降水入渗与区域城市降雨的关系

降水入渗与区域城市降雨的关系

在城市雨水资源的利用中，雨水入渗和地下水不仅具有理论意义，而且具有重要的实用价值。“蓄、渗、用、排”是新型城市雨水资源化利用系统工程的有机环节。许昆(2004)、陈俊鸿等(2004)、魏日华和孙贵喜(2006)以及李文智和王勇(2008)等的研究结果表明降水是影响地下水水位变化的重要因素。关于西安市的地下水特征国内学者进行了不少的研究,王慧芳(1999)对西安市对年地下水位动态特征进行了分析;刘聪和胡高社(2004)从地下水位持续下降、水资源枯竭等方面分析了西安市地下水开采的环境地质效应;王慧芳(2005)依据大量的调查、统计资料及地下水动态监测数据,分析了西安市地下水资源的开采格局及其形成过程;姜规模和韩凤霞(2007)对西安城市水问地质条件和多年地下水动态特征进行了综合分析研究。以上研究大都是概括性的分析了降水与地下水水位之间的关系,并没有明确分析降水与地下水水水位,特别是与潜水埋深之间的联系。本文在上述研究的基础上以西安市为例来研究降水与潜水埋深之间的关系,旨在为西安市区域性城市雨水资源化的利用提供一定的依据。由于数据及资料的有限性,本文在研究中借鉴了以上研究的部分数据。1建立单次地下水保水体系西安市位于中国大陆腹地黄河流域中部的关中盆地,东经107°40′～109°49′和北纬33°39′～34°45′之间,是连接东部和西部、西南部的主要通道,在我国西部大开发中处于十分重要的位置。北部为冲积平原,南部为剥蚀山地,大体地势是东南高,西北与西南低,呈一簸箕状。渭河两岸第四纪以来堆积了巨厚的陆相沉积物,为地下水提供了良好的赋存和运移空间。平原区,潜水含水岩组由冲积、冲洪积的砂、砂砾卵石夹亚粘土、亚砂土组成,黄土台源区潜水含水岩组由黄土及古土壤组成。近年来,由于自然与人为的因素,水资源不足和地下水超采引发的环境问题突出严重制约着西安市经济的发展。2地区地下水位埋深的比较根据文献中西安不同地区潜水历年年末平均埋深的数据(1983～2003年),结合其降水数据,分析了西安六地区历年潜水埋深与降水量间的关系(见图1)。从图中可以看出6地区地下水位埋深都随着降水量的增加而变浅,二者具有一定的关系。其中洪积平原地区潜水水位埋深和降水量的相关系数达到了0.6799,而黄土台塬地区仅为0.228。许昆(2004)指出雨前地下水的埋深对降水入渗有着重要的影响,从图中可以看出黄土台塬地区潜水埋深都在20m以下,是上述地区中最深的,因而受降水的影响相对较小。(a)涝河以西,(b)渭河阶地,(c)支流阶地,(d)洪积平原,(e)黄土台塬,(f)西安市区3合并深度与降水变化之间的关系3.1观测点水位和年降水量的变化为研究西安市潜水埋深的年变化与年降水量变化的关系,选取西安地区有代表性的7个观测点2002年和2003年年初(1月1日)潜水埋深的数据,并结合2001年和2002年各观测点的年降水量来研究。其中7个观测点的具体位置为:1#户县玉蝉乡西伦村东北200m;2#周至县终南镇解村东150m;3#阎良区武屯乡三合村西109m;4#灞桥区十里铺长乐坡东南公路南150m;5#临潼区零口镇南韦村东;6#长安区郭渡镇农机站院内;7#蓝田县大寨乡火烧寨村(见图2)。以上观测点潜水水位和年降水量变化的关系见图3。从图中可以看出两年来西安地区潜水埋深深度变化和年降水量变化的相关系数达到了0.482,相关性较明显。从图中还可以看出有个别观测点随着降水量的增加,潜水埋深深度变深的现象,这些观测点分布在企业密集的阎良、临潼等地,由于企业用水量大,对潜水开采程度大,这主要与这些观测点所在的地区地下水开采量大有关。3.2降水与埋深的关系根据2003年每月潜水埋深值和每月降水量值来研究月潜水埋深变化和月降水量变化的关系。在以上7个观测点的基础上增加了位于高陵县崇皇乡政府院内(8)和未央区未央宫讲武殿南300m处(9)的两个观测点(见图2),所以一共选取了9个观测点。各月潜水埋深变化和降水量变化的关系见表1。如果潜水埋深深度与降水量有着密切的关系,当降水量增加时地下水埋深深度应该变浅,当降水量减少时地下水的埋深深度应该变深。但是从表中99组数据对比中发现符合上述规律的仅有40组,从地区来看,户县有4组,周至有2组,阎良有6组,灞桥有6组,临潼有3组,长安有4组,蓝田有5组,高陵有2组,未央有8组数据符合这一规律;从时间来看,1～2月份有2组,2～3月份有5组,3～4月份有3组,4～5月份有4组,5～6月份有4组,6～7月份有2组,7～8月份有5组,8～9月份有7组,9～10月份有3组,10～11月份有3组,11～12月份仅有2组数据符合这一规律。以上对比并不能说明潜水埋深深度和降水有着密切的关系。出现这一现象的原因有:(1)降水对地下水的补给具有一定的滞后性,因而降水量的变化和潜水水位的变化具有不同步性;(2)降水不是引起潜水水位变化的唯一因素,影响潜水水位变化的因素众多,其中地下水的开采是引起潜水水位变化最直接、最迅速的因素,本文并没有考虑这些因素的影响;(3)由于资料限制,本研究所选择的年份仅为1年,如果取多年月潜水平均埋深值和多年月平均降水量值来研究,将会得出不同的结果;(4)降水量不同对地下水的补给也不同,从而对潜水的影响也不同。4文明的年降水变化与月变化的相关性通过分析西安市潜水埋深与降水量之间的关系,得出以下结论:(1)洪积平原地区历年潜水埋深和历年降水量的相关系数为0.6799,而黄土台塬地区由于潜水埋深较深,其相关系数仅为0.228;(2)2002～2003年间潜水埋深变化量与年降水变化量的相关性为0.482;(3)潜水埋深的月变化与月降水量的变化不具有一致性。以上研究可为区域性城市雨水资源化利用中合理确定雨水下渗量