塔和班逊，在流域的补给水源(周围山脉的降雨)和
水量流失区域(圣佩德罗河)之间。水泵的地理位置
使得原有的问题更加激化。由于抽取地下水导致了地
表水转移和地表水耗尽，曾经是终年不断的圣佩德罗
河水在一些河段变为了间歇河流。一地下水抽取很可能
导致河岸地区地下水位降低，当前尚存的浅水区域和
植物物种也可能因此而消失。这将导致圣佩德罗河河
岸国家保护区的野生物种栖息地质量严重下降。由地
下水抽取引起的地下水位下降可能导致蓄水层缩小并
带来类似于图森附近的城市地区出现的沉降槽问题。
圣佩德罗河沿岸泛滥平原的农业区以前主要依靠充足
的河流供水，现在则更多地依靠地下水抽取，这加剧
了圣佩德罗河附近的水资源短缺问题。流域内的增长
的人口也促使对水需求的增加，目前只能通过从该区
域的蓄水层抽取更多的地下水来解决这个问题。由于
当地的蓄水层与泛滥平原的蓄水层相连，因此对当地
蓄水层的影响也会转移到河流本身。
    水文模型模拟了水流流程，包括地下水和地表水
的交互作用以及水分蒸腾。与以前的研究不同，水文
模型综合了索诺拉研究区域的数据，为评估圣佩德罗
河上游流域的多解规划提供了更为全面的依据。
    本研究区域已经进行过广泛的研究，要想在本研
究中创建一个新的模型，研究方法的改进是至关重要
的。地理信息系统(GIS)已可以广泛应用于探测地表、
地质、水利资源、山脉前锋补给、河岸土壤水分蒸发、
灌溉农业、水井的位置和河流网络等。地理信息系统
(GIS)的使用促使本研究对研究方法和信息管理进行
了重要的改变。水泵抽水的预测速率被分配到亚利桑
那州有记载的水井地点。以海拔和次流域的平均降水
量为依据，对山脉前锋的补水进行了重要的分配。近
期对土壤水分蒸腾的研究结果被应用于河岸区域。模
型边界向山脉前锋地区扩展，包括了圣佩德罗河上游
流域的墨西哥部分和伯考马里河上游流域的源头(图
9．1)。这些改变使得本次圣佩德罗河上游流域可多解
规划研究的水文评价比以前更为全面。该模型综合利
用了美国地理研究机构(USGS)和半干旱地表空气
规划项目组等机构对该地区进行水文研究所得的*新
结果。
    降雨落在圣佩德罗河流域的上部山区，顺着山谷
蜿蜒而下汇入河水中，渗入山脉底部冲积流域的地下
水系统(图9．2)。渗入水向下经过地区蓄水层的过滤，
通过多孔材料缓缓流经或流进山谷。大部分的水在地
下继续向北流入吉拉河，但是也有一部分向上流入河
 水，形成了基流(河川径流量中由地下水渗透补给河
水的部分)。经过这一过程，普罗米纳斯与查尔斯顿
之间的基流得以大量增加。
    该地区的蓄水层基本上分成两个部分。下层流
域充填沉积地是全流域重要的蓄水地带。这片地带
由夹层之间的沙子和砾石组成，位于不可渗透的基
岩之上(沼泽地结构)。沉积地的厚度不等，河谷边
缘的部分厚达几米，而流域中心的部分几乎超过300
米(1000英尺)。上层流域充填沉积地位于下层流域
充填沉积地之上，深度超过200米(660英尺)。上
层流域充填沉积地在沙子和砾石之间包含着大量的
泥土和淤泥层。
    在含水饱和的地方，上层流域充填沉积地的冲积
扇和下层流域充填沉积地的冲积扇有直接的水文联
系。由于结构上的垂直与水平变化，上下层流域充填
沉积地作为同一个水文单位共同作用(Freethy,1982
年)。地下水被流域充填沉积地内的泥土和淤泥层分
成深水和浅水水流系统(Pool and Coes,1999年)。圣
大卫和班逊地区附近有大型泥土带(圣大卫式结构)
(Gray,1965年)，由大约300米(1000英尺)的泥
土、淤泥和淡水石灰石组成。泥土带厚达100米(330
英尺)，在其上方泛滥平原含三水层粗糙的结晶沉积
物与其下方的地区含水层之间形成了一个弱透水层
(Jahnke,1994年)。人们普遍认为1887年的地震导致
了圣大卫地区沼泽地的消失，改变了泉水的模型，随
之出现了自流水，原有的井水也开始以自流状态出现
(Hadley in Salsa,1999年l ADWR,1991年)。
    泛滥平原冲积层的构成包括松散砂石、沙子种
淤泥，在圣佩德罗河沿岸以及下方形成了一个相对
较浅的长窄型蓄水层。泛滥平原一般在地区蓄水层
和封闭的隔水粘土层之上，*厚的地方有50多米
(165英尺)，而河水直接流过的裸露河床处，厚度
为0。河本身有一个范围不定的嵌入河道，河水借
此流过泛滥平原和河岸森林地区。河水流量是不断
变化的：赫里福到查尔斯顿的河段一般是终年流水
的补给区域；费尔班克到本森北部纽约湾海峡的问
段是间歇性水流；在本森的纽约湾海峡，地质压缩
迫使该地区地下水向上流入泛滥平原；再往下游，
河水基本上都是间歇的，除了在表面或接近表面的
河床处有较短的终年流水段(Huckleberry,1996年)。
    水文模型由一套数学公式组成，以地下水流和河
水基流过程的水文原理为依据。这些公式预测了地下
水水位、储量、河流与蓄水层的交互作用的改变以及
由地下水抽取和地表水转移导致的基流改变。
    水文模型的创建分为两个阶段。首先，制订地下
水系统的概念模型。概念模型详细界定了地下水系统
的地质边界、分层、河流位置及转移位置、河岸区、
农业区、山脉前峰补水分布区域和水井的位置。
    概念模型使用了GIS软件，在本案例中，通过
ArcView(ESRI，Redlands，Calif．)来观察和创建点、
线和多边形。这些图形是物理实体的空间表示，例如
水井点、线形河流段、河岸区和农业区。将这些图形
连起来并赋之于属性特征(例如水井抽水率，河流量

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