保定平原区地下水水位变幅带自由孔隙率空间变异研究

科学确定地下水水位变幅带的地学参数是水资源评价与管理中的重要环节.保定平原近 40 年来强烈开采地下水,水位持续下降形成规模巨大的厚包气带层,南水北调工程通水后,随着河湖生态补水与地下水压采工作的推进,保定平原局部地区地下水水位止跌回升.回补水量与水位变化的定量关系成为超采治理的一个重要科学问题,但水位回升条件下的计算中仍用表示释水过程的给水度参数将造成结果偏差,因此表述水位恢复过程的自由孔隙率参数研究是解决这一问题的重点所在.文章基于保定平原区 67 个工程地质钻孔采样数据,确定水位变幅带的综合自由孔隙率,通过趋势分析和结果交叉验证方法遴选半变异函数模型,结合普通克里金插值方法对未知点进行无偏最优估计.结果显示:(1)保定平原区水位变幅带综合自由孔隙率的最优半变异函数模型为一阶趋势效应指数模型.数据具有强空间自相关性,主要受变幅带空间位置、地层类型等结构性因素影响.(2)综合自由孔隙率分布表现为西南、西北为高值区,极值可达 0.25,数值向中部及东部逐步降低,最小降至 0.02.(3)与惯用给水度值进行对比,自由孔隙率值在南北部地区整体升高约 0.03,约为惯用给水度的 1.2 倍.在中部地区降低了约 0.06,变为惯用给水度值的一半左右.研究成果对南水北调受水区生态补水与水资源调控具有重要研究价值和借鉴意义.