多水源连通交汇区地表水-地下水相互作用及生态响应研究

The interconnected river system (IRS) tends to cause water redistribution in the region, realizing the lateral and longitudinal connections among water systems. Meanwhile, the IRS increases the surface-groundwater interaction in vertical direction along with ecological environment effects, which is most obvious in the multiple water resources connected intersection area. The project selects the multi-sources (Yellow River, Yangtze River, Yufu River, Xiaoqing River, Yuqing Lake Reservoir) water intersection area in western Jinan as the study area to (1) carry out macro surveys and dynamic monitoring of hydrology, water environment, soil and vegetation, analyze the spatial and temporal changes of the surface water hydrology and environment, clarify the influences on the groundwater table and water quality from IRS; (2) reveal migration and transformation process of water and salt through river riparian zone - buffer zone - interaction area – reservoir, identify the water quantity and hydrochemistry interaction mechanism of surface runoff, soil moisture, and shallow groundwater; (3) analyze the spatial characteristics of vegetation in the area by mathematical statistical method, find the response relationship between plants and environmental hydrological factors. This research can give provide principle support for the water environmental management, the water ecological conservation and restoration of multi-sources water intersection area in western Jinan. The systematical method is a supplementation for the technical theory of interconnected river system.

水系连通提高了水资源的调配能力，实现了水系之间横向和纵向的连通。同时，使连通区垂向上的地表水-地下水交互作用增强、植被生态发生变化，这种影响尤其在多水源连通交汇区最为明显。项目以济南西部多水源连通（黄河、长江、玉符河、小清河、玉清湖水库）交汇区为研究对象，开展地表水、地下水、土壤和植被的宏观调查和动态监测；借助同位素技术和水化学方法，研究多水源连通交汇区地表水与浅层地下水之间的水力联系及水化学特征规律；利用数学统计方法分析研究区植被分布规律，探明复杂变化条件下水文、环境因素与植被间的响应关系。为多水源连通交汇区的水资源利用、水生态保护与修复提供科技支撑，同时对河湖水系连通理论体系是一个重要的补充。

水系连通的实施，提高了水资源的调配能力，同时伴随着水系形态、水文情势以及周边生态环境的改变。本项目以济南西部多水源（黄河、长江、玉符河、小清河、玉清湖水库）连通交汇区为研究对象，利用水文地球化学和稳定同位素技术，综合运用ArcGIS、AqQA、Iso Source、Eviews、Origin等分析软件，进行了水化学分析、相关分析、氢氧稳定同位素测试、氘盈余值分析、混合比例计算等工作，针对浅层地下水及黄河、玉符河、济平干渠、湿地水体，展开水文各要素调查与研究，研究发现区内浅层孔隙水接受大气降水补给、玉清湖水库、沉砂池、黄河、玉符河渗漏补给以及深层裂隙岩溶水顶托补给，上层孔隙水溢出地表形成表流排泄，在玉清湖水库周围溢出成湿地，在睦里闸处第四系孔隙水上溢形成表流，深层裂隙岩溶水通过地下缓径流向东、东北方向排泄。基于有关工程建设的时间，选取4个典型代表年（1988、2002、2014和2018年）的遥感影像资料进行解译，研究水系连通过程中的土地类型数量和空间分布上的变化，1988-2018年，研究区生态服务价值由9.04亿元增至15.52亿元，说明当地生态质量不断提高，生态系统逐渐趋于复杂。同时，研究分析了2010-2021年水系连通交汇区NDVI植被指数和NDWI水体指数的时空变化特征及趋势，探索了研究区NDVI和NDWI对气候环境因子的响应关系及其时滞效应。研究可为水系连通交汇区的水资源利用、水生态保护与修复提供科技支撑，同时对河湖水系连通理论体系是一个重要的补充。