新安县地下水位变化及降水量影响分析

摘要 文章详细叙述新安县地下水位现状和降水量时空分布规律，分析降水及其他因素对地下水位变化的影响。利用统计回归分析方法对1980—2019年的降水量和2002—2019年新安3号铁门、6号磁涧、7号五头3个监测井的地下水位数据进行处理，得出新安县地下水位年内分布特征和年际变化规律。新安县近40年降水量趋于减少，气候倾向率为–1.113 mm/10 a，降水量年际间变化较大;其中2002—2018年新安县3个监测点地下水位均呈下降趋势，且表现出上半年地下水位较深、下半年地下水位较浅的特点;年内地下水位变化趋势和降水量变化基本一致，存在着1～2个月的滞后期。

关键词 新安县;地下水位;降水量;关系分析

中图分类号：P641.74 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2020）06–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.06.056

当前全球普遍存在变暖、冰川融化、春季物候提前、地下水位下降等问题[1]。河南省水资源并不丰富，新安县是水资源短缺问题较为严重地区。新安县位于河南省洛阳市西部，黄河横贯于北，秦岭障于南，中间四山（荆紫山、青要山、邙山、郁山）夹三川（青河川、畛河川、涧河川），属于暖温带大陆性半干旱气候，四季分明，春季雨少风多，夏季旱涝不均，秋季雨量集中，冬季寒冷少雪。降水年际变化大，时空分布不均。境内地形复杂，多山岭，河谷分散。植被覆盖率低，气候偏干，蒸发强烈，年降水量逐步减少，旱灾多发。浅层地下水多分布在河谷区，主要由自然降水、径流及山前侧向补给。在经历2000—2002、2007—2009等多次连年大旱后，水资源供需矛盾日益突出。就新安县而言，地下水动态是衡量本地水资源均衡状态的主要指标，受自然和人为两大因素影响。自然因素包括气象、水文、地质和生物因素;人为因素包括开采、灌溉和人工回灌等。其中降水和人工开采是影响潜水动态最活跃的因素[2]。所以重点分析地下水位变化和降水量之间的关系。

1 新安县水文地质条件

新安县地势由西向东倾斜，境内多条河流穿过，河谷川地沿岸分布，地势平坦，河渠纵横。其中涧河岸川地较为开阔，其余河谷均狭窄。域内大面积露出寒武-奥陶系灰岩地层，形成岩溶裂隙含水层大气降水直接补给区，地面径流条件良好。根据岩性特性、岩溶、裂隙发育程度、富水程度和水力性质，含水岩组主要有：石炭系碎屑岩夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组、二叠系三叠系碎屑岩类裂隙含水岩组和新生界松散及半固结孔隙含水岩组。

2 研究资料与方法

选用新安气象站1980—2019年的逐月降水量、年均降水量和新安县境内3个水文站近17年的水文资料，季节划分标准采用以3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月—次年2月为冬季。研究方法主要通过回归分析、趋势线分析，以降水和地下水位变化倾向率及趋势来研究二者之间的关系和各自变化幅度，最后根据相关系数统计检验法验证趋势系数是否明显。

3 新安县降水量变化分析

1980—2019年新安县年降水量呈现下降趋势，线性关系表达式为y=-0.1113x+655.82，呈波动下降趋势但不明显，气候倾向率为-1.113 mm/10年。其中年降水量最大值出现在2003年，达到了1 282.3 mm，7—9月降水量皆突破230 mm，自2月开始便出现较正常年份降水量多的情况。但2003年前后五年降水量均呈现下降趋势，2001和2002年降水量不足2003年一半，2007—2009年出现连续干旱。大旱之后有大涝，大涝之后出现大旱说明天气演变有极端化趋势。降水最低值出现在1997年，仅有294.1 mm。降水年际变化在2003年以前，低值持续时段短，有明显下降和上升期。但2003年后，2004—2009年持续性降水较少，表现为峰值期短但低值期长，从侧面反映出年降水量下降。一年之内降水主要集中于7—9月，6月降水为76.6 mm，7—9月分别为138.7 mm、114.3 mm、94.6 mm，10月又降为51 mm，汛期降水量占全年降水量65%以上。降水总体规律为时空分布不均，丰年降水量能达到枯水年降水量2倍以上（图1）。

4 新安县地下水位变化分析

3号铁门、6号磁涧、7号铁头监测井地下水位年际变化线性关系方程分别为y=-0.3659x+12.635、y=-0.1597x+28.503、y=-0.3556x+14.349，说明新安县地下水位整体呈现下降趋势，下降速率分别为-3.659 m/10年、-1.597 m/10年、-3.556 m/10年，其中下降最大的是3号监测站，最小的是6号监测站。3号监测井年际变化呈“几”字形，但2007年后地下水位最浅值仅和此前最深值相当。6号监测井自2006年地下水位持续下降，但下降趋势较为平缓。7号监测井在2002—2008年地下水位持续上升，自2008年后则持续下降，其中2009—2012年下降趋势最为明显，3年间下降5 m。根据2018年统计资料显示，一年之中3号井地下水位最深出现在4月为16.23 m，最浅出现在7月为14.05 m;6号井最浅出现在10月为30.04 m，最深出现在1月为33.3 4m，7号井最深出现在5月，最浅出现在10月为21.04 m。3个监测点均表现出上半年地下水位较深，下半年地下水位较浅（图2）。

5 影响地下水位的因素分析

新安县地下水补给主要看自然降水和地表水。降水减少直接影响地表径流量，据近40年的地表径流量各年降水资料关联性分析，以显著水平0.01为标准，计算得出回归方程y=0.185x-10.63，R=0.914，这说明年降水量和地表径流量的变化规律有高度一致性，关联度达到91.4%，年降水量每降低10%，地表径流量随之降低11.2%。利用区域地下水和年降水统计资料可得回归方程y=0.0012x+0.0257，R=0.87，这说明年降水量和地下水位的变化趋势基本相同，关联度达到91.4%，年降水量每降低10%，地表径流量随之降低9.2%，二者呈正比关系。观察图1和图2可知：在2003—2009年降水量持续减少，此时地下水位在3号井和6号井均表现为持续下降。降水对地下水位的补给具有一定滞后性，时间在1—2个月之间。年内各月地下水位随降水量而变化，遵循1—3月平稳期，6—10月水位回升期。3—6月、10—12月为水位下降期的规律。地下水位下降幅度和降水量多少有明显关系，存在丰水年地下水位下降幅度小，枯水年地下水位下降幅度大的规律。在汛期前后地下水位变化幅度和汛期降水量有关，丰水年、平水年汛后地下水位回升可达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。正常年份年内地下水位在春灌时期（3—6月）有所下降，但汛期过后丰沛降水补给则可回复到年初水平，年末地下水位和年初相比基本无变化。丰水年地下水位在10月达到峰值，而枯水年是3月达到峰值，側面说明降水能迅速补给地下水位。整体分析降水量和地下水位变化趋势可发现，降水呈波动下降且幅度小，但地下水位则出现持续下降期且幅度大，这说明除了自然降水减少外，人工开采量增加对本地地下水位下降也起着重要作用[3]。

6 结语

新安县年内地下水位的变化趋势和降水量变化基本一致，存在1—2个月滞后期，春播浇灌集中采用地下水可导致地下水位下降，春灌期过后随着汛期到来地下水位开始回升，进入11月部分地区冬季农灌用水导致水位稍有下降，但随着灌溉量减少地下水位稳中有升。地下水位和降水量呈正比关系，降水多地下水位会升高。此外地下水位受人工开采影响较大，二者呈反比关系。

近些年来，受气候变化以及社会发展影响，人口增多和工农业生产用水量加剧，地下水位不断下降，水资源短缺问题日益加重，已成为制约社会和经济发展的主要因素之一。因此大力宣传水资源重要性，加强水资源保护，开展节水措施等，是降低水资源短缺风险的必要对策。人人都要重视水资源保护，提高节水意识、加强珍惜和节约水资源，同时做好气候变化趋势研究和评估，积极应对气候变化，尽可能减少气候变化带来的不利影响。

参考文献

[1] 张福洋，程伍群，冉红达.保定市平原区地下水位变化规律及影响因素分析[J].水电能源科学，2017，35（8）：128–132.

[2] 吴润泽，吴旭.邯郸东部平原地下水位动态变化及影响分析[J].水科学与工程技术，2020（1）：1–4.

[3] 刘瑞国，王文.地下水位变化与降水的关系分析[J].地下水，2009，31（5）：42–44.

责任编辑：黄艳飞

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 贾真真（1988–），女，河南新安人，助理工程师，主要从事综合气象观测研究。

收稿日期 2020–06–15