地下水和地表水相互关系

  关于地下水与河水的补排关系，在二者有水力联系时，根据水流运动方式和地下水与河水的水位动态，分为水平流、三维流和地下水与河水脱节3种情况。

  水平流
  当含水层介质为均质各向同性，河流完全切穿潜水含水层与下伏承压含水层直接相通时，地下水近似呈水平流。河水与地下水的补排关系取决于河水水位和含水层的测压水位。当河水水位高于地下水水位时，河水补给地下水；当河水水位低于地下水水位时，河水排泄地下水。

  三维流
  当河流部分切割含水层时，切割深度可能只有几米或十几米，甚至地表漫流或成为地上悬河；而含水层相当厚，一般几十米到数百米；地下水运动呈三维流。当地下水水位高于河水水位时，地下水补给河水，形成基流；当地下水位低于河水水位，地下水埋深较小时，地下水与河水相衔接，河水以压力渗漏方式补给地下水；当河流一侧地下水水位高于河水水位，地下水补给河水，另一侧低于河水水位时，地下水排泄河水。
  对于流量较小的河流，当地下水开采量大于河流补给量且地下水埋深较大时，地下水与河水脱节。当河床沉积层为透水层，河流与食水层之间彩成非饱和水流，河流底部地下水位呈水丘状；当河床沉积层为隔水层或弱透水层时，河床底部没有水流或流量很小，河水从侧部渗漏，河床底部地下水水位在河床两侧形成两个水丘。
  地下水与地表水的相互关系主要受自然因素和人为因素两方面的影响。自然因素主要包括地形、水文地质、气候3方面，直接影响地下水流的动态、河水位的高低、两者的交换方向和强度。人为因素是由于引水筑渠、傍河取水、废水排放、农业灌溉等，改变了地下水流场，污染了水质，导致两者相互关系发生变化。

  地形影响
  自然情况下，在地形不规则的区域，地下水流形成了不同维度、不同幅度的复杂系统。一般情况，在以非溶岩为主的基岩山区，地形起伏，河床切割深，河流坡度大，有利于地表径流的形成和地下径流的水平排泄；含水层主要为风化裂隙和构造裂隙，调蓄能力差，通过泉水排泄于河道。岩溶山区，基岩以石灰岩、白云岩、大理岩等可溶性岩为主，广泛发育溶隙、溶孔、溶洞和地下河等；地下水埋藏较深，水位变化大，调节能力强，河流入渗补给地下水。平原和丘陵区，地表分布第四纪松散沉积层，河水和地下水互有转化。对于较大尺度的地下水与河水的相互作用，应考虑地形特点的影响。一般情况，在河流坡降较大、扭曲度较小、河水较宽较深、切割含水层较少时，以水平流为主；相反，以垂向流为主；当流域坡度和河流坡降基本一致或河流坡降可忽略不计时，发生混合流。

  水文地质影响
  主要有河水与地下水水位、含水层介质的均质和非均质、各向同性和各向异性、河床沉积层透水性、河流对含水层的切割程度等。由于地下水与河水的水位差，形成的地下水流并非按区域均匀分布；在接近河流处水流量最大，随距河流远水流量呈指数式下降。多孔介质的各向异性也会影响这种水流模式，随着各向异性的加大，水流流动的区域范围扩大，在远离河流处流量呈非线性减少。河床的非均质性也影响着河流与含水层的渗漏模式，如河床底部高渗透性的介质能够提高河水与地下水的转化量。

  气候影响
  布朗克和高赛尔概括了降水对河水与地下谁的影响，他们认为在降水较少时基流是地下水与河水的主要的排泄量；在降水较多时，地表和地下径流渐渐增加，提高了较低处河流的水位，转变为河水补给地下水。在洪水季节，河水向河岸渗漏；.降低了河水水位并补给含水层，河水排泄量的多少取决于洪水持续的时间、地形的高低、河床渗透性和河岸储水能力。在干旱季节，河岸储水补充河水水位的下降。河流季节性的变化同样影响着水质的补排关系。枯水季节，不仅河水流量减少或干涸，而且也降低了对河水对污染物的稀释和净化功能。

  人为影响
  人类生产、生活的影响体现在两个方面：一是削弱了两者的连通性，改变交换的过程；二是可能造成有毒或有机质污染，恶化水质。布朗克和高赛尔总结了人类活动对冲湖积平原河流与地下水系统的影响，概括了排放污染物、土地利用和水利工程的建设对水量和水质交换及生态环境破坏的危害。地下水与河水的流场是一个复杂的系统，受多种因素作用，各种因素之间有相互影响，需要综合考虑。