基于地表水-地下水耦合模型的未来气候变化对西北干旱区水资源影响研究——以黑河中游为例
发布时间：2021-04-03 02:23
基于物理过程的地表-地下水耦合模型能全面、系统地刻画流域水循环过程,并为水资源管理提供详细信息。同时,未来水资源的变化趋势受到气候变化的影响显著,在未来气候情景下水资源如何变化将影响水资源管理措施。本文以黑河中游盆地为例,基于地表水-地下水耦合模型GSFLOW,评估区域水资源对气候变化的响应,预测未来气候情景（CMIP5）下区域水资源变化趋势,为西北干旱区水资源管理提供参考。研究表明:（1）GSFLOW模型能很好地模拟黑河中游盆地复杂的水循环过程。（2）在中等排放强度（RCP4.5）下,平均每年降水上升0.6 mm,温度上升0.03℃,地下水储量减少0.38亿m3;在高排放强度（RCP8.5）下,降水上升0.8 mm,温度上升0.06℃,地下水储量减少0.34亿m3。
【文章来源】：中国地质. 2019,46(02)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
黑河中游盆地研究区概况Fig.1GeneralsituationofthemiddlereachesoftheHeiheRiver
http://geochina.cgs.gov.cn中国地质,2019,46(2)2010）。地下部分分为5层，其中第1、3、5层为含水层，第2、4层为隔水层。每层有150行，172列，9106个活动网格。网格大小为1km×1km。最顶部的第1层根据水文地质条件划分为21个参数分区，第2、4层分为12个参数分区，第3、5层分为14个参数分区。每个参数分区对应一套水力传导系数、储水系数或给水度。子流域划分情况见图2。模型校正的过程使用手动调参的方式进行。经过敏感性分析，筛选出主要敏感参数进行调参，包括最大蒸发深度、河床水力传导系数、河床糙率、地下水平水力传导系数、垂向水力传导系数、给水度、地下水侧向补给强度等。校正量为河道出流量、地下水水位。调参结果如图3、图4所示。图5是区域水平衡中几个重要通量的模拟值。可以看出，盆地的水资源主要来源于上游来水，其次是降雨。主要耗水项为蒸散发，其次是流域出流量。盆地地表、地下水交换频繁，地表水向地下水的补给（包括河道入渗、降雨入渗及灌溉入渗）可达每年9.7亿m3，地下水向地表水排泄（包括河道出漏、泉水出漏）可达每年10.6亿m3。盆地目前地下水储量总体呈现减少的趋势，速度为每年1.7亿m3。对模型的主要输入参量和输出量进行不确定性分析，分析输出量变化范围及输入量的贡献度。分析方法为Sobol方法。该方法最早由Sobol于1993年提出,其核心是将模型输出的总方差可分解为每个参数的方差和参数相互作用的方差之和,然后通过参数对输出方差的贡献比例进行敏感性分级。通过不确定性分析可知，对于不同的输出变量，其不确定性的主要来源不同，但起主导作用的是少数（本案例中不超过3个）。蒸散发模拟值的主要不确定性来源为降水数据和灌溉数据；土壤含水量的主要不确定来源为最大蒸发深度?
http://geochina.cgs.gov.cn中国地质,2019,46(2)图3盆地出流量（正义峡）校正结果（亿m3）Fig.3Thecalibrationresultofbasinoutflow(Zhengyixiastation)(108m3)图4地下水水位校正结果a—埋深；b—等水位线；c,d—井A与井B（位置见图1）两口典型监测井水位动态Fig.4Thecalibrationresultofgroundwaterlevela-Averagedepthofgroundwatertable;b-Contourofgroundwaterlevels;c，d-SeasonalvariationofthegroundwaterlevelatwellAandwellB374中国地质2019年
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国环境地质研究主要进展与展望[J]. 张永双,孙璐,殷秀兰,孟晖. 中国地质. 2017(05)
本文编号：3116428
【文章来源】：中国地质. 2019,46(02)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
黑河中游盆地研究区概况Fig.1GeneralsituationofthemiddlereachesoftheHeiheRiver
http://geochina.cgs.gov.cn中国地质,2019,46(2)2010）。地下部分分为5层，其中第1、3、5层为含水层，第2、4层为隔水层。每层有150行，172列，9106个活动网格。网格大小为1km×1km。最顶部的第1层根据水文地质条件划分为21个参数分区，第2、4层分为12个参数分区，第3、5层分为14个参数分区。每个参数分区对应一套水力传导系数、储水系数或给水度。子流域划分情况见图2。模型校正的过程使用手动调参的方式进行。经过敏感性分析，筛选出主要敏感参数进行调参，包括最大蒸发深度、河床水力传导系数、河床糙率、地下水平水力传导系数、垂向水力传导系数、给水度、地下水侧向补给强度等。校正量为河道出流量、地下水水位。调参结果如图3、图4所示。图5是区域水平衡中几个重要通量的模拟值。可以看出，盆地的水资源主要来源于上游来水，其次是降雨。主要耗水项为蒸散发，其次是流域出流量。盆地地表、地下水交换频繁，地表水向地下水的补给（包括河道入渗、降雨入渗及灌溉入渗）可达每年9.7亿m3，地下水向地表水排泄（包括河道出漏、泉水出漏）可达每年10.6亿m3。盆地目前地下水储量总体呈现减少的趋势，速度为每年1.7亿m3。对模型的主要输入参量和输出量进行不确定性分析，分析输出量变化范围及输入量的贡献度。分析方法为Sobol方法。该方法最早由Sobol于1993年提出,其核心是将模型输出的总方差可分解为每个参数的方差和参数相互作用的方差之和,然后通过参数对输出方差的贡献比例进行敏感性分级。通过不确定性分析可知，对于不同的输出变量，其不确定性的主要来源不同，但起主导作用的是少数（本案例中不超过3个）。蒸散发模拟值的主要不确定性来源为降水数据和灌溉数据；土壤含水量的主要不确定来源为最大蒸发深度?
http://geochina.cgs.gov.cn中国地质,2019,46(2)图3盆地出流量（正义峡）校正结果（亿m3）Fig.3Thecalibrationresultofbasinoutflow(Zhengyixiastation)(108m3)图4地下水水位校正结果a—埋深；b—等水位线；c,d—井A与井B（位置见图1）两口典型监测井水位动态Fig.4Thecalibrationresultofgroundwaterlevela-Averagedepthofgroundwatertable;b-Contourofgroundwaterlevels;c，d-SeasonalvariationofthegroundwaterlevelatwellAandwellB374中国地质2019年
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国环境地质研究主要进展与展望[J]. 张永双,孙璐,殷秀兰,孟晖. 中国地质. 2017(05)
本文编号：3116428
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