怀宁县浅层地下水位变化规律统计及成因分析

谢志峰

（安徽省安庆水文水资源局,安徽 安庆 246003）

地下水水位变化规律分析,为合理利用水资源提供重要技术支撑。影响其变化的要素在具体的区域表现为一种水文要素或多种要素综合影响所致。现有资料分析显示,影响孔隙潜水地下水水位变化的最敏感的致变因子是降水要素。

1 研究区概况

1.1 地理位置

怀宁县隶属于安徽省安庆市,地处安徽省西南部,长江下游北岸,大别山南麓前言,东靠安庆市,西邻潜山市,南连望江,北接桐城[1]。总面积1276 km2,全县人口约49.7 万人。

1.2 水文、气象

怀宁县属北亚热带湿润季风气候,四季分明,温暖湿润,年平均风速3.2 m/s,最大风速19.7 m/s,常年主导风向为东北风（NE）[2]。年平均雨量1315 mm,该地区全年降雨主要集中在4月～7月,约占全年的60%,10年一遇最大24 h 降水量214.7 mm。多年平均气温16.5℃,日最高气温40.21℃,日最低气温-12.5℃。7-8月为高温季节,1-2月较为寒冷。全年≥10℃积温为5184.4℃；年平均相对湿度76%；无霜期215 d；年平均日照时数2105 h,常年太阳辐射总量为117.2 kcal/（cm2·a）。

2 地下水水位变化规律统计分析

通过对石牌站2018年～2021年地下水水位样本分析显示,该站最大地下水埋深2.96 m,发生于2019年10月29日,最小地下水埋深0.91 m,发生于2020年7月9日；地下水埋深变化总幅度为2.01 m,多年地下水埋深均值为1.83 m,年内地下水埋深分布出现内凹形分布[3]。其最低凹点主要分布时间主汛期6月～7月,最高和较高凹点主要分布与汛前1月～2月和汛后10月～11月,石牌站丰、平、枯年地下水埋深曲线见图1。

图1 石牌站丰、平、枯年埋深曲线图

3 地下水位变化成因分析

3.1年际地下水位与降雨量关系

由图2可以看出浅层地下水位和降水量有着密切的关系,基本上是丰水年地下水位上升,枯水年地下水位下降[4]。

图2 历年地下水水位与降水量关系图

3.2年内地下水位与降水量关系

以2019年（枯水年）、2020年（丰水年）、2021年（平水年）典型年降水量与石牌站同年地下水埋深资料作为典型年进行分析[5]。

枯水年降雨量和地下水埋深变化曲线图（图3）分析显示,该站地下水埋深数值分布区间为（1.18 m,2.96 m）,年变幅为1.78 m,全年降雨量为1194.6 mm,降雨量总体分布趋势呈现从低到高再到低趋势,降雨月极大值出现在该年度5月份,地下水埋深图形总体趋势呈波浪递增趋势,其中位于11月～12月区间段曲线分布呈现翘尾现象。其枯水年降水峰谷和地下水埋深峰顶呈现对应关系。

图3 枯水年典型井埋深变化曲线图

丰水年降雨量和地下水埋深变化曲线图（图4）分析显示,该站地下水埋深数值分布区间为（0.91 m,2.80 m）,年变幅为1.89 m,全年降雨量为2065.1 mm,地下水埋深由于受降水充沛的影响,图形近似与反抛物线形状,当降水量月极值出现时,地下水埋深出现峰谷低值。

图4 丰水年典型井埋深变化曲线图

平水年降雨量和地下水埋深变化曲线图（图5）分析显示,该站地下水埋深数值分布区间为（1.22 m,2.30 m）,年变幅为1.08 m,全年降雨量为1409.0 mm,其平水年典型井埋深曲线和丰水年图形趋势基本一致[5]。

图5 平水年典型井埋深变化曲线图

以上典型年地下水埋深观测井石牌站资料分析显示：地下水位、地下水埋深、降雨量要素之间呈现一定的关系,图形近似于反抛物线形状,当降水量月极值出现时,地下水埋深出现峰谷低值。地下水埋深峰谷低值均发生于7月。

3.3 典型年地下水水位变化规律与土壤墒情关系分析

为进一步分析地下水水位变化规律,同步收集石牌土壤墒情监测站土壤含水量数据（采样位置10 cm、40 cm）并点绘成图,以枯水年、丰水年、平水年作为分析时间段。

3.3.1 枯水年地下水位和土壤墒情关系

枯水年地下水位和土壤墒情关系图（图6）分析显示,该站地下水水位数值分布区间为（9.98 m,11.76 m）,土壤含水量数值分布区间为（9.6%,33.7%）,2 个水文要素的数值总体分布趋势当时间段在1月～10月时候呈现从高到低,10 cm、40 cm采样处土壤含水量在11月～12月曲线分布呈现翘尾现象。这与这2 个月非汛期蒸发增大及工农业用水增多有一定的关系。同时10 cm、40 cm 采样处的土壤含水量由于采样位置的不同,在时间段3月～5月,40 cm 土壤含水量分布曲线较10 cm出现屈平现象,这主要是土壤含水量受采样位置深度的影响,采样越离地面近,其数值波动就越大,相反,采样数值离地面越深,其土壤含水量数据受地面影响要素就越小。其图像分布波动幅度就越平缓。

图6 枯水年地下水位与10cm、40cm 土壤墒情关系图

3.3.2 丰水年地下水位和土壤墒情关系

丰水年地下水位和土壤墒情关系图（图7）分析显示,该站地下水水位数值分布区间为（10.14 m,12.03 m）,土壤含水量数值分布区间为（11.3%,33.3%）,2 个水文要素的数值总体分布为：当时间段在1月～10月呈现从低到高再到低的分布趋势,10 cm、40 cm 采样处土壤含水量在11月～12月曲线分布呈现压尾现象。地下水水位分布趋势和土壤含水量分布趋势基本接近[6]。40 cm 采样位置处土壤含水量分布趋势呈现波浪形。这主要是丰水年土壤含水量增大。深层土壤含水量采样数值波动幅度较浅层土壤含水量波动幅度增大导致,图6、图7综合分析显示,土壤含水量和地下水位变化趋势均受当年降水强弱的影响。

图7 丰水年地下水位与10 cm、40 cm 土壤墒情关系图

3.3.3 丰水年地下水位和土壤墒情关系

平水年地下水位和土壤墒情关系图（图8）分析显示,该站地下水水位数值收敛区间为（10.64 m,11.72 m）,土壤含水量数值收敛区间为（12.8%,35.8%）,地下水水位呈现低到高再到低单峰分布,10 cm、40 cm 采样处土壤含水量曲线分布呈现接近于平缓曲线分布。

4 结论

通过对丰、平、枯典型年地下水位、降雨及墒情变化关系分析,石牌站地下水位最小埋深0.91 m,发生在丰水年的7月9日,最大埋深2.96 m,发生在枯水年的10月29日,最大变幅出现在丰水年,上升1.89 m。最小土壤含水率9.6%,发生在2019年11月,最大土壤含水率35.8%,发生在2021年6月。地下水和降水关系分析显示,降水量大时土壤含水补给充分,地下水水位增高,相反则地下水水位降低。地下水水位和降水成正比关系。而地下水水位和埋深成反比关系,降雨增大埋深则减小。

由于地下水埋深的影响,一旦地下水受到污染则很难得到恢复,基于此建议要建立健全地下水资源保护的法律法规,从而发挥地下水资源应有的作用,为当地经济发展提供可靠的水源保障。