气候变化下华北平原井灌区粮食生产地下水保障能力

为了揭示华北平原粮食生产地下水保障程度,以石家庄平原井灌区为典型研究区,建立了地下水保障程度指标体系,利用水量平衡原理、统计降尺度和概率统计等研究方法,对该区未来50年的粮食生产地下水保障程度进行了分析评价,结果表明:1RCP26气候情景多年平均粮食作物灌溉需水量最高,其次为RCP、RCP45和RCP85;RCP45情景地下水可开采量最高,其次为RCP85、RCP26和RCP。2地下水保障程度对降水量的增减有较强敏感性,降水量每增加100 mm,RCP情景地下水保障程度上升3.6%,RCP26、RCP45和RCP85分别上升4%、4.6%和5.5%。3从RCP到RCP85情景地下水保障程度呈增大趋势,但增大程度有所不同,RCP26较RCP增大5%、RCP45增大8%、RCP85增大5%。因此,在温室气体排放量逐步增大的压力下,从粮食生产用水安全角度分析,选择RCP26~RCP45之间的发展模式较为合适。     

降水和开采变化对滹滏农业区地下水流场影响特征与机制

准确认识地下水流场演变机制是开展地下水系统涵养修复的前提和基础。以滹滏农业区为典型区,基于该区逐月地下水动态观测和降水资料,采用区域地下水动态模型及时间序列趋势分析等方法,开展了降水和开采变化对农业区地下水流场影响特征与机制研究。结果表明:降水变化是驱动地下水位变幅的重要因素,在枯水年份地下水位下降阈值介于0.5~4.0 m,在平水年份下降阈值介于0~2.0 m,在丰水年份地下水位大幅上升;地下水位与开采量关系不明显,但与区域累计超采量有显著的相关关系,地下水累计超采量每增加1.0亿m3正定农业区地下水位下降6.4 m、藁城农业区下降7.3 m。随降水量的增大,农业区开采强度呈幂函数减少趋势,地下水补给量呈幂函数增长趋势。农业开采减少趋势线和地下水补给增加趋势线的交会点为地下水系统平衡点,在平衡点左侧的年份地下水系统处于负均衡状态,离平衡点越远地下水位下降幅度越大;在平衡点右侧的年份地下水系统处于正均衡状态,离平衡点越远地下水位上升幅度越大。研究成果可为区域地下水开发利用提供理论指导。     

近50 年来石家庄地区地下水流场演变驱动力分析

为了揭示石家庄地区地下水流场演变的驱动因素,基于近50年来地下水位、气候变化及开采量等相关数据,应用小波变换及模糊矩阵等研究方法,对地下水流场发生异变的主要动因及其特征进行了研究。结果表明:(1)地下水降落漏斗中心水位埋深及面积随Pe值(降水量与开采量比值)减小而增大,趋势基本符合幂函数关系,枯水年份Pe单位下降值的影响程度约是丰水年份的1.8倍和1.9倍;(2)地下水降落漏斗中心水位埋深及面积随着Re值(地下水补给量与开采量比值)增大以幂函数特征呈减小趋势;(3)上游山区水利工程的修建使下游平原区地表水体渗漏补给量减少49%,井灌回归补给量减少17%。利用该方法取得的研究成果与实际情况基本符合,可为区域地下水开发利用提供指导。