承德地區(qū)地下水折算系數(shù)分析

(河北省承德水文水資源勘測(cè)局，河北 承德 067000)

承德地區(qū)地下水折算系數(shù)分析

袁杰

(河北省承德水文水資源勘測(cè)局，河北 承德 067000)

根據(jù)承德地區(qū)的水文地質(zhì)條件特點(diǎn)，利用承德地區(qū)長期監(jiān)測(cè)積累的15處基本監(jiān)測(cè)站和62處實(shí)用自動(dòng)監(jiān)測(cè)站地下水觀測(cè)數(shù)據(jù)資料，對(duì)地下水位差值、水位折算系數(shù)進(jìn)行了分析研究，依據(jù)地下水水位數(shù)據(jù)，按差值和折算系數(shù)兩種方法分別進(jìn)行計(jì)算，使人工監(jiān)測(cè)的歷史數(shù)據(jù)能與自動(dòng)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)有效銜接，更好發(fā)揮承德市地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)承德地區(qū)地下水的監(jiān)控與分析。

自動(dòng)監(jiān)測(cè)；地下水折算系數(shù)；數(shù)據(jù)銜接

承德市位于河北省東北部，北靠遼蒙，南臨京津，東和東南與省內(nèi)的秦皇島、唐山接壤，西與張家口相連。水文地質(zhì)情況較為復(fù)雜，地下水主要賦存于河谷第四系沖洪積松散堆積含水層中。為更好的發(fā)揮承德市水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)高效、準(zhǔn)確、快捷的優(yōu)點(diǎn)，并分利用承德地區(qū)長期監(jiān)測(cè)積累的人工地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，本文將分析自動(dòng)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)與人工監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系、折算系數(shù)，為人工監(jiān)測(cè)站與自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)銜接提供依據(jù)，以期自動(dòng)監(jiān)測(cè)站發(fā)揮最大效益，為水文事業(yè)信息自動(dòng)化的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

1 水文地質(zhì)條件概況

承德市的地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)情況均較復(fù)雜。按照河北水文地質(zhì)分區(qū)，承德市在兩個(gè)水文地質(zhì)區(qū)，一是冀北山地水文地質(zhì)區(qū)；二是內(nèi)蒙古高原水文地質(zhì)區(qū)。地下水的儲(chǔ)存有三種形式：松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和喀斯特容洞水。松散巖類孔隙含水巖組，主要分布于山區(qū)河谷地帶、山間盆地及高原。較大河谷的中下游地帶，河谷較為寬闊，局部形成河谷盆地，含水層較厚，為孔隙水的富水地段。而主河谷的上游太支河谷部位，水力坡度較大，含水層較薄，富水程度明顯變差。山間盆地因規(guī)模很小，第四系松散堆積物顆粒較細(xì)，厚度較薄，富水性中等。高原孔隙水，主要富集于小灤河河谷兩側(cè)及洼地處，尤以御道口以西最為富水，而遠(yuǎn)河谷地帶水位埋藏深，較為貧水。該含水巖組是本區(qū)域具有開采價(jià)值的主要含水巖組。

基巖裂隙含水巖組分布在地形陡峭的分水嶺部位，地開坡度大，風(fēng)化殼厚度薄，降水很快以地表徑流流失，入滲量小，地下水較貧乏，而山坡坡角或地勢(shì)低洼部位以及河谷部位，風(fēng)化殼相對(duì)厚一些，易于大氣降水的入滲補(bǔ)給，地下水較豐富，斷裂影響帶或巖體與圍巖接觸部位是裂隙水的主要富集地帶。富水性因巖性和裂隙發(fā)育程度不同，差異性較大?？λ固厝荻此诒镜貐^(qū)分布范圍比較少。

大氣降水入滲補(bǔ)給是本區(qū)最基本的地下水補(bǔ)給來源，其次為境外地下水的側(cè)向補(bǔ)給，本區(qū)地下水總的徑流方向由北向南順勢(shì)徑流，但由于地形條件的差異，山區(qū)地下水的流向又要具有局部多向性。地下水的主要排泄方式是徑流排泄和人工開采。本區(qū)地下水大部分為潛水，地下水流徑途短，水交替作用強(qiáng)烈，容濾時(shí)間短，除個(gè)別地段外，絕大部分地下水為低礦化淡水。

2 分析與計(jì)算

2.1 監(jiān)測(cè)站網(wǎng)

承德市基本監(jiān)測(cè)站15處和自動(dòng)監(jiān)測(cè)站77處，均為淺層地下水，本文中應(yīng)用基本監(jiān)測(cè)站15處數(shù)據(jù)，實(shí)用自動(dòng)監(jiān)測(cè)站62處數(shù)據(jù)，各縣區(qū)站點(diǎn)情況見表1。

2.2 計(jì)算方法

本次折算時(shí)間選用2017年1月21日、1月26日、2月6日、2月11日、2月16日、2月21日、2月26日、3月1日早8時(shí)的8組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行折算分析。計(jì)算區(qū)域平均值時(shí)縣(市)以下采用算術(shù)法，各設(shè)區(qū)市以縣(市)面積加權(quán)進(jìn)行計(jì)算。

將全部埋深根據(jù)監(jiān)測(cè)站附近地面高程統(tǒng)一折算成水位，采用水位數(shù)據(jù)，按差值和折算系數(shù)兩種方法分別進(jìn)行計(jì)算。

折算差值=自動(dòng)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)-人工基本監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

折算系數(shù)=自動(dòng)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)/人工基本監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.3 計(jì)算結(jié)果

2.3.1 水位差值

成果穩(wěn)定性：從八個(gè)時(shí)間點(diǎn)來看，各個(gè)市折算差值正負(fù)方向一致。承德市淺層地下水的平均折算差值為97.68，8組的平均差值變化區(qū)間為97.64～97.74，│max-min│=0.10，計(jì)算成果穩(wěn)定。每個(gè)縣八次計(jì)算結(jié)果之間差異較小，表明參與計(jì)算的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好。其中差異較大的是隆化縣，│max-min│=0.31。

成果規(guī)律性：按照差值計(jì)算法對(duì)9個(gè)縣區(qū)的淺層地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，除3月1日雙灤區(qū)為-0.07，其余折算差值均為正值，折算差值呈現(xiàn)較強(qiáng)的規(guī)律性，人工監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)普遍比自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)偏小，水位低。

計(jì)算成果表明地下水位8組的平均差值變化區(qū)間為0.03～147.20，除雙橋區(qū)、雙灤區(qū)以外其他各縣區(qū)差值均較大，主要原因?yàn)閰^(qū)域內(nèi)高程差距較大，并且區(qū)域上各個(gè)縣區(qū)之間差異較大。計(jì)算結(jié)果見表2，高程差見表3。

表1 承德市站網(wǎng)個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)表 個(gè)

表2 水位差值計(jì)算成果 m

表3 承德市基本站與自動(dòng)站高程差 m

2.3.2 水位折算系數(shù)

成果穩(wěn)定性：承德市淺層地下水的平均折算系數(shù)為1.18，8組的平均差值變化區(qū)間為1.18～1.18，│max-min│=0，計(jì)算成果穩(wěn)定。每個(gè)縣八次計(jì)算結(jié)果之間無差異，表明參與計(jì)算的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較好。

成果規(guī)律性：按照折算系數(shù)法對(duì)9個(gè)縣區(qū)的淺層地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，可以看出地下水位8組的平均折算系數(shù)無變化，結(jié)果表明折算系數(shù)呈現(xiàn)較強(qiáng)的規(guī)律性，說明人工監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)相比差異較小。

計(jì)算成果表明地下水位8組的平均系數(shù)變化區(qū)間為1.00～1.34，區(qū)域上各個(gè)縣區(qū)之間差異較大。計(jì)算結(jié)果見表4。

2.3.3 相關(guān)問題

(1)本次計(jì)算中由于興隆縣、灤平縣以及及圍場(chǎng)縣、豐寧縣壩上地區(qū)無人工基本站點(diǎn)，本次計(jì)算中撤除以上地區(qū)站點(diǎn)及面積，保留自動(dòng)站62處。(2)承德地區(qū)地形復(fù)雜各縣區(qū)間高程差距大，水位差值變化主要受高程差變化影響所致。(3)由于承德地區(qū)高程較大，水位變幅在0.31 m以下，計(jì)算中發(fā)現(xiàn)水位折算系數(shù)變化微小(千分位略有變化)。

表4 水位折算計(jì)算成果

3 結(jié)語

通過對(duì)承德市的9個(gè)縣區(qū)內(nèi)的人工監(jiān)測(cè)井和自動(dòng)監(jiān)測(cè)井8次的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按照水位差值、水位折算系數(shù)兩種方法進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過單縣的差異性分析、數(shù)據(jù)的一致性分析和高程變化、站網(wǎng)密度、站網(wǎng)布局等實(shí)際情況的影響分析，水位差值變幅較小規(guī)律明顯，因此采用水位差值法計(jì)算埋深成果，用以將人工監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)有效連接起來。承德地區(qū)人工觀測(cè)站點(diǎn)相對(duì)較少，只有15處，因此此次水位差值和水位折算系數(shù)的精度有待進(jìn)一步提高，建議積累更多數(shù)據(jù)后使折算系數(shù)成果更加穩(wěn)定、可靠。

[1]高玉鼎，魏慶杰.承德市水資源規(guī)劃報(bào)告.2005.

[2]河北省承德市水資源公報(bào).承德市水資源管理辦公室.2011.

P641.1

B

1004-1184(2017)05-0040-03

2017-04-17

袁杰 (1983-)，男，河北承德人，工程師，主要從事水文情報(bào)預(yù)報(bào)、水資源管理工作。