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。