變化環(huán)境下天津市地下水響應(yīng)研究.pdf

1、環(huán)境變化是當(dāng)今國際社會普遍關(guān)注的全球性問題，研究全球環(huán)境變化對地下水資源的影響和應(yīng)對策略是保障供水安全、糧食安全和生態(tài)安全，實現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。氣候的變化對地下水資源系統(tǒng)的影響十分復(fù)雜，既包含由于氣候變化導(dǎo)致氣候驅(qū)動因子如降水、溫度、蒸發(fā)變化對地下水資源系統(tǒng)形成的直接影響，也包含由于人類活動變化，如人口增加、及土地使用變化、污染物排放等對地下水資源的間接影響。尤其是在干旱與半干旱區(qū)域，地下水資源對環(huán)境變化的響應(yīng)更為顯著，有些地

2、區(qū)出現(xiàn)了地下水水質(zhì)愈加惡化、地下水開采過度，土地荒漠化、地裂縫、地下水位不斷下降和地面沉降等一系列環(huán)境問題。
　　本文根據(jù)天津市地下水系統(tǒng)的循環(huán)狀況，解析自然因子和人為因子對地下水的影響過程和作用機(jī)制。本文中自然因子以氣候因子為主，人為因子以地下水資源開發(fā)利用活動為主。采用線性傾向分析法、滑動平均分析法、R/S法、Mann-Kendall、小波分析法并利用 Matlab軟件編程計算分析地下水埋深的趨勢性、持續(xù)性、突變性、周期性等時

3、空變化規(guī)律以及氣候變化與人類活動對地下水動態(tài)變化的影響過程，利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法定量分析天津市地下水動態(tài)變化的主要影響因素。除降雨量、氣溫等自然因子外，地下水開采量成為地下水動態(tài)變化的主要影響因子。地下水埋深動態(tài)與地下水開采量動態(tài)之間有良好的相關(guān)性。
　　本研究表明：⑴天津市各區(qū)縣地下水埋深平均值和標(biāo)準(zhǔn)差相差較大，變差系數(shù)較小，即地下水埋深年際變異較為平緩。地下水動態(tài)變化的趨勢性特征是大部分地區(qū)呈現(xiàn)下降趨勢，但是塘沽繼續(xù)呈現(xiàn)上升趨

4、勢，平均變化速率為3.56m/10a，可以看出天津市地下水整體處于下降趨勢，平均趨勢系數(shù)達(dá)0.7578。持續(xù)性：塘沽區(qū)地下水位上升及其他區(qū)縣下降的變化趨勢將一直持續(xù)下去。突變性：各縣區(qū)地下水埋深突變主要發(fā)生在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初，主要原因是隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口增多，使得淺層地下水抽取量增多，導(dǎo)致地下水埋深突變。周期性：大部分地區(qū)均以20~25年為中心的第一主周期變化，以10~15年為中心的第二主周期。⑵淺層地下水埋深與降水量

5、存在較密切的響應(yīng)關(guān)系，降水增加，地下水埋深減??；地下水埋深與氣溫存在一定程度的響應(yīng)關(guān)系，氣溫增加，地下水埋深增加；地下水埋深與蒸發(fā)量存在一定程度的響應(yīng)關(guān)系，蒸發(fā)量增加，地下水埋深增加；地下水埋深與開采量存在較密切的響應(yīng)關(guān)系，開采量增加，埋深增加，反之則減小。⑶根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析得出：天津市各區(qū)縣地下水的埋深與年均氣溫和的蒸發(fā)量之間關(guān)聯(lián)程度較差，然而降雨量和地下水開采量與地下水埋深均有密切的關(guān)系。⑷地下水埋深對環(huán)境變化響應(yīng)的CAR模型模擬

6、結(jié)果表明：以武清區(qū)為例：在多年平均降水量情景Ⅰ模式下，對于人類活動方案Ⅰ1，地下水埋深在多年平均值的基礎(chǔ)上下降了0.99m；對于方案Ⅰ2～Ⅰ5，地下水埋深分別上升0.13m，0.3m，1.37m，2.71m。在降水量減少5％的情景Ⅱ模式下，方案Ⅱ1~Ⅱ5對應(yīng)的地下水埋深變化趨勢與情景Ⅰ中各方案相似。其中，方案Ⅱ1的地下水埋深比多年平均值下降1.1m，其下降幅度高于方案Ⅰ1。對于方案Ⅱ2，地下水開采量減少3%時，受降水量減少的影響，地下水