利用动态分析法分析降水入渗补给系数的变化规律

姚建

（辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115000）

科技成果

利用动态分析法分析降水入渗补给系数的变化规律

姚建

（辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115000）

降水是区域水资源最主要的补给来源。在水文水资源评价特别是地下水资源的评价中，降水入渗补给量是一个非常重要的补给量，以至于在山丘区，其地下水资源量就是降水入渗补给量。降水入渗补给系数是计算降水入渗补给量的关键参数。文章利用动态分析法对降水入渗补给系数的变化规律作了一些探讨。

降水入渗补给系数；动态分析法；规律

1 关于降水入渗补给的概念

1.1 降水入渗补给量

降水通过地面进入土中的那部分水量，即下渗的水量，首先在土壤吸力作用下被土壤颗粒吸附保持，成为土壤持水量的一部分，其中一些还要以蒸散发形式返回大气，剩余的部分水量才可成为自由水补给到地下水中，即为降水入渗补给量。

1.2 降水入渗补给系数

降水入渗补给系数（α）是指降水入渗补给量（pr）与相应降水量（p）的比值，即：α＝pr／p。降水入渗补给系数的变化范围在0～1。由于降水入渗补给量Pr取决于某一时段内总雨量、雨日、雨强、包气带的岩性及降水前该带的含水量、地下水埋深和下垫面及气候因素，因此 α值是随时间和空间变化的。不同地区具有不同的 α值，即使同一地区，不同时段 α，值也不尽相同。

因此，可根据不同的计算时段，确定相应的降水入渗补给系数［1］。

2 动态分析法

2.1 动态分析法的概念

动态分析法是在地下水水平排泄微弱的平原地区，降水后补给潜水的水量引起地下水位上升。利用人工观测、地下水自记水位计或其他仪器能准确测得降水后地下水位上升幅度 Δh。Δh和水位变动带给水度μ值的乘积大致等于降水入渗补给量，即 Pr＝μΔh，将它除以同期的降水量即得α值。当计算时段内有数次降水，则将每次降水引起的地下水位上升幅度相加，再乘以给水度，除以该时段的总降水量，得到该时段的降水入渗补给系数。

2.2 代表区域降水入渗补给系数的分析计算

文章选择了营口地区地下水埋藏较深的地下水监测站归北站以及地下水埋藏较浅的地下水监测站兰东站，采用两站2004—2013年10 a期间地下水水位动态资料，利用动态资料分析法，对该值进行了计算。

降水入渗补给系数计算公式为：

式中：α年为年均降水入渗补给系数（无因次）；Σ△h次为年内各次降水引起的地下水水位升幅的总和，mm；P年为年降水量，mm。

2.2.1 归北站区域计算结果

归北站 2004—2013年历年年内地下水位升幅总和见表 1。

区域历年降水采用归南雨量站 2004—2013年降水观测资料见表2。

根据《中华人民共和国区域水文地质普查报告》（盖县幅、归州幅1∶20万）以及实地调查收集到的资料等确定给水度 μ为0.12。

运用公式（1）计算归北站区域历年降水入渗补给系数，计算结果见表3。

2.2.2 兰东站区域计算结果

兰东站 2004—2013年历年年内地下水位升幅总和见表4。

区域历年降水采用归南雨量站 2004—2013年降水观测资料见表5。

根据《中华人民共和国区域水文地质普查报告》（盖县幅、归州幅1∶20万）以及实地调查收集到的资料等确定给水度 μ为0.12。

运用公式（1）计算兰东站区域历年降水入渗补给系数，计算结果见表6。

表1 归北站历年年内地下水位升幅总和情况表 mm

表2 区域历年年降水量情况表 mm

表3 归北站区域历年年平均降水入渗补给系数表

表4 兰东站历年年内地下水位升幅总和情况表 mm

表5 区域历年年降水量情况表 mm

表6 兰东站区域历年年平均降水入渗补给系数表

3 成果分析

3.1 降水入渗补给系数与降水量的关系

归北站代表区域和兰东站代表区域历年年平均降水入渗补给系数与历年降水量关系图见图 1、图 2所示。

图1 归北站代表区域降水量 ～降水入渗补给系数关系图

图2 兰东站代表区域降水量 ～降水入渗补给系数关系图

从图1、图2可以看出，降水入渗补给系数总体上有随降水量增大而变大的趋势。但是这种趋势不是很绝对，有时不是很明显甚至会出现相反的趋势。

分析其原因主要是因为影响降水入渗补给系数的因素较多，不单是降水量一个因素。同样的降水量，当降水历时、降水强度、土壤前期含水率、下垫面条件（地形、地貌、植被等）不同时，降水入渗补给系数会出现较大的差别。比如随着水保措施的不断实施，水的垂向运动加强而横向运动减弱，造成降水入渗增多，这就会出现兰东站区域较小的降水量却有着较大降水入渗补给系数的现象［2］。

3.2 降水入渗补给系数与地下水埋深的关系

通过统计计算，归北站区域2004—2013年平均地下水埋深为7.7 m，兰东站为3.2 m。

归北站的地下水埋深为兰东站的两倍多。从表3、表6中可以得知归北站区域的降水入渗补给系数明显比兰东站区域的要小。埋深小降水易蓄满形成地面径流，使入渗量减小，所以存在一个最佳埋深范围，此数值大约为3 m左右。在此埋深范围内入渗补给量最大。当埋深大于最佳埋深范围时，随着地下水埋深的增大，有更多的降水消耗于包气带，从而降水入渗补给系数会随着地下水埋深的增加而减小。

4 存在问题

主要存在以下3点问题：

1）在用动态分析法计算年平均降水入渗补给系数时，由于受地下水资料限制，采用的是5 d人工观测井资料，这样难免会产生漏测地下水位峰谷值而使计算出来的地下水入渗补给系数比实际值要偏小。

2）文中所选用的两个地下水代表站为人工观测井，观测井并不是专业观测井，会受到一定的地下水开采的影响，这样有可能会使计算出来的区域降水入渗补给系数偏大。

3）两个代表站区域所处的位置为山前平原，地下水侧向径流比较强，造成地下水位抬升的因素并不完全是降水入渗补给，文中都将其归于降水入渗补给，所以会使计算出的降水入渗补给系数偏大。

［1］李金柱.降水入渗补给系数综合分析［J］.水文地质工程地质，2009（02）：29－33.

［2］杨晓俊.蒸渗计法降水入渗补给系数变化规律分析［J］.水资源与水工程学报，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，江苏南通人，工程师，从事水文勘测、水资源评价论证等工作。