胶州市浅层地下水动态变化成因类型探讨

刘淑贤，陈 沭，王松吉

（青岛市水文中心，山东 青岛 266071）

在地表水资源相对匮乏的胶州市，地下水作为水资源中重要一环，对于含蓄水源、绿色持续发展有着至关重要的作用。鉴于此，依据该地区浅层地下水的近况，以动态监测、对比分析及特征变化等为研究切入点，进一步划分地下水动态成因类型[1]，以期为胶州市地下水动态预测以及合理开发利用地下水资源提供必要参考。同时，由于行政区意义上的胶州市范围较小，具备典型的沿海伴内陆缓冲的气候特征，兼具受沿青岛市主要河流中下游的影响特性，其影响因素非常复杂，具有一定的研究借鉴意义；所用的地下水动态变化类型及特征分析具有限制性、典型性等理论特征，对于预测胶州市或应用于其他地区地下水动态变化，具有相当的局限性；在实际应用过程中，要在累积观测资料的基础上根据具体情况选择适合的成因类型、模型及方法进行分析预测，从而提升预报精度。

1 地下水监测井分布及成因类型

胶州市现有具有连续资料的浅层地下水监测井共13处，其中国家地下水井7处，省级地下水监测井6处。主要分布于大沽河胶州段、胶河、墨水河、洋河等流域附近。

胶州市浅层地下水动态变化成因类型，主要依据胶州市2020年具有代表性的地下水水位监测井实际监测数据，结合当地地下水水位动态变化的实际影响因素，主要包括气候（主要考虑降水情况），附近河道水位变化以及地质结构，地下水的补给、径流、排泄条件等，分析地下水变化的规律特征，将胶州市地下水动态成因类型划分为：气候型、水文型和径流型。

2 成因类型分析

2.1 气候性

该类型分布广泛，含水层埋藏深，包气带岩石渗透性较好。气候型地下水动态特征是：地下水水位及其动态要素，均随着降水量的变化而变化，水位峰值与降水峰值一致或稍有滞后。年内地下水水位变幅值较大[2~4]。

选取东皇姑庵村地下水位站为代表点，结合据此1 km的红旗水文站降水资料分析（见图1）。

图1 东皇姑庵降雨与地下水位关系图

胶州市气候型地下水，主要分布于铺集镇、里岔镇，以及胶河、周阳河、龙回河和黄家河流域控制区域。该区域内各小河上游为丘陵地区，中下游为平原地区，河流两岸以冲积而形成的棕壤、潮土、砂姜黑土为主，透水性高。地表植被中，虽大面积的树木不多，但植被覆盖较好。浅层地下水受降水影响明显。

该类型主要特点是每年10月至次年3月降水较少，3月份降雨最少，在此期间，地下水位呈下降趋势并于每年4月降至最低。此后4~9月降水量逐渐增大，并于8月达到峰值，在此期间，地下水位于4月起地下水位逐渐升高，并于9月份达到最高。地下水位动态变化规律滞后于降水规律后1个月，该动态类型明显反映出降水量与地下水位变化的正相关性，其动态变化曲线呈单峰型，具峰窄谷宽的特点。

2.2 水文型

水文型地下水动态特征：年内地下水水位变化随江河等地表水水位变化而变化，但幅度小于江河等地表水位变化幅度。地下水水位随地表水水位升高（或降低）、流量增大（或减小）、过流时间延长而上升（或下降），地下水位峰值和起伏程度随远离地表水体而逐渐减弱[5]。

水文型又可分为常年补给型和季节补给型。水文型地下水主要分布在河、渠、水库等地表水体的沿岸或河谷中，地表水与地下水有直接的水力联系。地表水水位高于地下水水位，年地下水水位变化随地表水水位的变化而变化，但幅度小于地表水位变化幅度。选取闸子站地下水位站为代表点，该监测井位于南胶莱河闸子水文站观测场内，位于南胶莱河坝外。

胶州市水文型地下水具有鲜明的季节补给型特征，主要分布于胶州北部地区，胶河、墨水河、南胶莱河、小套河、王珠河、双回河等冲击平原及其周边地带。此区域中丘陵区面积约占总面积的35%，平原涝洼区占65%。流域内地层大部分为新生代及中生代，南部山丘地区多为第三纪、第四纪岩层以及砂岩、砾石等，风化较严重，上敷以红色及黄色土壤为主，沿胶莱河地势平坦、低洼处表层1 m左右为沙壤土及黑色黏土，齐下为黄色黏土，并有干沟石，再下为冲积砂砾岩。这种地质结构造成该地区浅层地下水和河水的互补性强。该动态类型的地下水与河水的互补关系密切，河水的入渗补给与径流排泄作用，是地下水位动态变化的主要影响因素。河水位的涨落直接与地下水位上升下降相关联，地下水位与河水位动态变化具有相关特性（见图2）。

图2 闸子站降雨与地下/河道水位关系图

该类型的地下水位变化特征表现为：1~5月由于降水量较少，河道、地下水位低平，甚至河道断流，此阶段河道水与地下水互补。6~9月随着降水量暴增，河道水位逐渐上升，地下水位处于缓慢上升，此阶段河道水补给地下水；但当9~12月降雨突然减少，地下水水位开始缓慢下降，并补给河水，径流积累出洪峰。随后河水下降，逐渐补给地下水，地下水位逐渐上升到12月末。该类型动态变化曲线图显示，地下水位与附近河流水位的互补性强，地下水位动态变化曲线与河水位动态变化曲线互相影响的趋势非常明显，其动态变化曲线呈单峰型，具有峰宽谷阔并交叉关联的特点。

2.3 径流型

雨季接受降水入渗补给后，各处地下水位上升幅度不等。接近排泄区的低处，水位上升幅度小，而远离排泄区的高处，水位上升幅度大。水力坡度增大，径流排泄加强，径流排泄不断进行，使各处水位变幅减小，水位渐趋稳定[6]。

径流型地下水主要分布在城市建成区及附近郊区，地形高差不大，下垫面抗水性好，产汇流时间段，排水主要由道路、排水渠道和其他设施构成。排水方向以城区河道及滞洪区等，地下水径流条件较好，加上城区微热岛效应的影响，补给面积辽阔。地下水蒸发排泄微弱，以径流排泄为主，地下水水位变化平缓，年变幅很小。

胶州的径流型地下水动态的特征是：地下水水位动态的主要影响因素是大气降水，由于城区硬化及蒸发强烈等原因，其径流条件良好，丰水期降水量大，河道径流增大，地下水位缓慢升高，并滞后于前两者；而在枯水期降雨量小，河道径流随之缓慢减小，地下水位缓慢降低，并滞后于前两者。地下水年际水位变幅不大，水量的季节变化稍显。如市区扬州东路监测点，每年1~5月份河道流量较小，6月以后由于大气降水的补给使地下径流增大，地下水量随之增大，到8月份到达极值，8月份随着大气降水及其地下径流量的减少，地下水位缓慢下降，直至翌年的1~5月份（见图3）。

图3 胶州新城区降雨与地下/河道水位变化关系图

3 结语

根据气象、水文、地质、下垫面、热岛效应以及人类生产生活等活动的影响，结合胶州市地下水位和上述影响因素相互作用特征，分析其地下水位的动态变化规律和发展趋势，将胶州市地下水动态成因类型划分为气候型、水文型和径流型。

影响地下水位动态变化的因素非常复杂。本文虽分析了胶州市的地下水动态变化类型，但选用的地下水监测井监测资料系列短（仅一年）且未经考证；单一年份的气象、水文因素具有随机性和不确定性；而且河道径流等因素受密集的水利工程影响，不同程度上干扰了河水与地下水的水力联系；加上人为因素变化等，都使地下水位的动态变化具有随机性、周期性、规律性、趋势性等特征。