济南泉水位动态短期预测研究

2016-02-20杨增元韩伟隆王正红

治淮 2016年12期

关键词：泉水济南水位

杨增元韩伟隆王正红

济南泉水位动态短期预测研究

杨增元韩伟隆王正红

济南以泉城闻名于世，城因泉名，泉以水生。在当前经济新常态下，保持泉水常年喷涌，永葆泉城特色，始终是一个重大研究课题。

地下水位受自然因素和人为因素的影响，其中自然因素主要为大气降雨、气温、地质条件、地下水本身等因素。地下水位预测研究工作包括：回归分析模型、频谱分析方法、时间序列模型、灰色系统预测法、模糊预测方法、人工神经网络方法、小波分析法、数值模拟等。

一、主要影响因素

研究表明，影响济南泉水动态的主要因素包括大气降水、人工开采量及回灌补源量等。

大气降水作为济南泉域最主要的地下水补给项，不仅对地下水水位变动有着重要影响，还是影响整个地下水动力场的重要因素。济南市降雨具有年际分配不均匀的特性，且具有随机性的特点。

影响地下水动态的另外一个重要因素是地下水的排泄项。济南泉域地下水的排泄途径主要包括：人工开采、泉水排泄以及岩溶水顶托补给第四系孔隙水。其中人工开采是制约泉流量的重点。

济南市通过人工调蓄补源，在南部补给区玉符河北沙河及大量分布的溶沟内修建拦水坝（墙），逐级拦蓄洪水，开展人工回灌补给。结果显示，回灌可以在短时间内迅速阻止地下水位下降，维持地下水位稳定，使泉水能持续喷涌，是保持泉水长期喷涌和水环境良性循环的主要措施之一。

二、预测回归模型及参数

本文以2003年以来济南泉域的泉水位、降水量、开采量、回灌量资料为基础，建立枯水期泉水位的预测模型。以1月份地下水位值作为初始值，枯水期水位自然衰减值0.0082m/d，有效降雨引起水位上升值 0.0038～0.0042m/d，人工回灌引起地下水上升值0.0009m/d，开采量引起地下水位下降值0.0009 m/d。则预测方程为：

式中：H0为一月份地下水位；为自然衰减函数，d；X2为回灌函数，d；X3为开采函数，d；X4为降雨函数。

根据2012～2013年实测泉水位的误差检验（见图1），预测模型基本可靠，可以作为预测模型使用。

图1 泉水位计算和实测值对比曲线图

图2 2016年4～6月泉水位预测曲线图

三、回归模型预测结果

根据历史和现状分析，对趵突泉枯水期水位进行预测，结果如下：2016年3 月22日～5月31日分别按照丰、平、枯三种不同年份设计，在现状补源条件下进行预测。预测结果如下（见图2）：在丰（降雨量约110mm）、平（降雨量约80mm）、枯（降雨量约40mm）年份下，趵突泉达到红色警戒水位的时间分别为2016年4月1日、3月26日、3月26日。具体预测结果见表1。