超采地下水对近地表热岛效应影响研究

目前区域性超采地下水严重，引发一系列连锁性的环境问题，经初步研究发现地下水位下降会因减少地面温度调节作用而导致地表温度的升高，但地下水作为目前全球气候及水文研究重点的陆面水文过程的重要组成部分，在建模时却一般被忽略或简化，这会导致计算结果不精确。所以本项目提出超采地下水热岛效应的概念并进行研究验证。基于华北典型地区的水文过程试验资料和室内实验，利用数据挖掘找寻超采地下水热岛效应的测度及驱动力因子；建立时间序列模型；利用突变理论建立地下水开采深度的突变判据；建立地下水埋深和地表地温函数关系，验证超采地下水热岛效应是种区别于城市热岛效应的非尖顶热岛效应的推断。本项目拟主要通过实验分析和数值模拟方法，研究动态地下水情况下近地表气温的变化规律，并验证超采地下水热岛效应的存在和确定其影响尺度和范围。该研究最终可归纳总结得到减弱或抑制近地表热岛效应的措施与对策，对于指导修复地下水环境具有特别重要意义。

针对超采地下水对环境影响的热点问题，系统研究了超采地下水对近地表气温的影响，主要内容包括：（1）基于华北典型地区野外试验场的实测数据挖掘结果，找寻出超采地下水热岛效应的测度及驱动力因子,并建立近地表热岛效应时间序列模型；基于突变理论，建立地下水位对近地表气温影响的尖点突变模型，以便确立地下水开采深度的突变判据。（2）设计装有温度水分探头的实验装备,通过测试不同地下水位情况下，温度，含水量等资料，对简单大气边界环境下，浅埋地下水包气带内土水运动与土水蒸发过程进行研究。验证地下水位动态变化对近地表温度的影响。（3）建立水汽热耦合模型，研究超采地下水情况下，地下水、土壤水和大气之间热量运移机制，验证了超采地下水非尖顶热岛效应概念的存在，并通过分析比较冬季、夏季不同埋深地下水情况下的地表温度、土表含水量、蒸发率、感热通量、潜热通量和地面热流通量的昼夜变化趋势，找寻几个因素之间的联系，分析超采地下水热岛效应形成的机理。.总体而言，本项目研究工作按计划书内容进行，达到了预期研究目标；研究成果已得到学术界认可，公开发表的相关论文多次被引用；本研究成果在典型工程中的推广应用扩大了研究成果的影响范围。本项目全面完成了计划书规定的任务，达到了计划书所要求的技术指标，特别在利用数据挖掘找寻超采地下水热岛效应的测度及驱动力因子；利用突变理论建立地下水开采深度的突变判据；利用室内实验进行数据分析和数值模拟分析水汽热运移模型，验证超采地下水热岛效应存在方面有创新和突破，研究成果具有重要的理论意义和推广应用前景。