包气带变化对平原区水文过程影响的实验研究与模拟

平原区受到气候变化和人类活动双重影响，区域水循环和水资源格局发生了很大变化，特别是包气带厚度的变化，使土壤蓄水容量发生了改变，从而改变了地表水-土壤水-地下水的动力转化机制，影响到地表产流、降雨入渗、地下水补给和土壤水分运动等水循环过程，改变了原有地表水资源和地下水资源的分配过程。本项目以五道沟实验站蒸渗仪和径流场小尺度实验研究为主，研究包气带厚度变化下降（补）水过程中地表径流-土壤水-地下水转换机理，建立包气带变化的混合产流模式，并把地表入渗过程与一维Richard方程耦合，研究变动包气带水分运动和地下水响应规律；结合淮北杨楼实验流域的观测资料，构建基于包气带变化的分布式水文模型，研究包气带变化对平原流域水文过程的影响。该成果对于构建基于物理基础的平原区分布式水文模型，改进地表水-土壤水-地下水的模拟方法，科学评价气候变化和人类活动对水循环要素的影响，具有重要的理论意义和实用价值。

平原区受到气候变化和人类活动双重影响，区域水循环和水资源格局发生了很大变化，特别是包气带厚度的变化，影响到地表产流、降雨入渗、地下水补给和土壤水分运动等水循环过程，改变了原有地表水资源和地下水资源的分配过程。本项目基于水文实验和模拟相结合的方法，以五道沟实验站和径流场小尺度实验研究为主，对五道沟土壤的物理属性和水分运动参数进行室内测定，结合野外的实测土壤水分数据，在实验的基础上模拟埋深为2m固定潜水位以及变动潜水位条件下的包气带土壤水运动，来分析不同厚度包气带的土壤水分运动规律；基于一维Richard方程，与地表入渗耦合，建立变动包气带下产流-土壤水-地下水耦合模型。结合淮北杨楼实验流域的观测资料，拓展新安江模型，构建基于栅格的新安江耦合地下水模型，研究包气带变化对平原流域水文过程的影响。该研究对于构建基于物理基础的平原区分布式水文模型，改进地表水-土壤水-地下水的模拟方法，科学评价气候变化和人类活动对水循环要素的影响，具有重要的理论意义和实用价值。迄今为止，本课题参与出版专著1部，发表学术论文30 篇（其中SC检索16篇，核心刊物14篇，）均标有基金资助，获得国家发明专利3项，实用新型专利1项，参加国际会议2次，获得大禹水利科学技术奖一等奖1项。