冀中山前农业区地下水位强降弱升特征与机制

针对冀中山前平原农业区浅层地下水位不断下降问题,采用时间序列异变特征和趋势分析方法,基于小时级、自记监测的地下水位动态资料,通过农业区灌溉期、非灌溉期地下水位变化程度的差异特征及机制研究,结果表明:该平原农业区浅层地下水位变化在主灌溉期呈"cm/d"级(大于1.0 cm/d)下降、非灌溉期呈"mm/d"级(小于1.0 cm/d)上升的特征,这些特征与降水量、年内降水分配状况及其影响的农业开采强度密切相关。前期降水偏枯,灌溉期地下水位下降过程线和年内水位上升过程线的大部分位于当地多年地下水位变化趋势线之下;前期降水偏丰,位于趋势线之上。农业集中开采是地下水位"cm/d"级下降特征的动因,厚大包气带是地下水位"mm/d"级上升特征形成的重要条件。     

降水和开采变化对石家庄地下水流场影响强度

为能精确识别降水和开采对石家庄地下水流场影响强度,应用小波变换和相关分析等研究方法,对区域平均地下水位、地下水降落漏斗面积及中心水位与降水和开采变化之间的互动特征进行了研究。结果表明:① 1961—1973年期间,平均地下水位随降水量增大呈幂函数递减趋势;1974—2010年期间,降水量每减小100 mm,漏斗中心水位下降速率增大7.35 m,平均地下水位下降速率增大2.15 m;② 1961—1973年期间,开采量每增加1亿m3,平均地下水位下降0.28 m,漏斗面积扩大11.74 km2,中心水位下降0.52 m,1974年以来累计超采量每增加1亿m3,漏斗面积增幅1.52 km2,中心水位降幅0.18 m;③ 降水量每减小100 mm,降水贡献度减弱3.0%,人类开采影响强度增大2.76%。     

不同气候条件下华北粮食主产区地下水保障能力时空特征与机制

华北平原是我国小麦、玉米等粮食作物主产区, 粮食产量占全国的10.6%。同时, 该平原也是我国地下水超采最为严重地区之一, 在13.92万km2的国土面积上分布着石家庄漏斗、保定漏斗和邯郸漏斗等地下水位降落漏斗群, 漏斗面积超过9 700 km2。该灌溉农业以开采地下水为主要供给水源, 农业开采量占华北平原地下水总开采量的65%以上。2009年12月《科学时报》刊发文章指出, 华北平原地下水危机影响我国的粮食安全。农业灌溉用水及其开采地下水的强度和超采程度, 与气候变化密切相关。气候变化不仅影响粮食作物灌溉需水量变化, 而且, 还显著影响农业开采量和地下水补给量变化, 尤其连年降水枯水或连年降水丰水, 对粮食主产井灌区地下水流场及其保障能力影响十分明显, 是一个重要研究课题。深入开展该课题研究, 对华北平原农业区地下水资源合理开发利用和提高粮食安全保障能力具有重要意义。