懷寧縣淺層地下水位變化規(guī)律統(tǒng)計及成因分析

謝志峰

（安徽省安慶水文水資源局,安徽 安慶 246003）

地下水水位變化規(guī)律分析,為合理利用水資源提供重要技術(shù)支撐。影響其變化的要素在具體的區(qū)域表現(xiàn)為一種水文要素或多種要素綜合影響所致。現(xiàn)有資料分析顯示,影響孔隙潛水地下水水位變化的最敏感的致變因子是降水要素。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置

懷寧縣隸屬于安徽省安慶市,地處安徽省西南部,長江下游北岸,大別山南麓前言,東靠安慶市,西鄰潛山市,南連望江,北接桐城[1]。總面積1276 km2,全縣人口約49.7 萬人。

1.2 水文、氣象

懷寧縣屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候,四季分明,溫暖濕潤,年平均風(fēng)速3.2 m/s,最大風(fēng)速19.7 m/s,常年主導(dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)（NE）[2]。年平均雨量1315 mm,該地區(qū)全年降雨主要集中在4月～7月,約占全年的60%,10年一遇最大24 h 降水量214.7 mm。多年平均氣溫16.5℃,日最高氣溫40.21℃,日最低氣溫-12.5℃。7-8月為高溫季節(jié),1-2月較為寒冷。全年≥10℃積溫為5184.4℃；年平均相對濕度76%；無霜期215 d；年平均日照時數(shù)2105 h,常年太陽輻射總量為117.2 kcal/（cm2·a）。

2 地下水水位變化規(guī)律統(tǒng)計分析

通過對石牌站2018年～2021年地下水水位樣本分析顯示,該站最大地下水埋深2.96 m,發(fā)生于2019年10月29日,最小地下水埋深0.91 m,發(fā)生于2020年7月9日；地下水埋深變化總幅度為2.01 m,多年地下水埋深均值為1.83 m,年內(nèi)地下水埋深分布出現(xiàn)內(nèi)凹形分布[3]。其最低凹點主要分布時間主汛期6月～7月,最高和較高凹點主要分布與汛前1月～2月和汛后10月～11月,石牌站豐、平、枯年地下水埋深曲線見圖1。

圖1 石牌站豐、平、枯年埋深曲線圖

3 地下水位變化成因分析

3.1年際地下水位與降雨量關(guān)系

由圖2可以看出淺層地下水位和降水量有著密切的關(guān)系,基本上是豐水年地下水位上升,枯水年地下水位下降[4]。

圖2 歷年地下水水位與降水量關(guān)系圖

3.2年內(nèi)地下水位與降水量關(guān)系

以2019年（枯水年）、2020年（豐水年）、2021年（平水年）典型年降水量與石牌站同年地下水埋深資料作為典型年進(jìn)行分析[5]。

枯水年降雨量和地下水埋深變化曲線圖（圖3）分析顯示,該站地下水埋深數(shù)值分布區(qū)間為（1.18 m,2.96 m）,年變幅為1.78 m,全年降雨量為1194.6 mm,降雨量總體分布趨勢呈現(xiàn)從低到高再到低趨勢,降雨月極大值出現(xiàn)在該年度5月份,地下水埋深圖形總體趨勢呈波浪遞增趨勢,其中位于11月～12月區(qū)間段曲線分布呈現(xiàn)翹尾現(xiàn)象。其枯水年降水峰谷和地下水埋深峰頂呈現(xiàn)對應(yīng)關(guān)系。

圖3 枯水年典型井埋深變化曲線圖

豐水年降雨量和地下水埋深變化曲線圖（圖4）分析顯示,該站地下水埋深數(shù)值分布區(qū)間為（0.91 m,2.80 m）,年變幅為1.89 m,全年降雨量為2065.1 mm,地下水埋深由于受降水充沛的影響,圖形近似與反拋物線形狀,當(dāng)降水量月極值出現(xiàn)時,地下水埋深出現(xiàn)峰谷低值。

圖4 豐水年典型井埋深變化曲線圖

平水年降雨量和地下水埋深變化曲線圖（圖5）分析顯示,該站地下水埋深數(shù)值分布區(qū)間為（1.22 m,2.30 m）,年變幅為1.08 m,全年降雨量為1409.0 mm,其平水年典型井埋深曲線和豐水年圖形趨勢基本一致[5]。

圖5 平水年典型井埋深變化曲線圖

以上典型年地下水埋深觀測井石牌站資料分析顯示：地下水位、地下水埋深、降雨量要素之間呈現(xiàn)一定的關(guān)系,圖形近似于反拋物線形狀,當(dāng)降水量月極值出現(xiàn)時,地下水埋深出現(xiàn)峰谷低值。地下水埋深峰谷低值均發(fā)生于7月。

3.3 典型年地下水水位變化規(guī)律與土壤墑情關(guān)系分析

為進(jìn)一步分析地下水水位變化規(guī)律,同步收集石牌土壤墑情監(jiān)測站土壤含水量數(shù)據(jù)（采樣位置10 cm、40 cm）并點繪成圖,以枯水年、豐水年、平水年作為分析時間段。

3.3.1 枯水年地下水位和土壤墑情關(guān)系

枯水年地下水位和土壤墑情關(guān)系圖（圖6）分析顯示,該站地下水水位數(shù)值分布區(qū)間為（9.98 m,11.76 m）,土壤含水量數(shù)值分布區(qū)間為（9.6%,33.7%）,2 個水文要素的數(shù)值總體分布趨勢當(dāng)時間段在1月～10月時候呈現(xiàn)從高到低,10 cm、40 cm采樣處土壤含水量在11月～12月曲線分布呈現(xiàn)翹尾現(xiàn)象。這與這2 個月非汛期蒸發(fā)增大及工農(nóng)業(yè)用水增多有一定的關(guān)系。同時10 cm、40 cm 采樣處的土壤含水量由于采樣位置的不同,在時間段3月～5月,40 cm 土壤含水量分布曲線較10 cm出現(xiàn)屈平現(xiàn)象,這主要是土壤含水量受采樣位置深度的影響,采樣越離地面近,其數(shù)值波動就越大,相反,采樣數(shù)值離地面越深,其土壤含水量數(shù)據(jù)受地面影響要素就越小。其圖像分布波動幅度就越平緩。

圖6 枯水年地下水位與10cm、40cm 土壤墑情關(guān)系圖

3.3.2 豐水年地下水位和土壤墑情關(guān)系

豐水年地下水位和土壤墑情關(guān)系圖（圖7）分析顯示,該站地下水水位數(shù)值分布區(qū)間為（10.14 m,12.03 m）,土壤含水量數(shù)值分布區(qū)間為（11.3%,33.3%）,2 個水文要素的數(shù)值總體分布為：當(dāng)時間段在1月～10月呈現(xiàn)從低到高再到低的分布趨勢,10 cm、40 cm 采樣處土壤含水量在11月～12月曲線分布呈現(xiàn)壓尾現(xiàn)象。地下水水位分布趨勢和土壤含水量分布趨勢基本接近[6]。40 cm 采樣位置處土壤含水量分布趨勢呈現(xiàn)波浪形。這主要是豐水年土壤含水量增大。深層土壤含水量采樣數(shù)值波動幅度較淺層土壤含水量波動幅度增大導(dǎo)致,圖6、圖7綜合分析顯示,土壤含水量和地下水位變化趨勢均受當(dāng)年降水強弱的影響。

圖7 豐水年地下水位與10 cm、40 cm 土壤墑情關(guān)系圖

3.3.3 豐水年地下水位和土壤墑情關(guān)系

平水年地下水位和土壤墑情關(guān)系圖（圖8）分析顯示,該站地下水水位數(shù)值收斂區(qū)間為（10.64 m,11.72 m）,土壤含水量數(shù)值收斂區(qū)間為（12.8%,35.8%）,地下水水位呈現(xiàn)低到高再到低單峰分布,10 cm、40 cm 采樣處土壤含水量曲線分布呈現(xiàn)接近于平緩曲線分布。

4 結(jié)論

通過對豐、平、枯典型年地下水位、降雨及墑情變化關(guān)系分析,石牌站地下水位最小埋深0.91 m,發(fā)生在豐水年的7月9日,最大埋深2.96 m,發(fā)生在枯水年的10月29日,最大變幅出現(xiàn)在豐水年,上升1.89 m。最小土壤含水率9.6%,發(fā)生在2019年11月,最大土壤含水率35.8%,發(fā)生在2021年6月。地下水和降水關(guān)系分析顯示,降水量大時土壤含水補給充分,地下水水位增高,相反則地下水水位降低。地下水水位和降水成正比關(guān)系。而地下水水位和埋深成反比關(guān)系,降雨增大埋深則減小。

由于地下水埋深的影響,一旦地下水受到污染則很難得到恢復(fù),基于此建議要建立健全地下水資源保護(hù)的法律法規(guī),從而發(fā)揮地下水資源應(yīng)有的作用,為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展提供可靠的水源保障。