渭南市降水量對地下水埋深的影響分析

劉曉麗 劉明選

（渭南市地下水工作隊 陜西 渭南 714000）

1 渭南市概況

1.1 地理位置

渭南市位于關中平原東部，黃河中游。地處東經 108°58′～110°38′，北緯 34°13′～35°52′之間。東瀕黃河與山西、河南相望；南倚秦嶺與商洛地區毗鄰；西鄰西安、咸陽兩市；北靠子午嶺、黃龍山與銅川、延安接壤。

1.2 水文、地形地貌

渭南市處于秦嶺東西構造帶的東部與祁呂賀山字型構造的前弧東翼以及新華夏構造體系第三沉積帶的復合部位，形成南北隆起中部拗陷的大地構造骨架，市內自太古界至新生界地層均有分布，發育齊全。由于地質構造格局決定，形成了以渭河為軸線，渭河平原向南、北山地呈梯級上升的大中尺度槽谷形地貌特點。最低一級為渭河沖積平原，地勢由西向東緩降，地面平坦，海拔400m～330m。平原外側為黃土高塬，地勢上升，塬面微斜，海拔500m～950m左右，間有河谷切割，塬面基本完整。南北山麓地帶為山前洪積扇裙或山麓坡積傾斜臺塬，地面傾斜，河谷發育，溝口洪積堆各處海拔高程不一。南北邊緣為石質山地，南部是秦嶺太華山段，為一構造剝蝕低中山，海拔1000m～2300m之間，最高峰草鏈嶺2645m；北部為構造剝蝕低山，是黃龍山的東南延伸部分，習稱北山，海拔800m～1500m，最高峰大嶺海拔1783m。具有大陸性季風氣候的一般特點，屬半干旱氣候，且時空分布差異很大。全市多年平均降水量506.84mm，降水大多集中在6、7、8、9四個月份，降雨在時空分配上極不均勻，冬春少雨，夏秋多雨；從區域上看，南、北部降雨量多，中部少，總體趨勢呈馬鞍型。地下水的補給來源主要為大氣降水地表水入滲及灌溉回歸入滲，地下水的流向與地形的傾斜方向基本一致，即由南北向渭河，由河谷上游向下游方向運動，最后排泄于河流溝谷之中。

1.3 監測井網

渭南市地下水監測井網以水位基本監測井為主，監測對象主要為潛水。渭南市總土地面積13134km2，根據地下水的分布特征及地下水類型、補給、徑流、排泄條件、化學特征等，將全市地下水分為六個水文地質單元，由北向南依次為：黃龍山山地區、渭北黃土臺塬丘陵溝壑區、渭北黃土臺塬區、渭河平原階地區、渭河南黃土臺塬區、秦嶺山地區。由于黃龍山山地區和秦嶺山地區屬基巖山區，含水層多屬巖裂隙水，基本屬于非開采區，未設地下水監測站，監測井網在其余四個區進行布設。監測井控制面積10451 km2,占總土地面積的79.57%。為了分析區域的地下水動態成因，本文選擇了渭南市1985年到2013年的地下水埋深與降水量資料進行分析。

2 渭南市歷年地下水位降深與年降水量變化情況

根據地下水監測規范（SL183-2005）4.3.2規定，地下水水位監測的統測時間為每年的汛前、汛未、和年末，年末水位監測定于每年的12月26日，由于年末水位受降水補給、開采量影響比較小，監測到的值最具有代表性，所以本文采用渭南市歷年12月26日的數據，作為地下水位平均埋深的基礎資料進行分析。用上年的年末值減去當年的年末值，計算出地下水位埋深年際變幅值，與年降水量繪制渭南市地下水位年降深與年降水量過程線圖。如圖1。

從圖1可以看出：渭南市地下水位年降深與年降水量過程線變化趨勢基本一致，年降水量大的年份，地下水位上升，年降水量小的年份，地下水位下降，1988、1996、1998、2003、2011年降水量出現豐水年時，地下水位也隨之向上波動。1995、1997、2001、2005、2013 年降水量為枯水年時，地下水位也不斷下降，可見降水量出現豐枯變化時，地下水位也隨之產生高低變化，因此降水量與水位變化有一定關系。從圖1中還可以看出有個別年份，降水量雖然變化不大，但地下水位埋深，深度變深的現象，這主要是因為89年至91年，本區進行“蒲富三十萬畝純井灌區”機井測試挖潛改造，測改機井3382眼，地下水的取水量猛然增大，導致地下水位急速下降，雖然本文采用12月26日靜水位統測數據，但是由于地下水位恢復是一個緩慢的過程，開采量過大時就會出現這一現象。

圖1 渭南市地下水位年降深與降水量過程線圖

分區年份降水量變幅1986-0.1-214.9-1.34-203.1 0.13-233.5 0.05-243.5-0.22-235.3 1987-0.29 266.26-0.25 246.37 0.32 214.15 1.06 266.65 0.08 248.15 1988-0.2 12.1 0.51 4.52 0.34 123.65 0.2 71.97 0.22 73.23 1989-0.06-180.7-0.41-216.8 0.25-132.3 0.03-86.3-0.02-143 1990-0.51 3-0.63 21.5-0.21-28.82-0.2-61.12-0.26-28.09 1991-0.14 28-1.35 48.57-0.3-19.27-0.25-31.42-0.4-7.36 1992 0.26-15.34-0.58-66.45 0.13 20.85 0.27 2.95 0.09 22.57 1993-0.13-4.52-0.69 77.57 0.1-38.62 1.71-30.72 0.02-40.57 1994 0.04 43.32-0.39 16.32-0.51-4.62-1.81-1.35-0.33 17.03 1995-0.98-191.7-1.61-247.5-0.18-36.4-0.03-8.55-0.6-93.96 1996 0.89 328.26 0.97 397.32-0.04 213.47-0.01 178.12 0.08 258.57 1997-1.7-380.3-1.6-412.1-0.38-327.4 0.01-302.8-0.56-350.6 1998 0.56 334.7 0.01 345.7 0.02 305.25 0 277.57 0.01 320.79 1999 0.31-15.18 0.58-1.67-0.04-81.3 0.02-46.52 0.22-46.24 2000-0.22-116.7-1.02-100-0.18-90.45 0.05-84.4-0.32-102.2 2001-0.37-135.4-0.31-180.7-0.05-49.4 0.65-85.32-0.55-105.7 2002-0.06 90.66-0.35 84.25-0.08 51.12-0.02 63.77-0.33 85.47 2003 1.14 431.88 1.3 458.4 0.31 451-0.01 449.07 0.59 432.75 2004-0.2-436.1-1.29-419.4-0.33-447.7 0.01-431.6 0.04-432.2 2005 1.14 78.5 0.56 70.07-0.75 21.27 0.01 76.82-0.38 65.85 2006-0.02-37.14-0.11-34.05 0.11 55.7 0.01 31.37-0.09-2.32 2007-0.16 59.42-0.73 62.35-0.1 38.22 0 0-0.17 35.77 2008-0.13-132.1-0.14-165.7-0.41-167.8 0-170.6-0.23-153.8 2009 0.25 167.6 0.26 219.85-0.35 84.37-0.11 73.32-0.05 129.38 2010 0.16 90.46 0.26 103.15 0.11 68.07 0 106.27 0.10 85.11 2011 0.67 47.24 0.19-25.25 0.26 139.6 0.01 125.62 0.32 104.82 2012-0.7-302-0.15-282.1-0.01-269.7 0-283.2-0.11-311.6 2013-0.37 7.16-0.26-5.55-0.63 1.17 0 20.37-0.63 17.44渭河平塬區 渭河南臺塬區 渭北臺塬區 渭北溝壑區 渭南區水位變幅降水量變幅水位變幅降水量變幅水位變幅降水量變幅水位變幅降水量變幅水位變幅

圖2 全市降水量變幅與埋深變幅趨勢圖

3 地下水位埋深年際變幅與降水量年際變幅的關系

根據渭南市渭北黃土臺塬丘陵溝壑區、渭北黃土臺塬區、渭河平原階地區、渭河南黃土臺塬區地下水動態觀測資料進行分析。地下水埋深變幅計算方式同上，計算出的地下水位年際變幅為正值，地下水位上升，反之下降，降水量變幅采用當年降水量減去上年降水量計算得出，計算結果為正，降水量較去年增大，反之減少。計算結果如下表所示：

根據計算出的地下水位埋深年際變幅與降水量的年際變幅值，繪制降水量變幅與埋深變幅散點圖，并增加趨勢線，從下面的圖2-圖6中均可看出，地下水位埋深與降水量的年際變幅值成正比變動關系，降水量年際變幅為負值時，地下水位埋深年際變幅也為負值，反之為正值。也就是說，年降水量較上年增大，地下水位上升，減小時地下水位下降，進一步證明，降水量出現豐枯變化時，地下水位也隨之產生高低變化。圖中有個別點落在二、四象限，出現降水量年際變幅增大或減少，而地下水位埋深年際變幅減小或增大的反比關系，是受開采量增大或減少及地下水埋藏深度和地下水位補給滯后等因素造成的。

相關分析是對兩個對等的經濟數列，用概率統計知識測定一個反映它們之間變動的聯系程度和聯系方向的抽象化數值，即相關系數。本文運用渭南市28年的地下水位埋深數據，分析了渭南市渭北丘陵溝壑區、渭北黃土臺塬區、渭河平原區、渭河南臺塬區，歷年地下水位埋深與降水量之間的相關關系，運用相關系數計算公式：

式中：x為降水量變幅

x為降水量平均變幅

y為地下水位埋深變幅

y為地下水位埋深平均變幅

r為相關系數

r值越接近1，表示兩變量直線相關的程度越高，越接近零，則相關程度越低。通過計算得出相關系數如下表所示：

圖3 溝壑區降水量變幅與埋深變幅趨勢圖

圖4 渭北臺塬區降水量變幅與埋深變幅趨勢圖

圖5 平塬區降水量變幅與埋深變幅趨勢圖

圖6 渭河南臺塬區降水量變幅與埋深變幅趨勢圖

渭南地區相關系數統計表

從統計表看，淺層地下水的埋藏深度與相關系數成反比關系，地下水埋深越大，相關系數越小。各分區的相關系數由小到大依次為：渭河平原區地下水位平均埋深最淺，在0m～8m之間，相關系數為0.70，渭河南臺塬區地下水位平均埋深為8m～20m，相關系數為0.68，渭北黃土臺塬區地下水位平均埋深為20m～60m，相關系數為0.37，渭北丘陵溝壑區的地下水位平均埋深最大，為60m～100m，相關系數為0.06。說明地下水位埋深越淺，與降水量的關系越密切。

4 地下水埋深年際變幅與降水量年際變幅相關系數不同的原因分析

如果地下水埋深與降水量有著密切的關系，那么相關系數就應接近于1，但通過計算得出的相關系數并不理想，出現這一現象的原因有：（1）降水對地下水的入滲補給有滯后性，因而降水量的變化和地下水水位埋深的變化具有不同步性。（2）降水量的大小不同，對地下水的補給也不同，比如，降水為大暴雨，則形成地下徑流的水量遠比下雨入滲補給的水量大，從而對地下水埋深的影響也不同。這部分量本文并未剔除。（3）開采量是影響地下水埋深變化的最直接因素，但由于資料有限，本文未能考慮開采量因素的影響，因此出現了個別現象的異常。（4）由于本區選用的觀測點存在多層取水現象，所以補給條件不同，相關系數也有所變化。

5 結語

通過對渭南地區地下水埋深與降水量之間的關系分析，得出以下結論：一是，地下水位變化趨勢與降水量變化趨勢基本一致，降水量大，水位則高，反之則低，年降水量出現豐枯變化時，地下水位也隨之產生高低變化，因此地下水埋深與降水量具有一定的關系。二是，淺層地下水的埋藏深度與相關系數成反比關系，地下水位埋深越淺，相關系數越大，與降水量的影響越大，反之越小。渭河平塬區的地下水平均埋深為0m～8m，相關系數最大，為0.70，渭北丘陵溝壑區，由于潛水埋深較深，相關系數僅為0.06。三是由于降水量不是影響潛水埋深的唯一因素，潛水埋深還與地下水的開采量、水文地質，地形地貌等因素有關。因此如果要在本區進行水位預測，只用降水量進行水位預測是不全面的。由于資料有限，本文沒有考慮這些因素的影響，所以要摸清潛水位的變化情況，還要做更深入的研究。以上研究可為城市雨水資源化利用中，合理確定雨水下滲量，及地下水的補、排水提供一定的依據。陜西水利