枯水期河边的井水位比河面高出半米,洪水期反过来低了一米。这条随季节翻转的水位差,说明河流与含水层在同一条通道上互相倒水。判断方向,只要一把水尺和几口井。
井水位高于河水位,地下水补给河流
在岸边 10–50 米内布几口井,同步量水位,与同一断面的河水位比较。井水位高,水从岸里流向河,河流得到基流补给,这类河段叫排泄段,枯水期的河水主要来自这里。
野外标志很直观:岸边有湿线、渗水小坑、成片的喜湿植物,冬季河岸有一段不结冰。湿线的高度大致就是地下水位的高度,量它比打井快,精度差一些,但足够判方向。
河水位高于井水位,河水正在漏给含水层
河水位高出两岸地下水位时,河水向下渗漏,这类河段叫渗漏段,多见于山前冲积扇顶部、悬河与水库下游。河床沉积物的透水性决定渗漏量,砂砾河床的渗漏最明显。
判断渗漏还要看河水流量沿程的变化:没有支流汇入,流量却减少,说明水漏进了河床。减少量占总流量的一成以上,就值得按渗漏段处理,这是本文判断,但要先排除取水与蒸发。
洪水期的滞后上升,是最硬的一条证据
洪水上涨 1–3 米,岸边井水位随之上升,但不同步,滞后几小时到几天。滞后时间随距离增大,离河 10 米处可能只滞后 2 小时,离河 500 米处可滞后 3 天。
滞后上升的幅度也随距离衰减,离河越远,抬升越小。这条水位波往岸里传,速度和幅度都由含水层的透水性与贮水能力决定。同步记录河水位与井水位的过程线,是判定水力联系最可靠的办法。
河床下有弱透水层时,两者是脱节的
河床底部有一层连续的淤泥或黏土,厚几十厘米到几米,河水与含水层被隔开,水位各自独立。此时河水位涨落,井水位几乎不动,只在高水头时缓慢渗透,滞后可达数周。
脱节与连接在野外能看出来:连接段岸边有湿线、有渗水;脱节段岸坡干燥,河水再高也不见渗出。河床淤泥层的连续性比厚度更关键,1 米厚的连续淤泥足以让两者脱节。
关键数据
下列数值为常见范围,水位要同一天同一时段测,河水位读水尺,井水位用测绳,两口井以上才有比较意义。
- 井水位与河水位相差 10 厘米即可判方向
- 观测井布在离岸 10–50 米内最灵敏
- 洪水期河水位可上涨 1–3 米
- 井水位滞后 2 小时至 3 天,随距离增大
- 无支流河段流量减少一成以上,按渗漏段处理
- 河床连续淤泥层厚 1 米即可造成脱节
- 岸边湿线高度大致等于地下水位高度
边界:灌溉、水库与引水会伪装成水力联系
灌溉回归水抬高两岸水位,看上去像河水补给;水库蓄水让下游河段流量稳定,看上去像基流丰富。潮汐河段的水位日变化,也会被误读成地下水的周期性波动。
渠道引水、河岸取水同样会让流量沿程减少,与河床渗漏混淆。判水力联系要用同一断面的河水位与井水位同步过程线,单看流量变化,证据不足,这是本文判断。
参考文献
- 王大纯, 张人权, 史毅虹, 等.《水文地质学基础》. 地质出版社, 1995. —— 地表水与地下水的补给关系。
- Freeze R A, Cherry J A. Groundwater. Prentice-Hall, 1979. —— 河流与含水层的相互作用。
- Fetter C W. Applied Hydrogeology (4th ed.). Prentice Hall, 2001. —— 基流与渗漏。