摘要：為了科學(xué)地對(duì)太行山區(qū)地下水環(huán)境進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，本試驗(yàn)采用了“翻斗式”自計(jì)量水技術(shù)，對(duì)該區(qū)普遍存在的裂隙潛流的動(dòng)態(tài)變化過程進(jìn)行新監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析了該區(qū)潛流的日動(dòng)態(tài)變化過程和水文年動(dòng)態(tài)變化過程，分析結(jié)果說明造成這種動(dòng)態(tài)變化的根本原因是太陽凈輻射的變化，直接原因是植物的蒸散作用；同時(shí)，降雨對(duì)潛流的年內(nèi)變化也有著直接的影響。
關(guān)鍵詞：典型小流域 潛流 動(dòng)態(tài)變化
1 太行山地下水環(huán)境概況
太行山區(qū)主要以花崗片麻巖為主，另有少量的石灰?guī)r區(qū)，其中花崗片麻巖區(qū)基巖裂隙一般比較發(fā)育。由于地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地貌的不同、造成山區(qū)地下水的資源量在時(shí)空分布與存在形式上均有較大差異，山區(qū)地下水按其不同的存在形式，可分為裂隙水、孔隙水及巖溶水。其中裂隙水主要以裂隙巖體非飽和流的形式存在于花崗片麻巖區(qū)的基巖裂縫中，孔隙水主要以潛流的形式存在于山間河谷區(qū)的砂礫石層中，而巖溶水主要以承壓的形式存在于石灰?guī)r區(qū)的溶洞中。從蓄水構(gòu)造的角度講，3種形式的地下水均需要不漏水的基底、較大的集水面積和能蓄水的含水層。在花崗片麻巖區(qū)一般由于基巖裂隙發(fā)育比較廣泛，因此裂隙水較普遍；但由于缺乏良好的能夠蓄水的含水層，從而造成裂隙水的水量較小，同時(shí)這也是造成山區(qū)裂隙水資源利用率較低的一個(gè)重要原因。但作為山區(qū)而寶貴的水資源，始終是當(dāng)?shù)厝嗣裆媾c發(fā)展必不可少的資源之一。
2 典型小流域基本概況
典型小流域位于中科院太行山山地生態(tài)試驗(yàn)站的西側(cè)，東經(jīng)114°15′58″，北緯37°52′44″，典型小流域?qū)倩◢徠閹r山地，流域面積0.02625km2，植被是20年生的人工刺槐疏林。坡面坡度在25%～35%之間的占90%左右，平均坡長(zhǎng)為65m，陰坡面上的土層厚度在20～30cm之間的占50%左右，而陽坡面上的土層厚度在0～5cm之間的占90%左右；主溝為人工水平臺(tái)地，土層厚度在1.0m左右，東西走向。典型小流域基巖裂隙比較發(fā)育，多年平均地表徑流系數(shù)較小，而淺層地下潛流在全年的絕大部分時(shí)間都存在。典型小流域潛流屬于裂隙巖體非飽和滲流，其實(shí)質(zhì)是“水在由局部飽和區(qū)域構(gòu)成的連通滲流路徑中的流動(dòng)”。
3 截潛工程及量測(cè)系統(tǒng)
為了研究潛流的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及充分利用有限的水資源，在典型小流域的出口處修建了截流溝和集水池，截流溝和集水池之間用管道連接，同時(shí)為了能讓截流溝所截出的水全部及時(shí)的流入蓄水池，管道的首部緊挨著截流溝的底部，并以5%的坡度鋪設(shè)管道?？荚囌搲?BR> 由于潛水流量較小，一般在1001/h以下，常用量水設(shè)備與方法（水表、堰流法）均不能較準(zhǔn)確對(duì)潛流進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)。經(jīng)過長(zhǎng)期不斷研究與探索，在受數(shù)字（自計(jì)）雨量計(jì)的啟發(fā)的基礎(chǔ)上，大膽地將日本千葉大學(xué)教授新滕靜夫自行研制的“翻斗式”自計(jì)量水系統(tǒng)用于小流域潛流的監(jiān)測(cè)中，從監(jiān)測(cè)手段上避開了通過測(cè)定水位來求得流量的傳統(tǒng)方法，從而避免了水溫對(duì)水位測(cè)定所帶來的影響。該系統(tǒng)主要由“翻斗式”量水器和事件記錄儀（或數(shù)據(jù)采集器）組成；在起初使用事件記錄儀（HOBO）的過程中，由于其內(nèi)存有限（一般為2000次或8000次），只能連續(xù)監(jiān)測(cè)2d左右，不能滿足監(jiān)測(cè)需要，同時(shí)所帶來的工作量也較大，后經(jīng)進(jìn)一步研究，最后將數(shù)據(jù)采集器（CR10X）與“翻斗式”量水器有機(jī)的結(jié)合在一起，便使“翻斗式”自計(jì)量水系統(tǒng)達(dá)到了比較完備的階段。
4 潛流動(dòng)態(tài)變化
4.1潛流日變化
潛流日變化在不同的季節(jié)具有不同的變化情況。在夏季，日變化比較明顯；在冬季，日變化比較平緩；而春季和秋季的日變化介于冬夏之間。典型小流域2000年夏季（六月下旬）和冬季（12月下旬）典型3d的潛流變化情況。可以看出，在夏季，潛流的日變化有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即在每天早晨6：00前后，潛水流量達(dá)到，之后將一直減小，直至下午18：00左右，降低到最低點(diǎn)，早晚潛水流量之比約為1.2∶1；從3d的整體情況看，潛水流量是呈減小趨勢(shì)，以每天的值計(jì)，3d時(shí)間流量減少了21.21/h.根據(jù)以上分析，潛流動(dòng)態(tài)日變化可用一句話來概括，即“夜間（18：00～6：00）逐漸增大、白天（6：00～18：00）逐漸減小的類似正弦曲線的變化趨勢(shì)”；
在冬季，潛流的日變化比較平緩，且無類似正弦曲線的變化趨勢(shì)；而在春季和秋季，潛流的日變化情況介于冬夏之間，春季和秋季的日變化較夏季不同之處主要在于，白天潛水流量減小的階段有所縮短，即早上開始下降的時(shí)間有所后移，而傍晚開始上升的時(shí)間有所提前。
4.2 潛流的年內(nèi)變化
典型小流域1999年6月至2000年6月的一個(gè)水文年內(nèi)，潛水流量的動(dòng)態(tài)變化曲線?？梢钥闯?，①典型小流域潛水流量在一個(gè)水文年間的變化較大，以2月份所測(cè)得的流量（62.41/h），以6月份所測(cè)得的流量最?。?1.041/h）。②在一個(gè)水文年內(nèi)，隨著雨季的到來，潛水流量開始增長(zhǎng)，但這種增長(zhǎng)較降雨稍有滯后，且極不穩(wěn)定，這種增長(zhǎng)將一直持續(xù)到第二年的2月份，而后又逐漸下降至6月份。③在潛流增長(zhǎng)階段的前期（6～11月）由于強(qiáng)烈的植被蒸散，潛流增長(zhǎng)比較緩慢，有時(shí)還表現(xiàn)出忽升忽降的現(xiàn)象；在后期（12～2月）由于植被的蒸散較前期大大減小，從而潛流的增長(zhǎng)比較快。④在潛流下降階段，同樣由于植被蒸散情況的不同，在前期（2～4月）潛流下降較緩慢，而在后期（4-6月）潛流下降較快。
關(guān)鍵詞：典型小流域 潛流 動(dòng)態(tài)變化
1 太行山地下水環(huán)境概況
太行山區(qū)主要以花崗片麻巖為主，另有少量的石灰?guī)r區(qū)，其中花崗片麻巖區(qū)基巖裂隙一般比較發(fā)育。由于地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地貌的不同、造成山區(qū)地下水的資源量在時(shí)空分布與存在形式上均有較大差異，山區(qū)地下水按其不同的存在形式，可分為裂隙水、孔隙水及巖溶水。其中裂隙水主要以裂隙巖體非飽和流的形式存在于花崗片麻巖區(qū)的基巖裂縫中，孔隙水主要以潛流的形式存在于山間河谷區(qū)的砂礫石層中，而巖溶水主要以承壓的形式存在于石灰?guī)r區(qū)的溶洞中。從蓄水構(gòu)造的角度講，3種形式的地下水均需要不漏水的基底、較大的集水面積和能蓄水的含水層。在花崗片麻巖區(qū)一般由于基巖裂隙發(fā)育比較廣泛，因此裂隙水較普遍；但由于缺乏良好的能夠蓄水的含水層，從而造成裂隙水的水量較小，同時(shí)這也是造成山區(qū)裂隙水資源利用率較低的一個(gè)重要原因。但作為山區(qū)而寶貴的水資源，始終是當(dāng)?shù)厝嗣裆媾c發(fā)展必不可少的資源之一。
2 典型小流域基本概況
典型小流域位于中科院太行山山地生態(tài)試驗(yàn)站的西側(cè)，東經(jīng)114°15′58″，北緯37°52′44″，典型小流域?qū)倩◢徠閹r山地，流域面積0.02625km2，植被是20年生的人工刺槐疏林。坡面坡度在25%～35%之間的占90%左右，平均坡長(zhǎng)為65m，陰坡面上的土層厚度在20～30cm之間的占50%左右，而陽坡面上的土層厚度在0～5cm之間的占90%左右；主溝為人工水平臺(tái)地，土層厚度在1.0m左右，東西走向。典型小流域基巖裂隙比較發(fā)育，多年平均地表徑流系數(shù)較小，而淺層地下潛流在全年的絕大部分時(shí)間都存在。典型小流域潛流屬于裂隙巖體非飽和滲流，其實(shí)質(zhì)是“水在由局部飽和區(qū)域構(gòu)成的連通滲流路徑中的流動(dòng)”。
3 截潛工程及量測(cè)系統(tǒng)
為了研究潛流的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及充分利用有限的水資源，在典型小流域的出口處修建了截流溝和集水池，截流溝和集水池之間用管道連接，同時(shí)為了能讓截流溝所截出的水全部及時(shí)的流入蓄水池，管道的首部緊挨著截流溝的底部，并以5%的坡度鋪設(shè)管道?？荚囌搲?BR> 由于潛水流量較小，一般在1001/h以下，常用量水設(shè)備與方法（水表、堰流法）均不能較準(zhǔn)確對(duì)潛流進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)。經(jīng)過長(zhǎng)期不斷研究與探索，在受數(shù)字（自計(jì)）雨量計(jì)的啟發(fā)的基礎(chǔ)上，大膽地將日本千葉大學(xué)教授新滕靜夫自行研制的“翻斗式”自計(jì)量水系統(tǒng)用于小流域潛流的監(jiān)測(cè)中，從監(jiān)測(cè)手段上避開了通過測(cè)定水位來求得流量的傳統(tǒng)方法，從而避免了水溫對(duì)水位測(cè)定所帶來的影響。該系統(tǒng)主要由“翻斗式”量水器和事件記錄儀（或數(shù)據(jù)采集器）組成；在起初使用事件記錄儀（HOBO）的過程中，由于其內(nèi)存有限（一般為2000次或8000次），只能連續(xù)監(jiān)測(cè)2d左右，不能滿足監(jiān)測(cè)需要，同時(shí)所帶來的工作量也較大，后經(jīng)進(jìn)一步研究，最后將數(shù)據(jù)采集器（CR10X）與“翻斗式”量水器有機(jī)的結(jié)合在一起，便使“翻斗式”自計(jì)量水系統(tǒng)達(dá)到了比較完備的階段。
4 潛流動(dòng)態(tài)變化
4.1潛流日變化
潛流日變化在不同的季節(jié)具有不同的變化情況。在夏季，日變化比較明顯；在冬季，日變化比較平緩；而春季和秋季的日變化介于冬夏之間。典型小流域2000年夏季（六月下旬）和冬季（12月下旬）典型3d的潛流變化情況。可以看出，在夏季，潛流的日變化有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即在每天早晨6：00前后，潛水流量達(dá)到，之后將一直減小，直至下午18：00左右，降低到最低點(diǎn)，早晚潛水流量之比約為1.2∶1；從3d的整體情況看，潛水流量是呈減小趨勢(shì)，以每天的值計(jì)，3d時(shí)間流量減少了21.21/h.根據(jù)以上分析，潛流動(dòng)態(tài)日變化可用一句話來概括，即“夜間（18：00～6：00）逐漸增大、白天（6：00～18：00）逐漸減小的類似正弦曲線的變化趨勢(shì)”；
在冬季，潛流的日變化比較平緩，且無類似正弦曲線的變化趨勢(shì)；而在春季和秋季，潛流的日變化情況介于冬夏之間，春季和秋季的日變化較夏季不同之處主要在于，白天潛水流量減小的階段有所縮短，即早上開始下降的時(shí)間有所后移，而傍晚開始上升的時(shí)間有所提前。
4.2 潛流的年內(nèi)變化
典型小流域1999年6月至2000年6月的一個(gè)水文年內(nèi)，潛水流量的動(dòng)態(tài)變化曲線?？梢钥闯?，①典型小流域潛水流量在一個(gè)水文年間的變化較大，以2月份所測(cè)得的流量（62.41/h），以6月份所測(cè)得的流量最?。?1.041/h）。②在一個(gè)水文年內(nèi)，隨著雨季的到來，潛水流量開始增長(zhǎng)，但這種增長(zhǎng)較降雨稍有滯后，且極不穩(wěn)定，這種增長(zhǎng)將一直持續(xù)到第二年的2月份，而后又逐漸下降至6月份。③在潛流增長(zhǎng)階段的前期（6～11月）由于強(qiáng)烈的植被蒸散，潛流增長(zhǎng)比較緩慢，有時(shí)還表現(xiàn)出忽升忽降的現(xiàn)象；在后期（12～2月）由于植被的蒸散較前期大大減小，從而潛流的增長(zhǎng)比較快。④在潛流下降階段，同樣由于植被蒸散情況的不同，在前期（2～4月）潛流下降較緩慢，而在后期（4-6月）潛流下降較快。