黃河中下游典型灌區(qū)地下水位時空演變特征與驅(qū)動機制.pdf

1、地下水是水資源重要的組成部分，在保障我國城鄉(xiāng)居民生活用水、保持社會經(jīng)濟發(fā)展以及生態(tài)平衡等方面發(fā)揮著重要作用。隨著人類活動對自然干預程度的日益顯著，地下水循環(huán)系統(tǒng)越來越復雜，地下水位的動態(tài)變化具有了新的特點，如何認識變化條件下地下水循環(huán)規(guī)律是水文地質(zhì)學研究的熱點和難點問題之一。人民勝利渠灌區(qū)位于黃河下游上段，引水條件較好。灌區(qū)已經(jīng)有60多年的發(fā)展歷史，從最初的農(nóng)業(yè)自流灌溉，逐漸發(fā)展成城鄉(xiāng)工業(yè)、生活用水等多功能用水區(qū)域。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，各

2、地區(qū)及部門用水量增加，黃河水資源供需矛盾日益尖銳。人民勝利渠灌區(qū)引黃水量受到限制，井水灌溉成為重要的灌溉水源，由此造成灌區(qū)地下水系統(tǒng)發(fā)生變化。通過對地下水位時空演變特征及驅(qū)動機制研究，有利于揭示區(qū)域地下水位變化差異，為合理利用地下水資源，保護灌區(qū)生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)灌區(qū)水資源可持續(xù)利用提供參考依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于人民勝利渠灌區(qū)1993~2013年地下水位實測資料，分析了灌區(qū)地下水位時空變化規(guī)律。結(jié)果表明：研究區(qū)內(nèi)地下水

3、位總體表現(xiàn)出年際下降趨勢，只是在灌區(qū)不同位置地下水位年際下降幅度有所差異；灌區(qū)地下水位呈西高東低的分布特征，水位上升區(qū)面積呈減小趨勢，水位下降區(qū)面積呈增加趨勢，并且水位累積下降幅度不斷增大。⑵基于累積距平、Mann-Kendall趨勢分析等方法分析了地下水位影響因素的變化趨勢，利用相關(guān)分析法量化了地下水位與各影響因素之間的作用關(guān)系，運用主成分分析法與灰色關(guān)聯(lián)度法確定了影響地下水位演變的主導因素。結(jié)果表明：地下水位隨降水量的減少而下降，隨

4、渠灌水量的減少而下降，隨井灌水量和生活及工業(yè)用水量的增加而下降；人類活動（井灌開采量、生活及工業(yè)用水量）在地下水動態(tài)變化過程中起主導作用，即地下水開采量為灌區(qū)地下水位變化的主導驅(qū)動因素。⑶利用Visual Modflow4.2軟件建立了灌區(qū)地下水三維非穩(wěn)定流模型。以RCP4.5情景下NorESM1-M模式的模擬結(jié)果作為氣候變化輸入項，以趨勢法預測的2014~2030年地下水開采量作為人類活動變化輸入項，在此基礎(chǔ)上假定開采量不變、開采量增

5、加20％、開采量減少20%三種情景，預測了人民勝利渠灌區(qū)2020年和2030年地下水流場的變化情況，制定合理的調(diào)控方案。結(jié)果表明：趨勢法預測的地下水開采量至2020和2030年時明顯增加，灌區(qū)整體地下水位有下降趨勢，局部地下水嚴重超采，漏斗區(qū)范圍有向北部延伸的趨勢，并且出現(xiàn)了新的漏斗中心；當開采量增加20%時，灌區(qū)整體地下水位下降，漏斗區(qū)面積明顯擴大，區(qū)內(nèi)地下水位降落幅度增大，等水位線密集；當開采量減少20%時，灌區(qū)整體地下水位回升，漏