姚建

（遼寧省營(yíng)口水文局，遼寧 營(yíng)口 115000）

科技成果

利用動(dòng)態(tài)分析法分析降水入滲補(bǔ)給系數(shù)的變化規(guī)律

姚建

（遼寧省營(yíng)口水文局，遼寧 營(yíng)口 115000）

降水是區(qū)域水資源最主要的補(bǔ)給來源。在水文水資源評(píng)價(jià)特別是地下水資源的評(píng)價(jià)中，降水入滲補(bǔ)給量是一個(gè)非常重要的補(bǔ)給量，以至于在山丘區(qū)，其地下水資源量就是降水入滲補(bǔ)給量。降水入滲補(bǔ)給系數(shù)是計(jì)算降水入滲補(bǔ)給量的關(guān)鍵參數(shù)。文章利用動(dòng)態(tài)分析法對(duì)降水入滲補(bǔ)給系數(shù)的變化規(guī)律作了一些探討。

降水入滲補(bǔ)給系數(shù)；動(dòng)態(tài)分析法；規(guī)律

1 關(guān)于降水入滲補(bǔ)給的概念

1.1 降水入滲補(bǔ)給量

降水通過地面進(jìn)入土中的那部分水量，即下滲的水量，首先在土壤吸力作用下被土壤顆粒吸附保持，成為土壤持水量的一部分，其中一些還要以蒸散發(fā)形式返回大氣，剩余的部分水量才可成為自由水補(bǔ)給到地下水中，即為降水入滲補(bǔ)給量。

1.2 降水入滲補(bǔ)給系數(shù)

降水入滲補(bǔ)給系數(shù)（α）是指降水入滲補(bǔ)給量（pr）與相應(yīng)降水量（p）的比值，即：α＝pr／p。降水入滲補(bǔ)給系數(shù)的變化范圍在0～1。由于降水入滲補(bǔ)給量Pr取決于某一時(shí)段內(nèi)總雨量、雨日、雨強(qiáng)、包氣帶的巖性及降水前該帶的含水量、地下水埋深和下墊面及氣候因素，因此 α值是隨時(shí)間和空間變化的。不同地區(qū)具有不同的 α值，即使同一地區(qū)，不同時(shí)段 α，值也不盡相同。

因此，可根據(jù)不同的計(jì)算時(shí)段，確定相應(yīng)的降水入滲補(bǔ)給系數(shù)［1］。

2 動(dòng)態(tài)分析法

2.1 動(dòng)態(tài)分析法的概念

動(dòng)態(tài)分析法是在地下水水平排泄微弱的平原地區(qū)，降水后補(bǔ)給潛水的水量引起地下水位上升。利用人工觀測(cè)、地下水自記水位計(jì)或其他儀器能準(zhǔn)確測(cè)得降水后地下水位上升幅度 Δh。Δh和水位變動(dòng)帶給水度μ值的乘積大致等于降水入滲補(bǔ)給量，即 Pr＝μΔh，將它除以同期的降水量即得α值。當(dāng)計(jì)算時(shí)段內(nèi)有數(shù)次降水，則將每次降水引起的地下水位上升幅度相加，再乘以給水度，除以該時(shí)段的總降水量，得到該時(shí)段的降水入滲補(bǔ)給系數(shù)。

2.2 代表區(qū)域降水入滲補(bǔ)給系數(shù)的分析計(jì)算

文章選擇了營(yíng)口地區(qū)地下水埋藏較深的地下水監(jiān)測(cè)站歸北站以及地下水埋藏較淺的地下水監(jiān)測(cè)站蘭東站，采用兩站2004—2013年10 a期間地下水水位動(dòng)態(tài)資料，利用動(dòng)態(tài)資料分析法，對(duì)該值進(jìn)行了計(jì)算。

降水入滲補(bǔ)給系數(shù)計(jì)算公式為：

式中：α年為年均降水入滲補(bǔ)給系數(shù)（無因次）；Σ△h次為年內(nèi)各次降水引起的地下水水位升幅的總和，mm；P年為年降水量，mm。

2.2.1 歸北站區(qū)域計(jì)算結(jié)果

歸北站 2004—2013年歷年年內(nèi)地下水位升幅總和見表 1。

區(qū)域歷年降水采用歸南雨量站 2004—2013年降水觀測(cè)資料見表2。

根據(jù)《中華人民共和國(guó)區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告》（蓋縣幅、歸州幅1∶20萬）以及實(shí)地調(diào)查收集到的資料等確定給水度 μ為0.12。

運(yùn)用公式（1）計(jì)算歸北站區(qū)域歷年降水入滲補(bǔ)給系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見表3。

2.2.2 蘭東站區(qū)域計(jì)算結(jié)果

蘭東站 2004—2013年歷年年內(nèi)地下水位升幅總和見表4。

區(qū)域歷年降水采用歸南雨量站 2004—2013年降水觀測(cè)資料見表5。

根據(jù)《中華人民共和國(guó)區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告》（蓋縣幅、歸州幅1∶20萬）以及實(shí)地調(diào)查收集到的資料等確定給水度 μ為0.12。

運(yùn)用公式（1）計(jì)算蘭東站區(qū)域歷年降水入滲補(bǔ)給系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見表6。

表1 歸北站歷年年內(nèi)地下水位升幅總和情況表 mm

表2 區(qū)域歷年年降水量情況表 mm

表3 歸北站區(qū)域歷年年平均降水入滲補(bǔ)給系數(shù)表

表4 蘭東站歷年年內(nèi)地下水位升幅總和情況表 mm

表5 區(qū)域歷年年降水量情況表 mm

表6 蘭東站區(qū)域歷年年平均降水入滲補(bǔ)給系數(shù)表

3 成果分析

3.1 降水入滲補(bǔ)給系數(shù)與降水量的關(guān)系

歸北站代表區(qū)域和蘭東站代表區(qū)域歷年年平均降水入滲補(bǔ)給系數(shù)與歷年降水量關(guān)系圖見圖 1、圖 2所示。

圖1 歸北站代表區(qū)域降水量 ～降水入滲補(bǔ)給系數(shù)關(guān)系圖

圖2 蘭東站代表區(qū)域降水量 ～降水入滲補(bǔ)給系數(shù)關(guān)系圖

從圖1、圖2可以看出，降水入滲補(bǔ)給系數(shù)總體上有隨降水量增大而變大的趨勢(shì)。但是這種趨勢(shì)不是很絕對(duì)，有時(shí)不是很明顯甚至?xí)霈F(xiàn)相反的趨勢(shì)。

分析其原因主要是因?yàn)橛绊懡邓霛B補(bǔ)給系數(shù)的因素較多，不單是降水量一個(gè)因素。同樣的降水量，當(dāng)降水歷時(shí)、降水強(qiáng)度、土壤前期含水率、下墊面條件（地形、地貌、植被等）不同時(shí)，降水入滲補(bǔ)給系數(shù)會(huì)出現(xiàn)較大的差別。比如隨著水保措施的不斷實(shí)施，水的垂向運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)而橫向運(yùn)動(dòng)減弱，造成降水入滲增多，這就會(huì)出現(xiàn)蘭東站區(qū)域較小的降水量卻有著較大降水入滲補(bǔ)給系數(shù)的現(xiàn)象［2］。

3.2 降水入滲補(bǔ)給系數(shù)與地下水埋深的關(guān)系

通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算，歸北站區(qū)域2004—2013年平均地下水埋深為7.7 m，蘭東站為3.2 m。

歸北站的地下水埋深為蘭東站的兩倍多。從表3、表6中可以得知?dú)w北站區(qū)域的降水入滲補(bǔ)給系數(shù)明顯比蘭東站區(qū)域的要小。埋深小降水易蓄滿形成地面徑流，使入滲量減小，所以存在一個(gè)最佳埋深范圍，此數(shù)值大約為3 m左右。在此埋深范圍內(nèi)入滲補(bǔ)給量最大。當(dāng)埋深大于最佳埋深范圍時(shí)，隨著地下水埋深的增大，有更多的降水消耗于包氣帶，從而降水入滲補(bǔ)給系數(shù)會(huì)隨著地下水埋深的增加而減小。

4 存在問題

主要存在以下3點(diǎn)問題：

1）在用動(dòng)態(tài)分析法計(jì)算年平均降水入滲補(bǔ)給系數(shù)時(shí)，由于受地下水資料限制，采用的是5 d人工觀測(cè)井資料，這樣難免會(huì)產(chǎn)生漏測(cè)地下水位峰谷值而使計(jì)算出來的地下水入滲補(bǔ)給系數(shù)比實(shí)際值要偏小。

2）文中所選用的兩個(gè)地下水代表站為人工觀測(cè)井，觀測(cè)井并不是專業(yè)觀測(cè)井，會(huì)受到一定的地下水開采的影響，這樣有可能會(huì)使計(jì)算出來的區(qū)域降水入滲補(bǔ)給系數(shù)偏大。

3）兩個(gè)代表站區(qū)域所處的位置為山前平原，地下水側(cè)向徑流比較強(qiáng)，造成地下水位抬升的因素并不完全是降水入滲補(bǔ)給，文中都將其歸于降水入滲補(bǔ)給，所以會(huì)使計(jì)算出的降水入滲補(bǔ)給系數(shù)偏大。

［1］李金柱.降水入滲補(bǔ)給系數(shù)綜合分析［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2009（02）：29－33.

［2］楊曉俊.蒸滲計(jì)法降水入滲補(bǔ)給系數(shù)變化規(guī)律分析［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2009，20（01）：150－152.

Change Rule Analysis of Precipitation Infiltration Recharge Coefficient by Using Dynam ic Analysis M ethod

YAO Jian

（Liaoning Province Yingkou Hydrology Bureau，Yingkou 115000，China）

Precipitation is themain recharge sources of regionalwater resources.In hydrology and water resources evaluation，especially the groundwater resources evaluation，the precipitation infiltration recharge is a very important recharge，so that in themountain area，the quantity of groundwater resources is the precipitation infiltration recharge.Precipitation infiltration coefficient is a key parameter for calculating the infiltration recharge.This paper discusses on the change law of permeability in precipitation recharge coefficient by using the dynamic analysismethod.

infiltration recharge coefficient；dynamic analysismethod；law of rainfall

P641.2

A

1007－7596（2015）03－0001－03

2014－10－31

姚建（1981－），男，江蘇南通人，工程師，從事水文勘測(cè)、水資源評(píng)價(jià)論證等工作。