利用動態分析法分析降水入滲補給系數的變化規律

姚建

（遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115000）

科技成果

利用動態分析法分析降水入滲補給系數的變化規律

姚建

（遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115000）

降水是區域水資源最主要的補給來源。在水文水資源評價特別是地下水資源的評價中，降水入滲補給量是一個非常重要的補給量，以至于在山丘區，其地下水資源量就是降水入滲補給量。降水入滲補給系數是計算降水入滲補給量的關鍵參數。文章利用動態分析法對降水入滲補給系數的變化規律作了一些探討。

降水入滲補給系數；動態分析法；規律

1 關于降水入滲補給的概念

1.1 降水入滲補給量

降水通過地面進入土中的那部分水量，即下滲的水量，首先在土壤吸力作用下被土壤顆粒吸附保持，成為土壤持水量的一部分，其中一些還要以蒸散發形式返回大氣，剩余的部分水量才可成為自由水補給到地下水中，即為降水入滲補給量。

1.2 降水入滲補給系數

降水入滲補給系數（α）是指降水入滲補給量（pr）與相應降水量（p）的比值，即：α＝pr／p。降水入滲補給系數的變化范圍在0～1。由于降水入滲補給量Pr取決于某一時段內總雨量、雨日、雨強、包氣帶的巖性及降水前該帶的含水量、地下水埋深和下墊面及氣候因素，因此 α值是隨時間和空間變化的。不同地區具有不同的 α值，即使同一地區，不同時段 α，值也不盡相同。

因此，可根據不同的計算時段，確定相應的降水入滲補給系數［1］。

2 動態分析法

2.1 動態分析法的概念

動態分析法是在地下水水平排泄微弱的平原地區，降水后補給潛水的水量引起地下水位上升。利用人工觀測、地下水自記水位計或其他儀器能準確測得降水后地下水位上升幅度 Δh。Δh和水位變動帶給水度μ值的乘積大致等于降水入滲補給量，即 Pr＝μΔh，將它除以同期的降水量即得α值。當計算時段內有數次降水，則將每次降水引起的地下水位上升幅度相加，再乘以給水度，除以該時段的總降水量，得到該時段的降水入滲補給系數。

2.2 代表區域降水入滲補給系數的分析計算

文章選擇了營口地區地下水埋藏較深的地下水監測站歸北站以及地下水埋藏較淺的地下水監測站蘭東站，采用兩站2004—2013年10 a期間地下水水位動態資料，利用動態資料分析法，對該值進行了計算。

降水入滲補給系數計算公式為：

式中：α年為年均降水入滲補給系數（無因次）；Σ△h次為年內各次降水引起的地下水水位升幅的總和，mm；P年為年降水量，mm。

2.2.1 歸北站區域計算結果

歸北站 2004—2013年歷年年內地下水位升幅總和見表 1。

區域歷年降水采用歸南雨量站 2004—2013年降水觀測資料見表2。

根據《中華人民共和國區域水文地質普查報告》（蓋縣幅、歸州幅1∶20萬）以及實地調查收集到的資料等確定給水度 μ為0.12。

運用公式（1）計算歸北站區域歷年降水入滲補給系數，計算結果見表3。

2.2.2 蘭東站區域計算結果

蘭東站 2004—2013年歷年年內地下水位升幅總和見表4。

區域歷年降水采用歸南雨量站 2004—2013年降水觀測資料見表5。

根據《中華人民共和國區域水文地質普查報告》（蓋縣幅、歸州幅1∶20萬）以及實地調查收集到的資料等確定給水度 μ為0.12。

運用公式（1）計算蘭東站區域歷年降水入滲補給系數，計算結果見表6。

表1 歸北站歷年年內地下水位升幅總和情況表 mm

表2 區域歷年年降水量情況表 mm

表3 歸北站區域歷年年平均降水入滲補給系數表

表4 蘭東站歷年年內地下水位升幅總和情況表 mm

表5 區域歷年年降水量情況表 mm

表6 蘭東站區域歷年年平均降水入滲補給系數表

3 成果分析

3.1 降水入滲補給系數與降水量的關系

歸北站代表區域和蘭東站代表區域歷年年平均降水入滲補給系數與歷年降水量關系圖見圖 1、圖 2所示。

圖1 歸北站代表區域降水量 ～降水入滲補給系數關系圖

圖2 蘭東站代表區域降水量 ～降水入滲補給系數關系圖

從圖1、圖2可以看出，降水入滲補給系數總體上有隨降水量增大而變大的趨勢。但是這種趨勢不是很絕對，有時不是很明顯甚至會出現相反的趨勢。

分析其原因主要是因為影響降水入滲補給系數的因素較多，不單是降水量一個因素。同樣的降水量，當降水歷時、降水強度、土壤前期含水率、下墊面條件（地形、地貌、植被等）不同時，降水入滲補給系數會出現較大的差別。比如隨著水保措施的不斷實施，水的垂向運動加強而橫向運動減弱，造成降水入滲增多，這就會出現蘭東站區域較小的降水量卻有著較大降水入滲補給系數的現象［2］。

3.2 降水入滲補給系數與地下水埋深的關系

通過統計計算，歸北站區域2004—2013年平均地下水埋深為7.7 m，蘭東站為3.2 m。

歸北站的地下水埋深為蘭東站的兩倍多。從表3、表6中可以得知歸北站區域的降水入滲補給系數明顯比蘭東站區域的要小。埋深小降水易蓄滿形成地面徑流，使入滲量減小，所以存在一個最佳埋深范圍，此數值大約為3 m左右。在此埋深范圍內入滲補給量最大。當埋深大于最佳埋深范圍時，隨著地下水埋深的增大，有更多的降水消耗于包氣帶，從而降水入滲補給系數會隨著地下水埋深的增加而減小。

4 存在問題

主要存在以下3點問題：

1）在用動態分析法計算年平均降水入滲補給系數時，由于受地下水資料限制，采用的是5 d人工觀測井資料，這樣難免會產生漏測地下水位峰谷值而使計算出來的地下水入滲補給系數比實際值要偏小。

2）文中所選用的兩個地下水代表站為人工觀測井，觀測井并不是專業觀測井，會受到一定的地下水開采的影響，這樣有可能會使計算出來的區域降水入滲補給系數偏大。

3）兩個代表站區域所處的位置為山前平原，地下水側向徑流比較強，造成地下水位抬升的因素并不完全是降水入滲補給，文中都將其歸于降水入滲補給，所以會使計算出的降水入滲補給系數偏大。

［1］李金柱.降水入滲補給系數綜合分析［J］.水文地質工程地質，2009（02）：29－33.

［2］楊曉俊.蒸滲計法降水入滲補給系數變化規律分析［J］.水資源與水工程學報，2009，20（01）：150－152.

Change Rule Analysis of Precipitation Infiltration Recharge Coefficient by Using Dynam ic Analysis M ethod

YAO Jian

（Liaoning Province Yingkou Hydrology Bureau，Yingkou 115000，China）

Precipitation is themain recharge sources of regionalwater resources.In hydrology and water resources evaluation，especially the groundwater resources evaluation，the precipitation infiltration recharge is a very important recharge，so that in themountain area，the quantity of groundwater resources is the precipitation infiltration recharge.Precipitation infiltration coefficient is a key parameter for calculating the infiltration recharge.This paper discusses on the change law of permeability in precipitation recharge coefficient by using the dynamic analysismethod.

infiltration recharge coefficient；dynamic analysismethod；law of rainfall

P641.2

A

1007－7596（2015）03－0001－03

2014－10－31

姚建（1981－），男，江蘇南通人，工程師，從事水文勘測、水資源評價論證等工作。