新安縣地下水位變化及降水量影響分析

摘要 文章詳細敘述新安縣地下水位現狀和降水量時空分布規律，分析降水及其他因素對地下水位變化的影響。利用統計回歸分析方法對1980—2019年的降水量和2002—2019年新安3號鐵門、6號磁澗、7號五頭3個監測井的地下水位數據進行處理，得出新安縣地下水位年內分布特征和年際變化規律。新安縣近40年降水量趨于減少，氣候傾向率為–1.113 mm/10 a，降水量年際間變化較大;其中2002—2018年新安縣3個監測點地下水位均呈下降趨勢，且表現出上半年地下水位較深、下半年地下水位較淺的特點;年內地下水位變化趨勢和降水量變化基本一致，存在著1～2個月的滯后期。

關鍵詞 新安縣;地下水位;降水量;關系分析

中圖分類號：P641.74 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2020）06–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.06.056

當前全球普遍存在變暖、冰川融化、春季物候提前、地下水位下降等問題[1]。河南省水資源并不豐富，新安縣是水資源短缺問題較為嚴重地區。新安縣位于河南省洛陽市西部，黃河橫貫于北，秦嶺障于南，中間四山（荊紫山、青要山、邙山、郁山）夾三川（青河川、畛河川、澗河川），屬于暖溫帶大陸性半干旱氣候，四季分明，春季雨少風多，夏季旱澇不均，秋季雨量集中，冬季寒冷少雪。降水年際變化大，時空分布不均。境內地形復雜，多山嶺，河谷分散。植被覆蓋率低，氣候偏干，蒸發強烈，年降水量逐步減少，旱災多發。淺層地下水多分布在河谷區，主要由自然降水、徑流及山前側向補給。在經歷2000—2002、2007—2009等多次連年大旱后，水資源供需矛盾日益突出。就新安縣而言，地下水動態是衡量本地水資源均衡狀態的主要指標，受自然和人為兩大因素影響。自然因素包括氣象、水文、地質和生物因素;人為因素包括開采、灌溉和人工回灌等。其中降水和人工開采是影響潛水動態最活躍的因素[2]。所以重點分析地下水位變化和降水量之間的關系。

1 新安縣水文地質條件

新安縣地勢由西向東傾斜，境內多條河流穿過，河谷川地沿岸分布，地勢平坦，河渠縱橫。其中澗河岸川地較為開闊，其余河谷均狹窄。域內大面積露出寒武-奧陶系灰巖地層，形成巖溶裂隙含水層大氣降水直接補給區，地面徑流條件良好。根據巖性特性、巖溶、裂隙發育程度、富水程度和水力性質，含水巖組主要有：石炭系碎屑巖夾碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組、二疊系三疊系碎屑巖類裂隙含水巖組和新生界松散及半固結孔隙含水巖組。

2 研究資料與方法

選用新安氣象站1980—2019年的逐月降水量、年均降水量和新安縣境內3個水文站近17年的水文資料，季節劃分標準采用以3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月—次年2月為冬季。研究方法主要通過回歸分析、趨勢線分析，以降水和地下水位變化傾向率及趨勢來研究二者之間的關系和各自變化幅度，最后根據相關系數統計檢驗法驗證趨勢系數是否明顯。

3 新安縣降水量變化分析

1980—2019年新安縣年降水量呈現下降趨勢，線性關系表達式為y=-0.1113x+655.82，呈波動下降趨勢但不明顯，氣候傾向率為-1.113 mm/10年。其中年降水量最大值出現在2003年，達到了1 282.3 mm，7—9月降水量皆突破230 mm，自2月開始便出現較正常年份降水量多的情況。但2003年前后五年降水量均呈現下降趨勢，2001和2002年降水量不足2003年一半，2007—2009年出現連續干旱。大旱之后有大澇，大澇之后出現大旱說明天氣演變有極端化趨勢。降水最低值出現在1997年，僅有294.1 mm。降水年際變化在2003年以前，低值持續時段短，有明顯下降和上升期。但2003年后，2004—2009年持續性降水較少，表現為峰值期短但低值期長，從側面反映出年降水量下降。一年之內降水主要集中于7—9月，6月降水為76.6 mm，7—9月分別為138.7 mm、114.3 mm、94.6 mm，10月又降為51 mm，汛期降水量占全年降水量65%以上。降水總體規律為時空分布不均，豐年降水量能達到枯水年降水量2倍以上（圖1）。

4 新安縣地下水位變化分析

3號鐵門、6號磁澗、7號鐵頭監測井地下水位年際變化線性關系方程分別為y=-0.3659x+12.635、y=-0.1597x+28.503、y=-0.3556x+14.349，說明新安縣地下水位整體呈現下降趨勢，下降速率分別為-3.659 m/10年、-1.597 m/10年、-3.556 m/10年，其中下降最大的是3號監測站，最小的是6號監測站。3號監測井年際變化呈“幾”字形，但2007年后地下水位最淺值僅和此前最深值相當。6號監測井自2006年地下水位持續下降，但下降趨勢較為平緩。7號監測井在2002—2008年地下水位持續上升，自2008年后則持續下降，其中2009—2012年下降趨勢最為明顯，3年間下降5 m。根據2018年統計資料顯示，一年之中3號井地下水位最深出現在4月為16.23 m，最淺出現在7月為14.05 m;6號井最淺出現在10月為30.04 m，最深出現在1月為33.3 4m，7號井最深出現在5月，最淺出現在10月為21.04 m。3個監測點均表現出上半年地下水位較深，下半年地下水位較淺（圖2）。

5 影響地下水位的因素分析

新安縣地下水補給主要看自然降水和地表水。降水減少直接影響地表徑流量，據近40年的地表徑流量各年降水資料關聯性分析，以顯著水平0.01為標準，計算得出回歸方程y=0.185x-10.63，R=0.914，這說明年降水量和地表徑流量的變化規律有高度一致性，關聯度達到91.4%，年降水量每降低10%，地表徑流量隨之降低11.2%。利用區域地下水和年降水統計資料可得回歸方程y=0.0012x+0.0257，R=0.87，這說明年降水量和地下水位的變化趨勢基本相同，關聯度達到91.4%，年降水量每降低10%，地表徑流量隨之降低9.2%，二者呈正比關系。觀察圖1和圖2可知：在2003—2009年降水量持續減少，此時地下水位在3號井和6號井均表現為持續下降。降水對地下水位的補給具有一定滯后性，時間在1—2個月之間。年內各月地下水位隨降水量而變化，遵循1—3月平穩期，6—10月水位回升期。3—6月、10—12月為水位下降期的規律。地下水位下降幅度和降水量多少有明顯關系，存在豐水年地下水位下降幅度小，枯水年地下水位下降幅度大的規律。在汛期前后地下水位變化幅度和汛期降水量有關，豐水年、平水年汛后地下水位回升可達到汛期前水平或略高，枯水年地下水位汛后也有回升，但幅度小。正常年份年內地下水位在春灌時期（3—6月）有所下降，但汛期過后豐沛降水補給則可回復到年初水平，年末地下水位和年初相比基本無變化。豐水年地下水位在10月達到峰值，而枯水年是3月達到峰值，側面說明降水能迅速補給地下水位。整體分析降水量和地下水位變化趨勢可發現，降水呈波動下降且幅度小，但地下水位則出現持續下降期且幅度大，這說明除了自然降水減少外，人工開采量增加對本地地下水位下降也起著重要作用[3]。

6 結語

新安縣年內地下水位的變化趨勢和降水量變化基本一致，存在1—2個月滯后期，春播澆灌集中采用地下水可導致地下水位下降，春灌期過后隨著汛期到來地下水位開始回升，進入11月部分地區冬季農灌用水導致水位稍有下降，但隨著灌溉量減少地下水位穩中有升。地下水位和降水量呈正比關系，降水多地下水位會升高。此外地下水位受人工開采影響較大，二者呈反比關系。

近些年來，受氣候變化以及社會發展影響，人口增多和工農業生產用水量加劇，地下水位不斷下降，水資源短缺問題日益加重，已成為制約社會和經濟發展的主要因素之一。因此大力宣傳水資源重要性，加強水資源保護，開展節水措施等，是降低水資源短缺風險的必要對策。人人都要重視水資源保護，提高節水意識、加強珍惜和節約水資源，同時做好氣候變化趨勢研究和評估，積極應對氣候變化，盡可能減少氣候變化帶來的不利影響。

參考文獻

[1] 張福洋，程伍群，冉紅達.保定市平原區地下水位變化規律及影響因素分析[J].水電能源科學，2017，35（8）：128–132.

[2] 吳潤澤，吳旭.邯鄲東部平原地下水位動態變化及影響分析[J].水科學與工程技術，2020（1）：1–4.

[3] 劉瑞國，王文.地下水位變化與降水的關系分析[J].地下水，2009，31（5）：42–44.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of Groundwater Level Change and Precipitation Influence in Xin'an County

JIA Zhen-zhen （Xin'an County Meteorological Bureau， Xin'an， Henan 471800）

Abstract This paper describes the present situation of groundwater level and the temporal and spatial distribution of precipitation in Xin'an County， and analyzes the influence of precipitation and other factors on the change of groundwater level. Using statistical regression analysis method， the precipitation from 1980 to 2019 and the groundwater level data of three monitoring wells of Xin'an No.3 tiemen， No.6 cijian and No.7 Wutou from 2002 to 2019 are processed， and the annual distribution characteristics and interannual variation rules of groundwater level in Xin'an County are obtained. In recent 40 years， the precipitation tends to decrease in Xin'an County， with a climate tendency rate of -1.113mm/10a， and the inter annual variation of precipitation is large; the groundwater level of three monitoring points in Xin'an County from 2002 to 2018 shows a downward trend， and the groundwater level is relatively deep in the first half of the year and shallow in the second half of the year; the change trend of groundwater level is basically consistent with the change of precipitation， and there are 1-2 months of variation later stage of stagnation.

Key words Xin'an County; Groundwater level; Precipitation; Relationship analysis

作者簡介 賈真真（1988–），女，河南新安人，助理工程師，主要從事綜合氣象觀測研究。

收稿日期 2020–06–15