滄州淺層地下水預測預報研究

郭洪起

(河北省滄州水文水資源勘測局，河北 滄州 061000)

1 研究區概況

水是實現經濟社會可持續發展的重要戰略性資源，地下水資源作為水資源的重要組成部分，不僅彌補了地表水資源時空分布不均勻引起的區域供水不足，同時也支撐了生態環境的和諧。淺層地下水一方面為國民經濟發展和人民生活水平提高提供了水源保證，做出了巨大貢獻，據統計，2000年全國總供水量5 621億 m3，其中淺層地下水源供水量1 104億 m3，占總供水量的19.6%。地下水是北方地區的重要供水水源，其中河北省地下水源供水量占總供水量的75%以上。目前，地下水已成為400多個建制市的供水水源，在我國北方農村地區，地下水也是主要供水水源，地下水灌溉面積占全國耕地面積的40%。另一方面由于無序開采，造成地下水嚴重超采，引發了地下水位持續下降及其一系列的水環境問題。據統計，目前全國地下水超采區共有164片，超采區總面積18.13萬 km2，其中河北省超采面積最大，達6 6973 km2，占該省平原區面積的 91.6%，而滄州地區又是超采區的重中之重。

研究區面積約3 000 km2，水文地質屬子牙河古河道帶孔隙水有咸水次亞系統小區，地下水徑流方向與地形一致，呈西南——東北向，2010年淺層地下水平均埋深10.91 m。淺層地下水主要貯存于第四系含水層中，主要接受降水入滲和側向徑流補給，淺層地下水排泄以人工開采和側向流出為主。

研究區內，共有20處雨量站、9處淺層地下水監測站。受農業用水特點影響，淺層地下水年內動態變化特征主要受降水及作物生長需水和灌溉規律影響較大，從3月份小麥春灌開始，淺層地下水埋深逐漸增大，至6月份達到最大;隨著汛期的到來，用水量減少，受降水入滲補給量增加，淺層地下水埋深逐漸減小，至3月份達到最小。研究區淺層地下水埋深年內變化趨勢見圖1。

研究區1996－2003年平均埋深總體呈增大趨勢主要是受垣城南漏斗區的影響，導致該區淺層地下水開采量與徑流量大于補給量，2003年后由于政府關停自備井及其他一些保護淺層地下水措施的實施，使得該區淺層地下水埋深呈現一個較為平穩的趨勢。研究區內淺層地下水埋深年際變化趨勢見圖2。

圖1 研究區淺層地下水埋深年內變化趨勢圖

圖2 研究區淺層地下水埋深年際變化趨勢圖

2 研究方案

降雨通過在土壤中的入滲到達淺層地下水面，由于滲流的速度比較緩慢，降雨對淺層地下水位影響的滯后時間相對較長。在華北平原，淺層地下水埋深小于10 m時，雨后2～3天后淺層地下水位會有反應;淺層地下水埋深超過20 m時，半年內的降雨對淺層地下水位的變化都有影響。

研究區域內大部分雨量集中在6－9月，7－10月的淺層地下水位變化趨勢受降雨影響比較明顯，降雨量與淺層地下水位變化值的相關關系較好，相關系數較大;其它月份因降水稀少淺層地下水的補給量不大或開采量較大，而導致降水與淺層地下水埋深變化的關系不好。

2.1 研究區11－6月份淺層地下水埋深變化的預測方案

每年的11－5月由于降水量稀少，淺層地下水位的月變幅與降水量幾乎沒有什么關系，而6月份雖有一定量的降水，但由于農灌用水頻繁，故研究區內11－6月這個時間段的淺層地下水變幅主要受開采量的影響。由于淺層地下水的開采量統計數據精確度較差，因此采用各月歷年區域淺層地下水平均變化幅度預測，即:

各月歷年區域平均地下水位變幅見表1

表1 枯季各月多年平均地下水位月變幅

2.2 研究區7～10月份淺層地下水埋深變化的預測方案

建立區域面平均降雨量與區域面平均月地下水位變幅的相關圖，區域面平均月地下水位變幅采用當月26日區域面平均埋深減去上月同日區域面平均埋深值。

在建立相關關系時，首先需要確定用什么時間段，然后對時間段內區域面平均雨量與區域面平均月地下水位變幅建立關系，為此進行區域面平均月降雨量與區域面平均月地下水埋深變幅的相關分析，即:

式中:R為相關關系精度;P為合計雨量(mm);ΔH為本月末－相關月末歷年區域平均埋深變幅(m)。

通過相關分析計算得出:6月、7月區域面平均雨量合計值與6－7月區域面平均地下水位變幅(7月底與6月底數據之差，以下同)，6－8月區域面平均雨量合計值與6－8月區域面平均地下水位變幅，7－9月區域面平均雨量合計值與6－9月區域面平均地下水位變幅，9月、10月區域面平均雨量合計值與9－10月區域面平均地下水位變幅，相關程度最好。因此采用上述關系建立相關圖，計算得出其相關精度。

3 結語

本次工作主要針對河北省子牙河古河道帶孔隙水有咸水次亞系統小區地下水預測預報進行了研究，該區系平原淺層地下水超采區，以農業開采為主，大氣降水、側向補給為主要補給項，地下水開采為主要排泄項，總體來看地下水位受降水、開采量影響較大。

以相關分析法對研究區內地下水預測預報進行了研究，通過本次研究得出:

(1)11－6月份采用各月歷年區域地下水平均變化幅度預測，其中1月份平均誤差較大為0.60;4月份平均誤差最小為 0.04，詳見表 2。

表2 枯季各月平均誤差

(2)7－10月份采用降雨－地下水位相關分析法，其中6－7月合計降雨量與7月末－6月末地下水變幅相關關系精度為0.85(去掉2005年和2009年兩個異常值后所得)，6－8月合計降雨量與8月末－6月末地下水變幅相關關系精度為0.84，6－9月合計降雨量與9月末 －6月末地下水變幅相關關系精度為0.89，9－10月合計降雨量與10月末 －9月末地下水變幅相關關系精度最高為0.93。