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河南干旱,地下水位下降,需要多大的降雨才能實現水位回升?
關于河南的地下水位下降,不管是農業因素也好,工業因素也罷,底層原因還是因為降雨少,但關于地下水位的上升,不能用多大降雨來衡量,更要看全年總降雨量,以及降雨持續性。
暴雨假設
很多人可能更看好一場大暴雨,認為暴雨對緩解干旱幫助最大,從農業角度來講,暴雨對地里的農作物確實有幫助,能快速緩解作物饑渴。但從提高地下水位角度來講,一場暴雨作用微乎其微,暴雨的特點是量大且急促,短時間就可以形成地表徑流,而形成徑流意味著會匯入河道流往低處,降低地下水補充面積。
小雨假設
當然,相比于暴雨,小雨中雨也有缺點,中小雨在降落地面后也伴隨有蒸發,尤其是降雨與晴天交替上演時,水份剛打濕地表,還沒來得及往地下滲透,大晴天艷陽高照又完全蒸發。根據氣象統計顯示,近些年河南境內的年均降雨量是700毫米左右,而蒸發量卻高達1000毫米,降雨形不成有效集結,便蒸發完畢。
降雨連續
綜上,河南地下水位回升,不是一場兩場降雨就能解決的,最佳的期望是全年中到大雨連降,每個月有幾場大雨,在不影響農業生產的前提下,首先將河道、池塘、水庫蓄滿,然后才能逐步抬升地下水位。當然,這只是單純的理論數據分析,河南能否降雨,能否抬升地下水位,還是要看現實的氣象條件。
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就在南方各個地區遭遇洪澇災害時,河南依舊遭遇著干旱,根據我國氣象干旱綜合監測圖顯示,河南等地依然屬于中度到中度干旱。
從最近的降雨量來看,河南省地區迎來了降雨,專家指出這是雨帶向北抬升,有望緩解河南旱情。
雨帶抬升
我國的雨帶推移規律可以歸結為:三停,兩跳,一退。
其中三停指的是雨帶會在5月份停留在東部沿海一帶,這里會首先進入到雨季。接著6月份會停留在長江中下游地區,等到7-8月份會停留在華北以及東北地區,給當地帶來降雨。
從三停的規律來看,目前長江中下游地區正屬于雨季,但現在我國廣西、貴州地區降雨量也很豐富,桂林地區已經遭遇洪澇災害。
兩跳指的是從雨帶從南部沿海跳到長江中下游地區,再從長江中下游地區跳到華北平原以及東北平原。
而一退指的是在9月份時,受北方的冷空氣影響,雨帶會從北方地區退回到南方地區,然后再逐步退出大陸地區。
根據之前的雨帶規律,雨帶還未進入到北方地區,所以北方地區降雨量較少。但是最近這些年來,隨著全球溫度升高,導致我國雨帶向北移動,所以在這個月雨帶有望向北推進,緩解河南地區的旱情。
河南地下水位下降
雖然雨季的到來會緩解河南地區的干旱情況,但是卻無法填補整個華北地區的地下水下降。
我們知道,華北平原土壤肥沃,地勢平整非常有利于發展農業,但是傳統的農業對水源需求量較大,而且我國降雨量時間分布不均,主要是夏季多,冬季少,為了緩解干旱,當地人會抽水灌溉農田。
隨著灌溉用水,商業用水等對水資源的需求增加,以至于華北平原水位下降,從水位等壓線來看,整個華北平原出現了漏斗區。
正常情況下,雖然人們會使用水,但是湖泊、河流以及降雨等會及時補充地下水,使得地下水位呈現出動態平衡。
但近些年來人們修建了許多大型水庫,而水庫的底部又做了防滲透措施,使得水庫無法對地下水做補給。
降雨雖然會補給地下水,但是降雨會順著土壤表面匯入到河流,河流中的水最終也會匯入到水庫,所以對地下水的補充能力有限。
即使是發生百年不遇的大洪水,這些洪水也會隨著開閘放水等措施流入到下游或者海洋,能夠留在當地的水在短時間內無法將缺失的地下水全都補充上。
這是因為地下水并不是有一個單獨的水質層,而是填充在土壤中的基質中,而土壤基質不像海綿一樣可以在短時間內吸收大量水。
所以短時間內的暴雨無法增加河南地下水位,只有通過河流、湖泊等持續不斷的補充地下水才可以。
如何保護河南地區地下水
關于保護河南地區的地下水,目前來看有兩種比較好的方法,一種是節流,在河南農業集中的地方發展節水農業,盡可能地少使用地下水。對當地工業用水進行環保管控,讓工業用水的廢水標準能夠達到灌溉要求,使水源能夠循環使用。
另一種是開源,我國主持修建了南水北調工程,就是為了將南方富足的水資源引入到北方地區。我們知道,華北地區位于我國800毫米分割線以北,降雨量不足800毫米,而南方地區降雨量較多,超過了800毫米,導致很多地方河水泛濫成災。
由于我國地勢西高東西,使得我國天然河流很少有從南向北流動,以至于南方富足的水資源無法運輸到干旱的北方地區,而現在南水北調工程,通過人工修建南北走向的河流,緩解北方的干旱危機。
總結
按照以往的雨帶推移規律,河南有望在這個月底迎來雨季,緩解干旱。但是最近這個月正是農作物種植時間,所以這場雨能否下下來,對河南地區的農業影響非常大。
雖然人們可以通過抽取地下水來灌溉農田,但是最近這些年來河南地區地下水位下移,而水位下移將會導致土壤的承重能力下降,威脅著當地的建筑物。降雨雖然可以補充當地地下水,但是降雨無法在短時間內將缺失的地下水全部補充到位,只能依靠連年的降雨或者河流、湖泊等作為補給水源,慢慢補給地下水。
雨不在大小,而是能不能形成持續的降雨,必然一個月能有10天左右的降雨,每天有個十幾二十毫米的降雨,一直持續下去,地下水就會得到持續的補充,時間長了就會形成河流潺潺,綠樹成蔭。
河南干旱,地下水位下降,需要多大的降雨才能實現水位回升?
據公開的消息,今年河南省進入夏季以來,降雨量比常年同期偏少超過五成以上,是近60年以來同期降水最少的年份,特別是平頂山等地區的飲用水源地蓄水量已超過“死水位”的臨界值,很多河流的水位也已經降至幾十年來的最低水平,這充分表明今年河南省出現的干旱天氣的主因,是由降水偏少所致。
從中央氣象臺農業干旱監測數據可以看出,進入6月份以后,我國的主要干旱區域集中在我國中東部的河南、安徽,陜西北部、山西西部等黃河流域中段區域,云南中南部等區域,而中度干旱的區域河南省所占比例較高。
從5月份全國的氣溫和降雨情況看,我國中部、東部和南部絕大部分省份與往年相比,都有著明顯的氣溫偏高、降雨偏少的情況,特別是河南省大部、海南省大部、湖南省南部等區域表現尤為明顯,比如河南省70%以上的地區平均氣溫較往年偏高2-4攝氏度,近1/6的地區降雨較往年偏少100%、超過一半的地區降雨較往年偏少60%。
據預測,在接下來的3天時間內,河南省的東南部地區將出現短期的強對流天氣,降雨量可達80毫米以上,這對于緩解旱情具有一定的作用,但是由于降雨時間較短,覆蓋范圍不大,因此對于河南省整體的干旱所起的作用并不會特別明顯。
與河南省眾多水庫水位下降、河流水量減少相一致,其有些地區的地下水水位也出現了明顯的降低,部分農村的自備井已經出現“無水”的狀況,甚至有些以地下水為主要生活用水的農村,其打井深度已經從原來的30多米現在延伸到200多米,不但打井價格飆升,而且在持續受到干旱問題的影響下,即使200多米深的水井有時也會出現出水難的情況,給村民的正常生產和生活帶來了嚴重影響。
從地下水的埋藏條件看,人們習慣將地下水分為三種類型,一是通過大氣降水下滲,停留在地下巖石縫隙或者沉積層中的水體,這部分水體稱為上層滯水,這層水是包氣帶水層中具有明顯季節變化特征的水層。二是地面以下首個具有明顯隔水作用的巖層之上的地下水,這部分水我們稱之為潛水,這也是日常生產生活中經常涉及到的地下水層,老百姓從水井中取出的水多半就是潛水。第三種是埋藏較深、處于兩個隔水巖層之間的地下水,由于這部分的水層承受了較大的壓力,因此我們將其稱為承壓水。
我們通常意義上說的地下水,就是與日常生產生活具有緊密聯系的潛水層,它的水源補給主要來自于大氣降水和河湖的下滲。從農村很多水井的水位變化可以看出,當下大雨時,水位很快就會上升,而當長時間不下雨時,水位又會出現明顯的下降。因此降雨對于提升地下水位影響重大,那么下多大的雨,可以使河南等干旱地區的地下水位恢復呢?
對于潛水層來說,決定著其水位高低的因素有兩個,一是潛水埋藏深度,二是水層的厚度,這兩個因素對于氣候非常敏感,也就是說具有明顯的季節變化特征,一般在多雨季節,通過降雨的直接補給比較豐富,含水層的厚度就會增大,相應的埋藏深度就會變淺,表現為地下水位的上升。而在干旱季節,無論是降雨還是河湖,能夠直接補給的來源變少,含水層厚度變小,埋深變深,地下水位就會下降。
與此同時,區域的植被覆蓋狀況、包氣帶中巖體的性質、含水層的埋藏條件等,也都會影響著降雨對地下水的補給。因此,通常情況下,如果一個區域降水量大、持續時間長、地勢比較平坦、植被覆蓋率高、包氣帶巖性透水性能強, 那么由降水直接下滲被給地下水的效率就會越高。
河湖作為補給地下水的另外一個重要來源,其補給水量的大小也與降雨量的多少有關,河湖水體的部分下滲,可以起到為地下水提供一定的補給功能,當地表水的水位高于地下水的水位時,通常在積水洼地的周邊、底部巖層透水性能好、地表水與地下水聯系通道多的區域,其補給效率較高。
從以上的分析可以看出,決定著一個區域地下水補給來源的因素很多,每個區域的地形地貌、植被覆蓋情況、地下巖層透水性能等都有一定的差異,即使是在相同的降水量和降水強度下,地下水位的變化也不會相同。假如我們不考慮其它的因素,只考慮降雨的話,這就會分為幾種情況,一是短時強降雨的情況,這對緩解農業旱情大有裨益,但是由于降雨的過于集中,大部分降水會隨著地表徑流流入河湖,而河湖對地下水的補給,僅局限于低洼的周邊區域,因此對于整體地下水的補給效果將會不甚明顯。
二是較長時間的小雨。由于河南等大部分的中部地區,其年度降水量存在著與蒸發量相比偏少的狀況,也就是這樣的水熱條件決定著少量的降雨,大部分都會在蒸發作用下重新回歸大氣,能夠下滲到地下含水層的比例將會非常小,補給作用也不會太明顯。
三是持續性、高強度的降雨。比如長達一周的陰雨連綿天氣、或者持續半個月以上的間歇性中到大雨,出現這樣的天氣,方可抵消蒸發量和地表徑流帶走補給水源的影響,一方面可以通過地表徑流使河湖水位上漲,另一方面可以通過地表的直接下滲,達到地下水位出現明顯回升的目標。
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