地下水位消落对产流机制及河川径流影响研究

在人类活动强烈的平原地区，地下水位的大幅度下降，出现降雨径流关系发生变化,流域径流系数下降情形，引发河道断流、土壤沙化等生态环境问题。针对地下水位下降导致的包气带加厚、土壤干化，产流机制发生变化及河川径流衰竭问题，本项研究拟选择具有半湿润、半干旱气候特征的淮河流域平原区，基于水文物理过程分析，结合观测技术及水文实验方法，开展地下水位消落、土壤特性及气候特征对非饱和带蓄水容量、入渗能力影响的理论分析及实验论证研究，建立蓄满、超渗产流机制的物理基础，以及考虑地下水位变化作用的流域分布式产汇流计算方法。揭示在气候变化及人类活动影响下，地下水位消落导致的流域径流演变规律，为变化环境下水文机理研究提供理论基础，为水资源合理利用提供科学分析工具。

在人类活动强烈的平原地区，地下水位的大幅度下降，出现降雨径流关系发生变化,流域径流系数下降情形，引发河道断流、土壤沙化等生态环境问题。针对地下水位下降导致的包气带加厚、土壤干化，产流机制发生变化及河川径流衰竭问题，本项研究选择具有半湿润、半干旱气候特征的淮河、海河流域等平原区，结合淮河流域五道沟水文实验站蒸渗仪观测试验、野外入渗实验及室内土柱实验方法，开展不同地下水埋深以及土壤特性和气候条件下非饱和带蓄水容量和入渗能力变化及其对产汇流影响的理论分析及实验论证研究，取得以下主要研究成果：（1）根据观测资料及室内外水文实验，得出不同量级降雨量、前期干湿状态下，地表径流量及地表径流系数随地下水位埋深变化规律；（2）建立了考虑土壤非均质性及地下水位变动影响的非饱和带土壤水分计算分层模式，模拟了平原地区不同地下水埋深和雨强下入渗补给量以及地表径流量的变化特征；（3）推导出地下水位影响下非饱和带蓄量变化的定量表述方法，实现了考虑地下水位变化对产流、蒸发过程影响的定量分析；（4）构建考虑非饱和带调蓄作用的地表水与地下水耦合模型，实现了潜水埋深变化及其对降雨入渗补给量、河流水量补给量、潜水蒸发量的变化影响的模拟；（5）改进了Budyko公式，定量分析了海河流域地下水消落对河川径流的影响。本研究成果为变化环境下水文过程演变机理研究提供了理论基础，为水资源合理利用提供科学分析方法。研究成果发表论文13篇，其中SCI检索论文11篇；获得发明专利1项；培养硕博士生8名。