张家口市内陆平原区20年间地下水位变化趋势分析

苏伟杰

（河北省张家口水文水资源勘测局，河北 张家口075000）

1 研究区概况

1.1 自然地理

张家口市坝上地区处于内蒙古高原的南缘.北部为阴山余脉，丘陵成带，海拔1400～1500m，相对高度在100～200m；南部地势略高于北部，海拔1500m以上，相对高度超过200m；中部地势平坦开阔，海拔1400m左右，相对高度小于50m，形成了广大的内陆河平原区，总面积4 795km2，其间岗梁、滩地、湖淖相间分布，呈典型的波伏高原景观.分属张北、尚义、康保和沽源四县.坝上地区属典型的寒温带半干旱大陆性季风气候，气候明显受蒙古高压中心影响，降水多集中在夏季.其中，尚义县所含内陆平原区面积为776km2，属于察汗淖，绝大部分在内蒙，在此不做分析，只分析张北、康保和沽源三县所含区域，为一较为完整的水文地质单元.

1.2 水文地质条件

内陆平原区地下水补给主要依靠大气降水，其次是接受周围山区地下水侧向补给，还有极少量地表水渗入补给.地下水排泄主要以潜水蒸发为主，还有少量渗出地表补给河淖等地表水.

内陆平原区含水层共分五个含水组，第一含水组由第四系全新统和中、下更新统的冲洪积、风积和湖积物形成，岩性为砂卵砾石、粗砂或粉细砂.第二含水组由第四系中、下更新统的湖积物形成，岩性为粉细砂，没有供水意义.第三含水组是第三系孔隙裂隙含水岩组，只在局部分布.第四含水组是第三系熔岩裂隙孔洞含水岩组，由火山喷溢形成，富水性不均，水埋深变化大，成井困难.第五含水组是基岩裂隙含水岩组，仅在坝缘构造裂隙带中有富水段.只有第一含水岩组含水层分布广泛，埋藏浅，容易开采，是饮水和灌溉的只要目的层.

1.3 地下水的年际变化

对区域10个站的动态资料分析，6个站表现为地下水位下降，下降幅度在0.58－2.71m间，4个站表现为地下水位上升，上升幅度在0.4－1.32m间，其中在沽源平原和康保县盐淖地下水位有升也有降，张北县的安固里淖流域地下水位出现较大下降幅度.1990～2009年的地下水动态，还表现为受气候因素的影响，与年降水量变化相一致的特征，丰水年地下水位较高，枯水年地下水位较低.但在2001年后，坝上大量种植错季节蔬菜，地下水开采量增加，且时间相对集中，使降水对地下水位年际变化的控制消弱（见图1），受人为因素的影响越来越大.

图1 年平均地下水埋深与年降水对照图

2 资料及研究方法

2.1 资料情况

研究区域共布设13个地下水埋深观测站，选取资料连续性好、代表性强的1990—2009年10站200站年的地下水位观测资料进行分析，这些地下水位观测站分布在不同的淖区，能够代表淖区的地下水位变化趋势，西辛营、小厂、白土窑和三号地分布在沽源平原，二台、大囫囵和东壕分布在张北安固里淖，李家地、丹清河和邓油房布设在康保县大盐淖（具体分布见图2）.

图2 研究区地下水观测井分布图

2.2 研究方法

采用Mann－Kendall秩次相关法.

观测时间序列x1，x2，…，xn（n为样本量），所有对偶观测值（xi，xj，i＜j）中xi＜xj出现的个数为pi，顺序（i，j）的子集是（i＝1，j＝2，3，…，n）、（i＝2，＝3，4，…，n）、…、（i＝n－1，j＝n）构造统计量U，其中

对序列Xt＝（x1，x2，…，xn），先确定所有对偶值（xi，xj，j＞i）中xi与xj的大小关系（设为τ）.趋势检验的统计量为：

式中：

当n大于10时，UMK收敛于标准正态分布.

U称为秩次相关系数，当n增加时，U很快收敛于标准的正态分布，U＞0时，序列存在上升趋势，U＜0时，序列存在下降趋势.给定显著性水平α，其双尾林价值为Uα／2.当U的绝对值小于Uα／2时，表示序列趋势不明显.反之则存在表示序列趋势明显.给定显著性水平α为0.05，查表可知Uα／2为1.96.

3 评价结果

计算各地下水位观测站的Mann－Kendall秩次相关系数（见表1），从表1可知，内陆平原区地下水位的逐月变化，除白土窑、邓油房外，均通过了0.05显著性检验.表明地下水位逐月变化存在着明显的变化趋势.在地下水位的年际变化中，各站的Mann－Kendall秩次相关系数均除白土窑、邓油房外，也均通过了0.05显著性检验.表明1990—2009年间地下水位存在显著上升或下降的趋势，下降的趋势更为显著.就是说，在未来的一段时间内，整个内陆平原区地下水位仍表现为下降趋势.水资源开发利用比现状还要紧张.

表1 M－K相关秩次系数表

4 结 论

利用Mann－Kendall秩次相关系数法，通过对内陆平原区10个站的地下水水位变化趋势分析可知，内陆平原区地下水位变化在沽源平原和大盐淖不同地点都有上升和下降的趋势存在，但下降趋势较为明显；在安故里淖，大部分地区，地下水位下降趋势显著.出现了近几年连续的降落现象，给地下水开采敲响了警钟.

［1］河北省第二次水资源评价，河北省水利厅

［2］王大纯、张人权，等编著.水文地质学基础［M］.北京：地质出版社，1995

［3］魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术［M］.北京：气象出版社

［4］丁晶，邓育仁.随机水文，成都：成都科技大学出版社，1988

［5］李裕奇，赵联文，等.非参数统计方法，西南交通大学出版社，2010

［6］朱力行，许王莉.非参数蒙特卡罗检验及其应用，科学出版社，2008