自流井是一種常見的水文地質(zhì)現(xiàn)象，通常認為成因是承壓含水層的水頭高出地表，即受“地質(zhì)控制”。近幾十年的研究表明，在潛水盆地中，受隨地形起伏的潛水面控制，排泄區(qū)的深層地下水水頭也可以高出地表，從而發(fā)育自流井，即自流井受“地形控制”[Freeze and Cherry,]。在野外調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，自流區(qū)的分布范圍及自流井的水頭存在明顯的季節(jié)性變化。然而，人們對潛水盆地自流區(qū)分布規(guī)律的認識還一直處于定性階段，一直缺少自流區(qū)分布范圍與地形起伏、潛水面起伏及潛水含水層滲透結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的定量認識。

　　針對該問題，中國地質(zhì)大學(北京)博士生王俊智在導師萬力教授、蔣小偉副教授的指導下引入潛水面“相對起伏”因子(潛水面高程與地面高程的比值)，建立了盆地地形起伏與潛水面分布的定量關(guān)系，并定義了自流水頭的概念，推導得到了滲透性隨深度衰減及各向異性條件下盆地自流水頭空間分布的解析表達式，定量研究了盆地自流狀況與盆地深寬比，潛水面“相對起伏”因子和滲透系數(shù)的各向異性比和隨深度衰減系數(shù)的關(guān)系。

　　研究表明，河谷附近自流水頭大于0，為自流區(qū)，而分水嶺附近自流水頭小于0，為非自流區(qū)，自流水頭等于0的等值線為自流區(qū)和非自流區(qū)的分界線。在潛水面“相對起伏”因子等于1，即潛水面與地形完全重合的理想情況下，自流區(qū)與非自流區(qū)各占一半，分別對應排泄區(qū)和補給區(qū);在潛水面“相對起伏”因子小于1的普遍情況下，自流區(qū)范圍小于排泄區(qū)，存在排泄區(qū)淺層為非自流區(qū)而深層為自流區(qū)的現(xiàn)象，離河谷越遠，自流區(qū)的臨界深度越大;隨著潛水面“相對起伏”因子的減小，自流水頭及自流區(qū)范圍都顯著減小。此外，隨著滲透性隨深度衰減系數(shù)的增大，補給區(qū)不同深度的自流水頭減小，補給區(qū)不同深度的自流水頭增大，自流區(qū)的臨界深度增大;隨著各向異性的增大，補給區(qū)不同深度的自流水頭增大，補給區(qū)不同深度的自流水頭減小，自流區(qū)的臨界深度減小。

　　上述成果發(fā)表于國際著名水資源期刊《Water Resources Research》上：Wang, JZ., Jiang, XW., Wan, L., Wörman, A., Wang, H., Wang, X.-S., Li, H., 2015. An analytical study on artesian flow conditions in unconfined-aquifer drainage basins. Water Resour Res, 51(10): 8658-8667. [IF=3.549]