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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