超采地下水對近地表熱島效應影響研究

《超采地下水對近地表熱島效應影響研究》是依託河海大學，由傅志敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超采地下水對近地表熱島效應影響研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：傅志敏
• 依託單位：河海大學

項目摘要

目前區域性超采地下水嚴重，引發一系列連鎖性的環境問題，經初步研究發現地下水位下降會因減少地面溫度調節作用而導致地表溫度的升高，但地下水作為目前全球氣候及水文研究重點的陸面水文過程的重要組成部分，在建模時卻一般被忽略或簡化，這會導致計算結果不精確。所以本項目提出超采地下水熱島效應的概念並進行研究驗證。基於華北典型地區的水文過程試驗資料和室內實驗，利用數據挖掘找尋超采地下水熱島效應的測度及驅動力因子；建立時間序列模型；利用突變理論建立地下水開採深度的突變判據；建立地下水埋深和地表地溫函式關係，驗證超采地下水熱島效應是種區別於城市熱島效應的非尖頂熱島效應的推斷。本項目擬主要通過實驗分析和數值模擬方法，研究動態地下水情況下近地表氣溫的變化規律，並驗證超采地下水熱島效應的存在和確定其影響尺度和範圍。該研究最終可歸納總結得到減弱或抑制近地表熱島效應的措施與對策，對於指導修復地下水環境具有特別重要意義。

結題摘要

針對超采地下水對環境影響的熱點問題，系統研究了超采地下水對近地表氣溫的影響，主要內容包括：（1）基於華北典型地區野外試驗場的實測數據挖掘結果，找尋出超采地下水熱島效應的測度及驅動力因子,並建立近地表熱島效應時間序列模型；基於突變理論，建立地下水位對近地表氣溫影響的尖點突變模型，以便確立地下水開採深度的突變判據。（2）設計裝有溫度水分探頭的實驗裝備,通過測試不同地下水位情況下，溫度，含水量等資料，對簡單大氣邊界環境下，淺埋地下水包氣帶內土水運動與土水蒸發過程進行研究。驗證地下水位動態變化對近地表溫度的影響。（3）建立水汽熱耦合模型，研究超采地下水情況下，地下水、土壤水和大氣之間熱量運移機制，驗證了超采地下水非尖頂熱島效應概念的存在，並通過分析比較冬季、夏季不同埋深地下水情況下的地表溫度、土表含水量、蒸發率、感熱通量、潛熱通量和地面熱流通量的晝夜變化趨勢，找尋幾個因素之間的聯繫，分析超采地下水熱島效應形成的機理。 總體而言，本項目研究工作按計畫書內容進行，達到了預期研究目標；研究成果已得到學術界認可，公開發表的相關論文多次被引用；本研究成果在典型工程中的推廣套用擴大了研究成果的影響範圍。本項目全面完成了計畫書規定的任務，達到了計畫書所要求的技術指標，特別在利用數據挖掘找尋超采地下水熱島效應的測度及驅動力因子；利用突變理論建立地下水開採深度的突變判據；利用室內實驗進行數據分析和數值模擬分析水汽熱運移模型，驗證超采地下水熱島效應存在方面有創新和突破，研究成果具有重要的理論意義和推廣套用前景。