黄土区潜水补给的方式、速率与控制因素
批准号:
42071043
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
李志
依托单位:
学科分类:
水文学和气候学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李志
中文摘要
黄土区深厚不饱和区形成的“地下水库”主导流域水文过程,但地下水枯竭问题日益凸显,亟需调控地下水管理措施。然而,黄土区地下水的补给机制备受争议,且控制因子不明确,需要系统的研究来解析这些问题。针对潜水的上方来水(降水)和下方来水(承压水)补给的两类不同观点,考虑空间变异性选择地下水循环系统相对独立的多个黄土塬,考虑时间变异性动态采集降水、土壤水、潜水和承压水,考虑方法不确定性测定水样的水化学、稳定和放射性同位素等多种示踪剂含量。建立多种示踪剂联用的方法,判别活塞流、优先流和承压水补给潜水的主导性;基于示踪剂的质量平衡法,量化主导补给方式下的补给速率;分析补给的季节性和对暴雨的响应来探讨时间变异性,识别气候、土壤、植被和水文地质等对补给空间变异的主导性。考虑多种不确定性系统揭示黄土塬的地下水补给机制,获得的结果可外推到其他黄土区,推进对黄土区水文过程的理解,促进水资源的可持续利用。
英文摘要
The large groundwater reservior stored in the thick loess deposits dominates the watershed-scale hydrological processes; however, the groundwater is being depleted, and it is urgent to adjust the management of groudwater resources. However, the groundwater recharge mechanism in controversial, and the controlling factors of groundwater recharge remain unclear. It is thus urgent to clarify the groundwater recharge mechanism for sustainable management of groundwater resources. Multiple loess tablelands will be chosen as study areas to consider the spatial variability, while samples of precipitation, soil water, unconfined and confined groundwater will be collected dynamically to consider temporal variability, and multiple tracers including hydrochemistry, stable and radioative isotopes in water will be determined to consider the uncertainties in research methods. After developing the framework for combined application of multiple tracers, the domiance of piston flow, preferential flow or confined water to recahrge unconfined water will be evaluated. Using mass balance method of tracers, the recharge rates will be quantified. The seasonality and response to rainstorms of recharge will be investigated to discuss the temporal variability in recharge. The multicollinearity will be analyzed to investigate the dominance of climate, soil and vegetation on the spatially varied groundwater recharge. Taking into account the uncertainties from methods and spatiotemporal variability, the groundwater recharge mechanism in the loess tablelands will be discussed to the greatest extent. The results can be extrapolated to the whole Loess Plateau to improve the understanding of hydrological processes and sustainable utilization of water resources.
针对黄土区地下水补给机制不明确的问题,考虑时空变异性,选择四个典型的黄土塬,动态测定降水、土壤水和地下水的水化学和多种同位素组成。在示踪方法的优化、地下水补给方式识别、补给率量化和植被变化影响等四个方面取得了重要进展。优化了不同示踪技术在地下水补给和植物水源识别中的应用,重建了大气氯沉降和优选了不同植被类型下估算潜在补给的氯示踪技术,评估了植物水源识别中的不确定性并进行了方法优化,推荐了最优的饱和带地下水补给速率估算方法。发现饱和带潜水受到自上而下的降水补给,没有外源水的自下而上补给。降水对潜水的实际补给量为85±41 mm/a,存在区域尺度的活塞流(77%-89%)和局部的优先流(11%-23%),优先流发生的上限深度为40 m。包气带厚度控制了地下水的补给方式,降雨量主导了潜在补给和实际补给量。非饱和带潜在补给受到植被变化的主导性影响,浅根植物转化为深根植物后潜在补给被极大减少。深根植物通过增加蒸腾而降低其他水分通量,从而改变整个水分平衡过程。开发的方法有助于推进地下水文过程的研究,取得的结果有助于黄土区植被建设和水资源利用的可持续管理。项目发表第一标注论文46篇,包括38篇SCI论文;培养研究生14名。
基于环境同位素的黄土高塬沟壑区水循环机制研究
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批准号:51179161
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项目类别:面上项目
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资助金额:53.0万元
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批准年份:2011
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负责人:李志
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依托单位:
GCM统计降尺度中气象变量空间相关性的重建
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批准号:41101022
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2011
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负责人:李志
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依托单位:
国内基金
海外基金