人類取水用水，改變土壤含水量與陸氣水分能量交換，對生態(tài)水文過程有重要影響。對水資源的大規(guī)模過度開采，使地表地下水資源日趨枯竭、超采區(qū)形成地下水漏斗、干涸干旱等自然災(zāi)害頻頻發(fā)生，水資源不可持續(xù)利用。取用地下水引起側(cè)向流動補(bǔ)給局地地下水損耗。認(rèn)識和理解人類取用水活動和地下水側(cè)向流動的作用規(guī)律，對于科學(xué)管理水資源至關(guān)重要。
近日，中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員謝正輝和博士生曾毓金等將人類取用水方案和地下水側(cè)向流動模型與陸面過程模式耦合，并應(yīng)用于西北干旱區(qū)黑河流域為例進(jìn)行模擬試驗，揭示黑河全流域人類取用水活動和地下水側(cè)向流動的生態(tài)水文效應(yīng)。
研究結(jié)果顯示，人類取用水活動和地下水側(cè)向流動共同影響著黑河流域地下水水位變化和其他相關(guān)的生態(tài)水文過程。過去十年，由于地下水抽取，黑河流域中游開采區(qū)的地下水位下降了2米左右，地下水資源的迅速消耗形成了地下水漏斗，而地表水資源由于人類大規(guī)模引水灌溉也被過度損耗。地下水側(cè)向流動對地下水漏斗區(qū)有明顯的補(bǔ)給作用，該作用在平原地區(qū)比在山區(qū)明顯。另外在河道輸水條件下，地下水側(cè)向流動對河道兩岸生態(tài)系統(tǒng)的生存和發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。
此項研究已經(jīng)發(fā)表在Journal of Advances in Modeling Earth Systems 和Hydrology and Earth System Sciences上。
參考文獻(xiàn)：
Yujin Zeng, Zhenghui Xie, Yan Yu, Shuang Liu, Linying Wang, Jing Zou, Peihua Qin, Binghao Jia. Effects of anthropogenic water regulation and groundwater lateral flow on land processes, 2016. Journal of Advances in Modeling Earth Systems. In press. doi:10.1002/2016MS000646.
Yujin Zeng, Zhenghui Xie, Yan Yu, Shuang Liu, Linying Wang, Binghao Jia, Peihua Qin, Yaning Chen. Ecohydrological effects of stream–aquifer water interaction: a case study of the Heihe River basin, northwestern China, 2016. Hydrology and Earth System Sciences, 20, 2333-2352, doi:10.5194/hess-20-2333-2016.
耦合模型框架示意圖
黑河流域，中國西北第二大內(nèi)陸河流域
黑河流域(a)高程, (b)地形坡度, (c)100厘米土壤層側(cè)向水導(dǎo)率和(d)地下水側(cè)向流流量的空間分布，以及(e)不考慮地下水側(cè)向流和(f)考慮地下水側(cè)向流情況下地下水位埋深的空間分布
模式模擬2003-2013年考慮人類水資源開發(fā)利用和不考慮人類水資源開發(fā)利用情況下(a)地下水位埋深，(b)100厘米土壤濕度，(c)2厘米土壤濕度，(d)產(chǎn)流深，(e)河道水儲量，(f)陸地水儲量，(g)地表溫度，(h)潛熱通量和(i)感熱通量的差值的空間分布
