海岸带地下水中氮生物地球化学过程研究进展

海岸带氮地球化学过程及其演化是海岸带水资源管理与生态环境保护的关键内容.在气候波动以及海洋潮汐动态的影响下,海岸带地下水中氮的地球化学过程会表现出时间变异性.基于国内外研究成果调研,本文针对海岸带含水层中的氮元素地球化学过程演化机制这一科学问题,归纳了影响海岸带氮元素地球化学过程的6个因素,包括温度、潮汐与波浪、海水入侵、盐度、生物扰动以及地下水动力条件;总结了氮生物地球化学过程动态演化机制的主要研究方法,包括野外水化学监测、室内氮循环实验和数值模拟方法;指出数值模拟应与室内外方法相结合,并综合考虑气象水文、潮汐水动力、温度、盐度、生物扰动及含水层非均质性等因素,以实现复杂条件下的高精度氮地球化学过程及其变化的定量识别.

大沽河极端气候指数特征及其对地下水的影响

掌握极端气候变化特征是地下水资源管理的重要环节。为了探究极端气候对地下水资源的影响,以大沽河水源地为例,基于40余年的气象数据,选取14个代表性的极端气候指标,并采用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法分析了研究区气候变化的趋势性、突变性和周期性;基于极端气候指数和水文频率分析筛选了研究区代表性的极端气候年份,运用水均衡分析方法估算了极端气候年份条件下地下水平衡;并通过相关性和周期性分析评估了极端气候指数对地下水水位埋深的影响。结果表明:(1)1979-2021年,研究区内表征高温与降水的极端气候指数呈上升趋势,表征低温的极端气候指数总体呈下降趋势;极端丰水年代表性年份为2007年和2020年,极端枯水年代表性年份为1981年和1986年。(2)极端气候指数在20世纪90年代与21世纪初期发生突变,之后高温趋势更加显著。(3)极端降水指数第一周期对应的平均周期为11~16 a,极端气温指数第一主周期对应的平均周期主要有3个变化范围分别为20~24 a、12~14 a、5~6 a。(4)极端降水指数抑制地下水水位埋深的增加,极端降水量(R95p)和普通日降水强度(SDII)是影响大沽河水源地地下水水位埋深的主要降水指数;水位埋深的第一主周期对应的周期分别为13~15 a,与极端降水指数周期特征基本一致,意味着水位埋深受极端降水指数的影响较显著。(5)在极端丰水年(2007年),地下水总补给量约为319.4mm,总排泄量约为204.8 mm,均衡差约为114.6 mm;在极端枯水年(1981年),地下水总补给量约为104.2 mm,总排泄量约为141.1 mm,均衡差约为-36.9 mm。