暴雨對(duì)濟(jì)寧市黃泛平原和山前沖洪積平原地下水影響分析

陳國(guó)浩　鄭喜東　齊云婷　趙曉旭

【摘 要】2018年8月17日，濟(jì)寧市經(jīng)歷了罕見的大暴雨，暴雨持續(xù)至8月20日，全市平均降雨量197.5mm，部分地區(qū)平均超過了250mm，為濟(jì)寧市百年一遇的暴雨。本次研究根據(jù)黃泛平原和山前沖洪積平原地下水動(dòng)態(tài)資料的不同變化情況來分析降雨的入滲情況，為濟(jì)寧市平原區(qū)地下水入滲分析和水資源管理部門合理調(diào)度雨洪資源利用提供參考。通過分析比對(duì)暴雨前后地下水位的變化情況可以看出，黃泛平原與山前沖洪積平原地下水位均有顯著的上升，但由含水巖性不同，黃泛平原地下水位的變化幅度要大于山前沖洪積平原，其滲透速率更高。

【關(guān)鍵詞】暴雨;地下水;平原區(qū)

中圖分類號(hào)： P641.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）22-0116-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.22.051

0 引言

濟(jì)寧市屬于華東地區(qū)，位于山東省西南部，地處魯中南山地與黃淮海平原交接地帶。梁山縣小路口鎮(zhèn)鄒橋村處于濟(jì)寧的最北端，北緯35°57′;微山縣高樓鄉(xiāng)柳新養(yǎng)殖場(chǎng)處于濟(jì)寧最南端，北緯34°26′;泗水縣泉林鄉(xiāng)歷山火車站為最東端，東經(jīng)117°36′;梁山縣黑虎廟鄉(xiāng)高堂村為最西端，東經(jīng)115°52′;南北長(zhǎng)167公里，東西寬158公里，全市總面積11285平方公里。

濟(jì)寧市平原洼地面積占全市總面積比例最大，地勢(shì)東部高，西部低，地貌相對(duì)復(fù)雜。東部山巒綿亙，丘陵起伏。京滬鐵路以東，海拔高度在五十至一百米米以上，較高的山有海拔648.8米的鳳凰山，為全市最高山峰，海拔344米的曲阜尼山，海拔545米的鄒城嶧山，海拔582米的泗水堯山，海拔532米的老寨山，山與山之間還有許多小型盆地和谷地。濟(jì)寧市中部有南四湖，分別由微山湖（位于最南段，面積最大）、南陽湖（位于最北段）、昭陽湖、獨(dú)山湖組成，貫穿南北。地勢(shì)周圍較高，中間較低，猶如一碟形盆地。最低湖底海拔高度：上級(jí)湖為31.5米，下級(jí)湖為30米。

濟(jì)寧市氣候主要為暖溫帶季風(fēng)氣候，位于東亞季風(fēng)氣候區(qū)，四季交替分明。特點(diǎn)為春季多大風(fēng)天氣，雨水少易干旱，夏季多南風(fēng)天氣，受熱帶海洋氣團(tuán)或變性熱帶海洋氣團(tuán)影響，多雨易澇，秋季天高氣爽，旱澇相見，冬季寒冷干燥，受極地大陸氣團(tuán)影響，多晴寒天氣;春秋兩季為大氣環(huán)流調(diào)整時(shí)期，春季易旱多風(fēng)，回暖較快;秋季涼爽，但時(shí)有陰雨。濟(jì)寧市多年平均氣溫在13.3℃一14.1℃，平均一年中有199天無霜期。年平均降水量在597—820毫米左右。

濟(jì)寧市多年平均降水量694.8mm，降水量區(qū)域主要分布在東南地區(qū)，向西北方向遞減，6～9月份為汛期，降水量占全年降水量的70%以上，1971年8月9日微山站發(fā)生特大暴雨，1日降水量達(dá)到558.5mm。濟(jì)寧市多年平均水面蒸發(fā)量的變化范圍在800-1200mm之間，地域分布上由北向南遞減，且變化較小。南端的韓莊多年平均水面蒸發(fā)量849.7mm，北端的梁山為1175mm。

1 濟(jì)寧8·17暴雨概況

2018年8月17日至20日，山東西南地區(qū)受臺(tái)風(fēng)“溫比亞”影響，山東濟(jì)寧市普降大到暴雨，局部特大暴雨。此次降雨過程特點(diǎn)具有降雨強(qiáng)度大，時(shí)間相對(duì)集中、強(qiáng)降水定性強(qiáng)等特點(diǎn)。全市降雨量平均為197.5mm，暴雨的中心點(diǎn)在湖西地區(qū)，4個(gè)縣市區(qū)平均降雨量超過250mm，最大點(diǎn)雨魚臺(tái)縣羅屯357mm，經(jīng)過同期降雨量頻率分析超過了百年一遇。強(qiáng)降雨造成了多條骨干河道洪水，南四湖水位上漲明顯。

2 地下水位動(dòng)態(tài)變化

濟(jì)寧市平原區(qū)地下水動(dòng)態(tài)類型為降水-開采型，大氣降水是影響地下水位動(dòng)態(tài)最重要的氣象因素，大氣降水入滲補(bǔ)給量是造成地下水位變化的重要因素。濟(jì)寧地區(qū)水文地質(zhì)條件受區(qū)域地質(zhì)、構(gòu)造、地貌和水文、氣象等因素的制約，區(qū)內(nèi)地質(zhì)主要分為兩個(gè)大區(qū)，分別為魯中南中低山丘陵水文地質(zhì)區(qū)和魯西北平原水文地質(zhì)區(qū)，其中魯西北平原水文地質(zhì)區(qū)主要包括黃泛平原和山前沖洪積平原。

本次分析區(qū)域?yàn)辄S泛平原和山前沖洪積平原，采用資料為省級(jí)地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)選擇了64處，數(shù)據(jù)分別采用8.16號(hào)、8.20號(hào)和9.1號(hào)。日地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

通過對(duì)8.16號(hào)、8.21號(hào)、8.26號(hào)和9.1號(hào)地下水位觀測(cè)資料進(jìn)行了分析，濟(jì)寧市平原區(qū)平均地下水位分別為37.06m、38.18m、38.28m和38.40m。在8月17日暴雨過后兩周，濟(jì)寧市地下水位平均上升了1.35m，地下水位在8月21日上漲幅度較大，8.21號(hào)與8.16號(hào)相比全市地下水位上升了了1.12m，后期8.21號(hào)至9.1號(hào)僅上升了0.23m，濟(jì)寧市平原區(qū)地下水位變化情況如圖1所示。

2.1 暴雨對(duì)黃泛平原區(qū)的影響

黃泛平原區(qū)含水層垂直分布一般分為三層結(jié)構(gòu)，即淡—咸—淡型平原區(qū)，區(qū)內(nèi)松散沉積物比較發(fā)育。目前地下水的開發(fā)利用主要為淺層淡水，淺層淡水含水層厚度約20米至40米，以粉砂為主，個(gè)別有細(xì)砂，西部較粗，近湖較細(xì)，粉砂為主，個(gè)別有細(xì)砂，西部較粗，近湖較細(xì)。

大部分情況下，汛期后黃泛平原水位升高，9月末10月初出現(xiàn)全年最高水位， 12月至第二年3月份水位趨于平穩(wěn)，4～6月份地下水位下降，5月底6月初出現(xiàn)全年最低水位。其中梁山縣東南小部分面積及金鄉(xiāng)縣西部較大部分面積地下水位埋深大于6m，潛水蒸發(fā)量幾乎等于零。梁山西北部引黃灌溉區(qū)的部分地區(qū)水位埋深在2m以內(nèi)。其它地區(qū)地下水位埋深在2～4m之間。

為分析本次暴雨對(duì)黃泛平原地下水的影響，選用M118045A 監(jiān)測(cè)井對(duì)暴雨前后地下水水位進(jìn)行分析。該監(jiān)測(cè)井位于嘉祥縣大張樓鎮(zhèn)王莊為人工監(jiān)測(cè)井?！?·17”降水過后，地下水位持續(xù)上升，變幅穩(wěn)定，平均5日內(nèi)水位升幅0.15 m。其變化幅度如圖2所示，由圖中可以看出該平原區(qū)地下水位在暴雨前在26.9m左右，8月17日開始降雨，從圖中可以看出地下水位出現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，一直持續(xù)到8月31日，最終地下水位達(dá)到了27.3m左右，與降雨前有1.4m左右的變幅。

2.2 暴雨對(duì)山前沖洪積平原區(qū)的影響

該區(qū)為山前沖洪積平原，地勢(shì)東北高、西南低，該區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源有人工回灌補(bǔ)給地下水和大氣降水，山區(qū)的地下水潛流向該平原排泄，以及地表水體滲漏補(bǔ)給等。

淺層含水層埋深在40米至60米，含水砂層主要由細(xì)砂、中砂組成，共2～4層，單層厚度1～5m，累計(jì)厚度5～15m，單位涌水量為200～1000m3/d·m，水化學(xué)類型多為HCO3-—Ca2+、HCO3—Ca2+·Mg2+、HCO3-—Ca2+·Na+型，礦化度一般在0.4-0.8g/L之間。

該區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉程度較高。城市相對(duì)比較集中，工業(yè)用水量較大，再加上部分農(nóng)業(yè)用水，因此，該區(qū)主要排泄形式為人工開采，由于常年大量開采地下水，造成本區(qū)地下水埋深較大，絕大部分面積埋深大于6m，其中多年平均埋深大于10m的面積約占該區(qū)面積的1/3，主要分布在濟(jì)寧市城區(qū)以北、汶上縣東部、兗州區(qū)西部。

為分析本次暴雨對(duì)黃泛平原地下水的影響，選用M1190570 監(jiān)測(cè)井對(duì)暴雨前后地下水水位進(jìn)行分析。該監(jiān)測(cè)井位于汶上縣寅寺鎮(zhèn)宋辛莊，為人工監(jiān)測(cè)井。其含水層為第四系含水砂層，含水層較厚，顆粒較粗。第四系厚度50米至200米。

通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出8.16號(hào)地下水位32.7m，“8·17”降雨過后，地下水位迅速抬升，8.21號(hào)地下水位33.5m，5天水位即升高0.79m，隨后上升速率緩慢，截止到8月31日地下水位已達(dá)到33.8m，與降雨前相比有1.1m的漲幅，其地下水變化幅度如圖3所示。

3 結(jié)論

綜上所述，“20180817”暴雨對(duì)濟(jì)寧市黃泛平原和山前沖洪積平原地下水位呈現(xiàn)不同變化：

（1）暴雨對(duì)濟(jì)寧市地下水位有明顯的影響，暴雨后濟(jì)寧市平均地下水位上升了1.35m，在對(duì)城市產(chǎn)生積水威脅的同時(shí)也補(bǔ)給了大量的地下水。

（2）湖西黃泛平原區(qū)含水層垂直分布一般分為三層結(jié)構(gòu)，即淡—咸—淡型。淺層單水含水層以粉砂為主，強(qiáng)降雨后淺層含水層水位持續(xù)穩(wěn)定上升，短期內(nèi)上升不幅度不大。

（3）在汶泗河沖洪積山前傾斜平原潛水含水層地區(qū)，第四系含水砂層較厚，顆粒較粗，有較強(qiáng)的入滲補(bǔ)給能力，地下水對(duì)凈水響應(yīng)靈敏，強(qiáng)降水過后，短期內(nèi)地下水位上漲速度快，升幅大，但后期水位上漲速度變緩，升幅較小。

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