吳麗英

(河北省邢臺水文水資源勘測局，河北 邢臺054000)

邢臺縣位于河北省南部，太行山東麓。東經(jīng)113°45'～114°38'，北緯 36°58'～37°22'，東臨南和縣、任縣;西與山西省左權、和順、昔陽三縣接壤;南與沙河市、武安市相連;北與內丘縣毗鄰。

邢臺縣分布有松散巖類孔隙水、巖溶水和基巖裂隙水。境內河流有沙河、七里河、白馬河和牛尾河，均為季節(jié)性河流，平時基流甚少，或干枯，汛期洪水暴漲暴落。

1 邢臺縣水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

水是實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性資源，地下水資源作為水資源的重要組成部分，不僅彌補了地表水資源時空分布不均勻引起的區(qū)域供水不足，同時也支撐了生態(tài)環(huán)境的和諧。在平原區(qū)，除個別大水年份外，大多數(shù)年份地表水資源量已全部被上游截流消耗利用，地下水資源就成了維持需水量的主要水源?，F(xiàn)在主要開采地下水(第四系孔隙水)。由于開采量增大，補給量減少，導致地下水位持續(xù)下降，如今灌溉農(nóng)田要從幾十米，甚至上百米的機井抽水，農(nóng)用機井和提水機械平均10年更換一次，增大農(nóng)業(yè)投資。機井越打越深，抽水成本逐漸增大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本逐年攀升，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生負面影響，嚴重挫傷農(nóng)民種田的積極性。

1979年以后，巖溶水大規(guī)模集中開采，水位變化大，呈現(xiàn)出多年下降趨勢。年內水位歷時曲線的上升段變緩，下降段曲線變陡，說明補給量已小于開采量，反映了開采型水位特征。在集中開采區(qū)，還產(chǎn)生了地下水位下降漏斗，使地下水流系統(tǒng)受到人為經(jīng)濟工程的影響，由天然型穩(wěn)定狀態(tài)變成為天然—人工復合流動系統(tǒng)的非穩(wěn)定狀。在人工集中大量開采巖溶水的地段，則出現(xiàn)漏斗狀流網(wǎng)形態(tài)。邢臺市區(qū)由于過量開采巖溶水，按1991—2000年巖溶地下水位資料統(tǒng)計，地下水位平均下降1.4～1.6 m/a，1999年最大埋深達85.06 m(動水位埋深)，已經(jīng)形成多次“水荒”和工礦企業(yè)因“吊泵”而停產(chǎn)的事件。

邢臺縣多年平均水資源總量37 839.0萬m3，其中地下水資源量為24 834.2萬m3，地下水資源量占總資源量的65.6%［1］。地下水一方面為國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平提高提供了水源保證，做出了巨大貢獻，另一方面由于無序開采，造成地下水嚴重超采，引發(fā)了地下水位持續(xù)下降及其一系列的水環(huán)境問題。

由于地下水超采引發(fā)了區(qū)域性地下水位大幅度下降、地面沉降、海水入侵、基巖地區(qū)的地面塌陷和地下水污染等一系列的環(huán)境地質問題。這一系列的環(huán)境惡化問題，改變了天然地下水存儲狀態(tài)，破壞了生態(tài)環(huán)境的平衡，已經(jīng)影響了國民的生產(chǎn)生活和飲水安全，同時也制約了我國社會經(jīng)濟快速穩(wěn)定發(fā)展［2］。

針對上述情況，我們有必要對邢臺縣的地下水作進一步的預測，做到對其未來的變化趨勢心中有數(shù)，對水資源的管理和國民的生產(chǎn)生活都是十分有益的。

2 各因素對地下水動態(tài)變化的影響

邢臺縣地下水動態(tài)變化受多種因素影響，不同年份不盡相同，但一般年份，都是有共性的，1～2月份，降水量和開采量都不是很大，地下水位升幅不明顯;3～6月份，降水量小，開采量大，地下水位迅速下降，大部分區(qū)域在六月底前后出現(xiàn)最低水位;7月到9月上旬是降雨高峰時節(jié)，地下水位大幅度上升，隨后，地下水又會隨著開采量的增加和降水量的減少而降低;11～12月份，地下水又會恢復穩(wěn)定階段，但是，遇到特殊年份，地下水位也會有很大的差異［3］。

3 相關分析法在地下水位預測中的應用

目前，地下水預報模型主要有相關分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡法、多元線性回歸法等，本論文主要采用的是相關分析法來做地下水預報。

降雨通過在土壤中的入滲到達地下水面，由于滲流的速度比較緩慢，降雨對地下水位影響的滯后時間相對較長。在華北平原，地下水埋深小于10 m時，雨后2～3 d后地下水位會有反應;地下水埋深超過20 m時，半年內的降雨對地下水位的變化都有影響。

邢臺縣作為研究區(qū)域，選用淺井5眼，雨量站22處，研究區(qū)域內多年平均降雨量588.8 mm，大部分雨量集中在6～9月，6～9月的降雨量占全年降雨量的75% ～80%。由于6～9月的降雨量較大，降雨能夠滲入下層土壤補給地下水，6～10月的地下水位變化趨勢受降雨影響比較明顯，降雨量與地下水位變化值的相關關系較好，相關系數(shù)較大;其它月份因降水稀少，降水對地下水的補給量不大，降水與地下水埋深變化的關系不好。

3.1 研究區(qū)11～5月份地下水埋深變化的預測方案

每年的11～2月為農(nóng)閑季節(jié)，地下水開采量較少，此時地下水位多處于上升期;3～5月進入農(nóng)忙季節(jié)，地下水開采量增加，地下水位處于下降期。11～5月由于降水量稀少，地下水位的月變幅與降水量幾乎沒有什么關系，這個時間段的地下水變幅主要受開采量的影響［4］。由于地下水的開采量統(tǒng)計數(shù)據(jù)精確度較差，另外這幾個月地下水的歷年變幅差別不是很大，因此采用各月歷年區(qū)域地下水平均變化幅度預測，即:

式中:Hi+1為下月末區(qū)域平均埋深(m);

H為本月末區(qū)域平均埋深(m);

各月歷年區(qū)域平均地下水位變幅見表1。

表1 枯季各月多年平均地下水位月變幅

采用這個方法模擬的各月歷年區(qū)域平均地下水位變幅和實測值的對比見表2～表8。

表2 11月區(qū)域平均地下水埋深實測和模擬對比

表3 12月區(qū)域平均地下水埋深實測和模擬對比

表4 1月區(qū)域平均地下水埋深實測和模擬對比

表5 2月區(qū)域平均地下水埋深實測和模擬對比

表6 3月區(qū)域平均地下水埋深實測和模擬對比

表7 4月區(qū)域平均地下水埋深實測和模擬對比

表8 5月區(qū)域平均地下水埋深實測和模擬對比

3.2 研究區(qū)6～10月份地下水埋深變化的預測方案

建立區(qū)域面平均降雨量與區(qū)域面平均月地下水位變幅的相關圖，區(qū)域面平均月地下水位變幅采用當月26日區(qū)域面平均埋深減去上月同日區(qū)域面平均埋深值。在建立相關關系時，首先需要確定用什么時間段，然后對時間段內區(qū)域面平均雨量與區(qū)域面平均月地下水位變幅建立關系，為此進行區(qū)域面平均月降雨量與區(qū)域面平均月地下水埋深變幅的相關分析，通過相關分析發(fā)現(xiàn):5月、6月區(qū)域面平均雨量合計值(5月、6月雨量數(shù)據(jù)之和，以下同)與5～6月區(qū)域面平均地下水位變幅(6月底與5月底數(shù)據(jù)之差，以下同)，6月、7月區(qū)域面平均雨量合計值與6～7月區(qū)域面平均地下水位變幅，7月、8月區(qū)域面平均雨量合計值與7～8月區(qū)域面平均地下水位變幅，8月、9月區(qū)域面平均雨量合計值與8～9月區(qū)域面平均地下水位變幅，7月、8月、9月、10月區(qū)域面平均雨量合計值與9～10月區(qū)域面平均地下水位變幅，相關程度最好。因此采用上述關系建立相關圖，見圖1～圖5。

圖1 5月、6月合計降雨量與6月末與5月末地下水埋深變幅相關圖

圖2 6月、7月合計降雨量與7月末與6月末地下水埋深變幅相關圖

圖3 7月、8月合計降雨量與8月末與7月末地下水埋深變幅相關圖

圖4 8月、9月合計降雨量與9月末與8月末地下水埋深變幅相關圖

圖5 7～10月合計降雨量與10月末與9月末地下水埋深變幅相關圖

4 結論與建議

針對邢臺縣地下水預測預報進行了研究。在分析歷史數(shù)據(jù)的基礎上，使用相關分析法建立了數(shù)學模型，方法簡便易行、穩(wěn)定可靠、需要參數(shù)少。

通過此次研究可以看出，由于降水量、地下水位監(jiān)測資料由實際監(jiān)測一手獲得，資料來源穩(wěn)定，數(shù)據(jù)翔實、客觀，準確度較高，由二者建立的相關關系誤差小、精度較高，適宜進行地下水位預測預報，也具有較高的推廣價值。

［1］邢臺市水務局.邢臺縣水資源評價，2008.

［2］喬光建，張均玲.邢臺市平原區(qū)地下水環(huán)境問題分析［J］.水資源保護，2002，(4):25 －27.

［3］藺穎，周孝德，楊方廷.泰安市地下水動態(tài)研究［J］.人民黃河，2010，(3):51－52.

［4］李秀麗.邢臺市地下水動態(tài)現(xiàn)狀及初步分析［J］.地下水2009，(5):40－41。