洪积物是暂时性水流所形成的沉积物,多分布于山前平原和山间盆地。当洪水自山区携带大量碎屑物质流出山口时,由于地形突然开阔,坡度变缓,流速骤减,形成分散的漫流,从山口向平原依次沉积下来,呈放射状展开的扇形堆积,称为洪积扇(图6-1)。如为冲积、洪积的共同作用,则可形成冲洪积扇。在山前地带,各个沟口发育的洪积扇连同山坡面流所挟带下来的坡积物,相互接连构成广大的山前平原,其宽度可达数千米甚至数十千米,纵向延伸可达数十千米乃至一二百千米。在我国具有干旱、半干旱气候的华北、西北地区,广泛发育着这种洪流堆积物,其中往往蕴藏着丰富的地下水,成为许多城镇、厂矿、农业用水的重要水源地。
洪积物中地下水的特征主要受地形与洪积物粒度变化的控制,具有一定的规律性。洪积扇中的地下水自山口向平原,按水文地质特征可以划分为3个带:
1.潜水深埋带Ⅰ(或称补给径流带)
分布于洪积扇顶部,靠近出口。地形坡度大,沉积物多为砾石、砂砾等粗粒物质,具有良好的渗透性能及补给径流条件和储水空间。能大量吸收大气降水及来自山区的地表水流及地下径流,含有丰富的潜水。此带岩层厚,地下水埋藏较深,蒸发作用很弱,故称潜水深埋带。由于径流条件好,又是洪积扇的主要补给区,故又称补给径流带。此带溶滤作用强,水的矿化度低,一般小于1g/L,水质良好,水化学类型大多是重碳酸盐水。
2.潜水溢出带Ⅱ(或称潜水浅埋带)
图6-1 洪积扇水文地质示意剖面图
1—基岩;2—砾石;3—砂;4—粘性土;5—潜水位;6—承压水位;7—地表水及地下水流向;8—降水补给;9—蒸发排泄;10—下降泉;11—井,涂黑部分有水(www.daowen.com)
分布于洪积扇的中部,地形坡度变缓,岩性逐渐变细,由砂砾过渡到砂、亚砂土和亚粘土,在剖面上出现粗细粒岩层交互沉积。由于含水层颗粒变细,厚度减薄,透水性变差,迫使地下水位抬高,潜水埋藏深度变浅,故称潜水浅埋带。在粘性土阻挡处往往溢出地表,形成泉群或沼泽,故又称潜水溢出带。因地下水埋藏浅,岩性变细,毛细作用增强,特别在干旱、半干旱气候条件下,蒸发作用加强,矿化度明显增高,常在1~2g/L之间,水化学类型为重碳酸硫酸盐水或硫酸重碳酸盐水。
此带含水层的富水性较顶部径流带显著减弱,但由于砂层与粘性土层互相叠置,在潜水含水层下面埋藏有承压水层,由上游地下水补给,在地形低洼地带可以形成自流,受蒸发影响弱,水质较潜水好。
3.潜水下沉带Ⅲ(或称垂直交替带)
分布于洪积扇的前缘,逐渐进入平原地区或盆地中心,常与冲积物形成互层沉积。岩性多属透水性极弱的细粒亚砂土、亚粘土夹少量砂层,径流缓慢。在平原河流的排泄影响下,地下水埋藏深度比溢出带稍有加大,因而称为潜水下沉带。由于粘性土的毛细水上升高度大,在干旱、半干旱气候条件下,地下水排泄以垂直方向(蒸发)为主,故又称垂直交替带。地下水大量消耗于蒸发,而将水中盐分聚积起来,矿化度一般为3~5g/L,有时高达10g/L以上,常造成土壤盐渍化。地下水化学类型为硫酸氯化物水或氯化物硫酸盐水,最后可成为氯化物水。
粘性土中所夹的砂层,受上游地下水补给,常形成承压水,其水质较上部的潜水好,可作为供水水源。
总之,洪积扇中地下水的规律是:从扇的顶部向平原,地下水的埋藏深度由深变浅,富水性由强变弱;地下水流速由大变小,矿化度由低变高,水化学类型由重碳酸盐水向硫酸盐水、氯化物盐水逐渐过渡。
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