降水入滲與區(qū)域城市降雨的關(guān)系

降水入滲與區(qū)域城市降雨的關(guān)系

在城市雨水資源的利用中，雨水入滲和地下水不僅具有理論意義，而且具有重要的實(shí)用價(jià)值?！靶睢B、用、排”是新型城市雨水資源化利用系統(tǒng)工程的有機(jī)環(huán)節(jié)。許昆(2004)、陳俊鴻等(2004)、魏日華和孫貴喜(2006)以及李文智和王勇(2008)等的研究結(jié)果表明降水是影響地下水水位變化的重要因素。關(guān)于西安市的地下水特征國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了不少的研究,王慧芳(1999)對(duì)西安市對(duì)年地下水位動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行了分析;劉聰和胡高社(2004)從地下水位持續(xù)下降、水資源枯竭等方面分析了西安市地下水開采的環(huán)境地質(zhì)效應(yīng);王慧芳(2005)依據(jù)大量的調(diào)查、統(tǒng)計(jì)資料及地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù),分析了西安市地下水資源的開采格局及其形成過程;姜規(guī)模和韓鳳霞(2007)對(duì)西安城市水問地質(zhì)條件和多年地下水動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行了綜合分析研究。以上研究大都是概括性的分析了降水與地下水水位之間的關(guān)系,并沒有明確分析降水與地下水水水位,特別是與潛水埋深之間的聯(lián)系。本文在上述研究的基礎(chǔ)上以西安市為例來研究降水與潛水埋深之間的關(guān)系,旨在為西安市區(qū)域性城市雨水資源化的利用提供一定的依據(jù)。由于數(shù)據(jù)及資料的有限性,本文在研究中借鑒了以上研究的部分?jǐn)?shù)據(jù)。1建立單次地下水保水體系西安市位于中國大陸腹地黃河流域中部的關(guān)中盆地,東經(jīng)107°40′～109°49′和北緯33°39′～34°45′之間,是連接?xùn)|部和西部、西南部的主要通道,在我國西部大開發(fā)中處于十分重要的位置。北部為沖積平原,南部為剝蝕山地,大體地勢是東南高,西北與西南低,呈一簸箕狀。渭河兩岸第四紀(jì)以來堆積了巨厚的陸相沉積物,為地下水提供了良好的賦存和運(yùn)移空間。平原區(qū),潛水含水巖組由沖積、沖洪積的砂、砂礫卵石夾亞粘土、亞砂土組成,黃土臺(tái)源區(qū)潛水含水巖組由黃土及古土壤組成。近年來,由于自然與人為的因素,水資源不足和地下水超采引發(fā)的環(huán)境問題突出嚴(yán)重制約著西安市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。2地區(qū)地下水位埋深的比較根據(jù)文獻(xiàn)中西安不同地區(qū)潛水歷年年末平均埋深的數(shù)據(jù)(1983～2003年),結(jié)合其降水?dāng)?shù)據(jù),分析了西安六地區(qū)歷年潛水埋深與降水量間的關(guān)系(見圖1)。從圖中可以看出6地區(qū)地下水位埋深都隨著降水量的增加而變淺,二者具有一定的關(guān)系。其中洪積平原地區(qū)潛水水位埋深和降水量的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.6799,而黃土臺(tái)塬地區(qū)僅為0.228。許昆(2004)指出雨前地下水的埋深對(duì)降水入滲有著重要的影響,從圖中可以看出黃土臺(tái)塬地區(qū)潛水埋深都在20m以下,是上述地區(qū)中最深的,因而受降水的影響相對(duì)較小。(a)澇河以西,(b)渭河階地,(c)支流階地,(d)洪積平原,(e)黃土臺(tái)塬,(f)西安市區(qū)3合并深度與降水變化之間的關(guān)系3.1觀測點(diǎn)水位和年降水量的變化為研究西安市潛水埋深的年變化與年降水量變化的關(guān)系,選取西安地區(qū)有代表性的7個(gè)觀測點(diǎn)2002年和2003年年初(1月1日)潛水埋深的數(shù)據(jù),并結(jié)合2001年和2002年各觀測點(diǎn)的年降水量來研究。其中7個(gè)觀測點(diǎn)的具體位置為:1#戶縣玉蟬鄉(xiāng)西倫村東北200m;2#周至縣終南鎮(zhèn)解村東150m;3#閻良區(qū)武屯鄉(xiāng)三合村西109m;4#灞橋區(qū)十里鋪長樂坡東南公路南150m;5#臨潼區(qū)零口鎮(zhèn)南韋村東;6#長安區(qū)郭渡鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)站院內(nèi);7#藍(lán)田縣大寨鄉(xiāng)火燒寨村(見圖2)。以上觀測點(diǎn)潛水水位和年降水量變化的關(guān)系見圖3。從圖中可以看出兩年來西安地區(qū)潛水埋深深度變化和年降水量變化的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.482,相關(guān)性較明顯。從圖中還可以看出有個(gè)別觀測點(diǎn)隨著降水量的增加,潛水埋深深度變深的現(xiàn)象,這些觀測點(diǎn)分布在企業(yè)密集的閻良、臨潼等地,由于企業(yè)用水量大,對(duì)潛水開采程度大,這主要與這些觀測點(diǎn)所在的地區(qū)地下水開采量大有關(guān)。3.2降水與埋深的關(guān)系根據(jù)2003年每月潛水埋深值和每月降水量值來研究月潛水埋深變化和月降水量變化的關(guān)系。在以上7個(gè)觀測點(diǎn)的基礎(chǔ)上增加了位于高陵縣崇皇鄉(xiāng)政府院內(nèi)(8)和未央?yún)^(qū)未央宮講武殿南300m處(9)的兩個(gè)觀測點(diǎn)(見圖2),所以一共選取了9個(gè)觀測點(diǎn)。各月潛水埋深變化和降水量變化的關(guān)系見表1。如果潛水埋深深度與降水量有著密切的關(guān)系,當(dāng)降水量增加時(shí)地下水埋深深度應(yīng)該變淺,當(dāng)降水量減少時(shí)地下水的埋深深度應(yīng)該變深。但是從表中99組數(shù)據(jù)對(duì)比中發(fā)現(xiàn)符合上述規(guī)律的僅有40組,從地區(qū)來看,戶縣有4組,周至有2組,閻良有6組,灞橋有6組,臨潼有3組,長安有4組,藍(lán)田有5組,高陵有2組,未央有8組數(shù)據(jù)符合這一規(guī)律;從時(shí)間來看,1～2月份有2組,2～3月份有5組,3～4月份有3組,4～5月份有4組,5～6月份有4組,6～7月份有2組,7～8月份有5組,8～9月份有7組,9～10月份有3組,10～11月份有3組,11～12月份僅有2組數(shù)據(jù)符合這一規(guī)律。以上對(duì)比并不能說明潛水埋深深度和降水有著密切的關(guān)系。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因有:(1)降水對(duì)地下水的補(bǔ)給具有一定的滯后性,因而降水量的變化和潛水水位的變化具有不同步性;(2)降水不是引起潛水水位變化的唯一因素,影響潛水水位變化的因素眾多,其中地下水的開采是引起潛水水位變化最直接、最迅速的因素,本文并沒有考慮這些因素的影響;(3)由于資料限制,本研究所選擇的年份僅為1年,如果取多年月潛水平均埋深值和多年月平均降水量值來研究,將會(huì)得出不同的結(jié)果;(4)降水量不同對(duì)地下水的補(bǔ)給也不同,從而對(duì)潛水的影響也不同。4文明的年降水變化與月變化的相關(guān)性通過分析西安市潛水埋深與降水量之間的關(guān)系,得出以下結(jié)論:(1)洪積平原地區(qū)歷年潛水埋深和歷年降水量的相關(guān)系數(shù)為0.6799,而黃土臺(tái)塬地區(qū)由于潛水埋深較深,其相關(guān)系數(shù)僅為0.228;(2)2002～2003年間潛水埋深變化量與年降水變化量的相關(guān)性為0.482;(3)潛水埋深的月變化與月降水量的變化不具有一致性。以上研究可為區(qū)域性城市雨水資源化利用中合理確定雨水下滲量