系统分级图

二、地下水系统分级典型特征

1)华北平原地下水系统分级主要按照区域、中间和局部地下水流动系统的不同层次进行划分，同时分级时也充分参照地下水含水层系统，尤其是到四级地下水系统分级时，充分考虑含水层结构和岩性的差异。

2)不同级别的地表水流域是华北平原地下水系统划分的重要参考因素。

3)一级地下水系统划分主要是依据从山区到滨海的区域水流系统;二级地下水系统划分主要按照区域水流系统在平面上的分布特征，区分一级地表流域范围;三级地下水系统是主要对二级地下水系统的区域水流系统在平面上进一步细分，区分为二级地表水流域水文地质条件的差异进行划分;四级主要是依据中间水流系统，充分考虑河流上游(山区)、山前冲洪积扇、古河道、冲海积平原等地貌单元水流系统和含水层结构和岩性的差异划分;五级地下水系统在四级地下水系统基础上进一步圈定地下水局部流动系统。

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