浅谈黄淮海平原浅层地下水埋深对气候变化响应

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1、第29卷第l期水文Vo1．29No．12009年2月J0URNAL0FCHINAHYDR0L0GYFeb．．2009黄淮海平原浅层地下水埋深对气候变化响应谢正辉，梁妙玲，袁星，陈锋，刘春蓁，刘志雨(1．中国科学院大气物理研究所，北京100029；2．水利部水利信息中心，北京100053)摘要：地下水是陆地水循环的重要组成部分．它受气候条件和植被地形及人类活动的影响地下水埋深对气候变化的响应研究是气候变化影响研究的前沿和热点之一，对于水资源管理及其相关研究与应用具有重要意义本文利用陆面水文模型VIC驱动统计

2、模型RTFN开展气候变化的敏感性试验，探讨黄淮海平原地区浅层地下水埋深对气候变化的响应。研究表明，地下水埋深对降水变化的敏感程度远大于温度变化，埋深较浅区比埋深较深区敏感。在温度变化2～5。C．降水变化±15％的情景下，黄淮海平原区平均地下水埋深变化范围大致为一81~96mill。由于地下水具有自记忆性．导致埋深对降水盈余响应滞后．该地区最大的埋深变化出现在8月关键词：浅层地下水；气候变化；陆面水文模型；带噪声传递函数模型；黄淮海平原中图分类号：P641．12文献标识码：A文章编号：1000—0852(2

3、009)0l一0030—06了降水估计地下水埋深的统计模型．并对模型残差部分利用1引言自回归模型进行处理，从而使模型误差满足白噪声条件，提高在全球水储量中，地下水是仅次于冰JII的淡水资源，全世了模拟精度。文献f111基于rI1FN模型、Kalman滤波和复合型混界约有15亿人以之作为主要的饮用水源；它对于维持河流、合演化算法SCE—UA，发展了一种新的时间序列重建方法．并湖泊、湿地以及水生群落具有重要意义，是水循环不可缺少的将其用于地下水埋深估计。文献[121将文献【1l】中的方法与聚一部分I11。气候

4、变化能通过改变径流、土壤湿度以及湖水水位等类算法相结合，借鉴参数移植的思想，对中国区域大尺度浅层水文要素改变地下水埋深：而大尺度浅层地下水埋深的变化改地下水埋深进行估计。变土壤湿度的时空分布．并进一步改变陆气间的能量和水分循本文利用陆面水文模型一可变下渗能力模型VIC驱动地环，最终影响气候。作为中国重要粮食生产基地的黄淮海平原下水埋深估计模型一区域化带噪声传递函数模型(RTFN)D21，区，地下水是该区农业生产的重要水源，特别是在黄河以北地结合政府间气候变化委员会(IPCC)估计的气候变化情景．针表水缺乏

5、的地区井灌面积占有效灌溉面积的近70％。因此，在对黄淮海平原地区开展地下水埋深对气候变化响应的敏感性黄淮海平原区开展地下水对气候变化响应的研究对于深化气试验，尝试定量评估气候变化对黄淮海平原区浅层地下水的候变化对水资源影响研究以及适应气候变化水资源管理政策可能影响的制订等具有重要意义。2研究区域及模型介绍目前气候变化对地下水的影响研究还处于起步阶段，一方面是由于地下水与气候、人类活动的关系以及地下水的补2．1研究区域概况给方式要比地表水复杂得多，由气候模型输出驱动各种形式黄淮海平原f112．55—120．

6、35。E，31．25～40．35。N1是我国第一的地下水水量平衡模型得到的地下水补给尚不能作为对地下大地下水富集区，地下水可开采资源量417亿m年，占全国地水的预测【1：另一方面是由于大多数描述大气环流模式中地表下水可开采资源总量的10．58％，范围包括北京市南部、天津市能量、水分、物质等变化的陆面过程模型并未考虑或者并未详大部、河北省东部、河南省东北部、山东省西北部、安徽省北部和细考虑地下水位动态变化[3J。地下水埋深估计模型一般分为确江苏省北部地区。该区地下水天然补给量为546亿m3／年．其中定性模型

7、和随机性模型。文献[3卜【6】基于有限元集中质量法求70％来自降水补给。近几十年来，由于气候变化和人类活动的解的非饱和土壤水模型【7_91。在陆面水文模型中发展了基于水影响，地下水资源量与1984年相比下降了27％。例如河北省的量平衡原理，考虑土壤水和地下水相互作用的地下水模型，改多年平均降水量为543mill，但是9O年代的年平均降水量仅为进了陆面水文模式的模拟能力。文献【10】通过分析降水和地下487．9mm，从而减少了地下水的降水入渗补给；另一方面，受人水埋深之间的关系。利用传递函数理论和回归分析方

8、法建立类活动影响，该平原的许多河流都出现断流情况，导致河流对地收稿日期：2008—03—13基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2一YW一126—2及KZCX2一YW一217)、国家重点基础研究发展规划项目(2005CB321703)作者简介：谢正辉(1963一)，男，湖南长沙人，研究员，主要从事陆面模式发展、陆面水文模型与气候模式耦合及陆面数据同化的理论与应用研究。第1期谢正辉等：黄淮海平原浅层地下水埋深对