• 《Nature》子刊報道清華大學水利系研究成果 揭示南水北調中線工程對北京地下水位的穩定和恢復發揮重要作用
    2020-07-27

    綠水青山不僅是金山銀山亚博app买足彩,也是人民群眾健康的重要保障。北京作為我國的政治文化中心,卻是極度缺水的城市,每年人均水資源量小于100立方米,僅為全國平均的十二分之一,全球平均的八十分之一,遠低于人均1700立方米的國際警戒線水平。為滿足城市的大量用水需求,地下水被長期高強度開采,地下水埋深從2000年的15米下降到2014年的26米亚博app买足彩,由此造成城市用水短缺、生態環境惡化亚博app买足彩、地面沉降加劇等問題亚博app买足彩,制約了北京乃至京津冀地區的農業和社會經濟可持續發展,威脅人民健康和生態系統安全。


    為有效緩解我國北方的用水短缺問題,我國從2002年起開始實施南水北調工程,分東亚博app买足彩、中、西線從長江向北方計劃每年調水448億立方米。其中,南水北調中線一期工程規劃每年向華北調水95億立方米,自2014年12月開始向華北和北京輸水亚博app买足彩,至2019年12月的5年間已向北京輸水52億立方米,北京地下水位從2014年底的25.7米回升至2019年底的22.7米(見下圖)亚博app买足彩,平均每年恢復0.6米。南水北調中線工程對緩解北京地下水超采到底發揮了什么樣的作用?除了南水北調中線輸水之外,還有沒有其他因素促進地下水的恢復亚博app买足彩?這種恢復是否可持續?未來北京地下水儲量將如何演變亚博app买足彩?回答這一系列問題,將對了解特大型水利工程的重要作用亚博app买足彩、全面評價水利工程的社會經濟效益和生態環境影響具有至關重要的意義。


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    南水北調中、東線示意圖和北京1981(2005)?2019年

    地下水埋深亚博app买足彩、地表水及降水變化


    清華大學水利系龍笛研究員、楊文婷博士生亚博app买足彩、趙建世教授及合作者亚博app买足彩,針對上述問題開展了多年系統性的研究。通過分析大量水文、氣象和用水數據,尤其是南水北調中線輸水進京之后的相關數據,結合所搭建的考慮人類用水對地表和地下水影響的高分辨率水文模型,探明了南水北調中線輸水、農業灌溉用水減少、氣候波動等因素對地下水恢復的貢獻亚博app买足彩。研究結果表明:南水北調中線輸水置換地下水開采對地下水恢復的貢獻為40%,由于農業灌溉效率提高等因素導致的灌溉用水減少對地下水恢復的貢獻為30%,而降水自2008年以來相對于1999?2007持續干旱時段的增加亚博app买足彩,對地下水穩定和恢復的貢獻為30%。


    在厘清調水、農業灌溉用水減少和氣候因素對地下水恢復的貢獻的基礎上亚博app买足彩,本研究基于所搭建的高分辨率水文模型CWatM-MODFLOW,并結合區域氣候模型模擬的氣象驅動數據,對未來十年(2021?2030) 不同氣候和用水情景下的北京地下水儲量進行了預測,結果表明:北京地下水位將進一步回升,回升的程度與具體的用水量和氣候波動相關。如果2019?2030年的地下水開采量維持在2018年每年17億立方米的水平亚博app买足彩,且多年平均降水量保持在2000?2018年平均水平(每年540 毫米),北京地下水儲量有可能在2030年恢復至2003年的水平,即地下水埋深恢復至約18 米;如果對地下水的開采量進一步減少到每年15億立方米,且多年平均降水量在2008?2018年平均水平(每年580 毫米)亚博app买足彩,北京地下水儲量有可能在2030年恢復至上世紀九十年代的水平亚博app买足彩,即地下水埋深約10米。


    建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計。南水北調工程是世界上最大的調水工程,生態補水是其重要的功能之一。本研究系統闡述了南水北調工程對北京地下水持續穩定和恢復、增強特大城市用水安全、改善生態環境等方面的正面效益亚博app买足彩,討論了南水北調工程對調水區及受水區生態環境和社會經濟帶來的影響,對南水北調工程后續的實施和運行具有重要參考價值。同時,本研究回答了國際上關于我國南水北調工程的重大關切,講述了以事實和科學為依據的中國故事亚博app买足彩,也為全球地下水的治理貢獻了中國智慧和中國方案。本研究以研究長文的形式于2020年7月21日在國際著名期刊Nature Communications在線發表,是我國水文水資源領域近年來在Nature子刊發表的為數不多的研究。本研究得到國家自然基金委重大研究計劃亚博app买足彩、優秀青年基金、國際合作重點、國家重點研發計劃等項目的資助。


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    論文亚博app买足彩截圖


    論文的第一完成單位為清華大學水利系,第一(通訊)、二、四作者分別為清華大學水利系龍笛研究員亚博app买足彩、楊文婷博士生和趙建世教授亚博app买足彩,合作者來自國內外相關高校和科研機構。論文全文下載地址:https://nature.com/articles/s41467-020-17428-6


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