懷寧縣淺層地下水位變化規律統計及成因分析

謝志峰

（安徽省安慶水文水資源局,安徽 安慶 246003）

地下水水位變化規律分析,為合理利用水資源提供重要技術支撐。影響其變化的要素在具體的區域表現為一種水文要素或多種要素綜合影響所致。現有資料分析顯示,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氣候,四季分明,溫暖濕潤,年平均風速3.2 m/s,最大風速19.7 m/s,常年主導風向為東北風（NE）[2]。年平均雨量1315 mm,該地區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,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 地下水水位變化規律統計分析

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,發生于2019年10月29日,最小地下水埋深0.91 m,發生于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,年內地下水埋深分布出現內凹形分布[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系

由圖2可以看出淺層地下水位和降水量有著密切的關系,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系圖

3.2年內地下水位與降水量關系

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,該站地下水埋深數值分布區間為（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從低到高再到低趨勢,降雨月極大值出現在該年度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月區間段曲線分布呈現翹尾現象。其枯水年降水峰谷和地下水埋深峰頂呈現對應關系。

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,該站地下水埋深數值分布區間為（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,當降水量月極值出現時,地下水埋深出現峰谷低值。

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,該站地下水埋深數值分布區間為（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一定的關系,圖形近似于反拋物線形狀,當降水量月極值出現時,地下水埋深出現峰谷低值。地下水埋深峰谷低值均發生于7月。

3.3 典型年地下水水位變化規律與土壤墑情關系分析

為進一步分析地下水水位變化規律,同步收集石牌土壤墑情監測站土壤含水量數據（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系

枯水年地下水位和土壤墑情關系圖（圖6）分析顯示,該站地下水水位數值分布區間為（9.98 m,11.76 m）,土壤含水量數值分布區間為（9.6%,33.7%）,2 個水文要素的數值總體分布趨勢當時間段在1月～10月時候呈現從高到低,10 cm、40 cm采樣處土壤含水量在11月～12月曲線分布呈現翹尾現象。這與這2 個月非汛期蒸發增大及工農業用水增多有一定的關系。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出現屈平現象,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,其數值波動就越大,相反,采樣數值離地面越深,其土壤含水量數據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 土壤墑情關系圖

3.3.2 豐水年地下水位和土壤墑情關系

豐水年地下水位和土壤墑情關系圖（圖7）分析顯示,該站地下水水位數值分布區間為（10.14 m,12.03 m）,土壤含水量數值分布區間為（11.3%,33.3%）,2 個水文要素的數值總體分布為：當時間段在1月～10月呈現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月曲線分布呈現壓尾現象。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值波動幅度較淺層土壤含水量波動幅度增大導致,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 土壤墑情關系圖

3.3.3 豐水年地下水位和土壤墑情關系

平水年地下水位和土壤墑情關系圖（圖8）分析顯示,該站地下水水位數值收斂區間為（10.64 m,11.72 m）,土壤含水量數值收斂區間為（12.8%,35.8%）,地下水水位呈現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接近于平緩曲線分布。

4 結論

通過對豐、平、枯典型年地下水位、降雨及墑情變化關系分析,石牌站地下水位最小埋深0.91 m,發生在豐水年的7月9日,最大埋深2.96 m,發生在枯水年的10月29日,最大變幅出現在豐水年,上升1.89 m。最小土壤含水率9.6%,發生在2019年11月,最大土壤含水率35.8%,發生在2021年6月。地下水和降水關系分析顯示,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系。而地下水水位和埋深成反比關系,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,基于此建議要建立健全地下水資源保護的法律法規,從而發揮地下水資源應有的作用,為當地經濟發展提供可靠的水源保障。