基于GRACE卫星的黄河流域地下水储量时空变化

及时监测黄河流域地下水储量的时空变化特征,有助于掌握该地区水资源开发使用情况,进而调整地下水过度开发的地区的水资源利用政策。黄河流域2005-2015年地下水储量呈现下降趋势,平均降幅达到3.46mm/年。地下水储量存在明显的空间异质性。从东到西表现为"先增后减"的特点,且降低的趋势逐渐增加。上游地区的地下水储量呈现波动变化,趋势不明显,中游和下游地区的地下水储量在2005-2015年间呈现持续下降的趋势,平均降幅分别达到12mm/年、9.80mm/年。自然因素和人为因素均对黄河流域地下水储量变化产生影响,自然因素对黄河流域地下水储量的影响程度更大。从不同尺度看,温度、降水和GDP是影响地下水储量变化的前三因素。未来应该重点关注黄河中下游地区地下水持续下降的问题,通过实施综合治理行动方案,有效缓解地下水枯竭问题。     

海河流域地下水储量空间变化趋势分析

近年来,随着工农业的发展,海河流域的地下水资源被严重超采利用,然而由于监测地下水储量变化的监测井数目有限并且分布不均,很难从流域角度把握地下水储量的空间变化趋势.本文利用GRACE重力卫星最新CSR RL05版数据反演推算了海河流域2005～2009年间地下水储量的空间变化,这为合理利用地下水资源提供了科学依据.首先为验证GRACE反演推算结果的可靠性,将结果与该流域监测井的数据进行对比分析,结果表明二者的变化趋势基本一致.然后对海河流域地下水储量变化的空间分布进行分析和讨论,并与《河北省平原区地下水通报》进行对比分析.研究结果表明：在2005～2009年时间段内海河流域地下水储量变化均处于下降的趋势,变化范围在-10～-44 mm/a,大部分区域下降的幅度较大,以石家庄、邢台等地下降幅度较为严重.     

海河流域地下水储量空间变化趋势分析

近年来,随着工农业的发展,海河流域的地下水资源被严重超采利用,然而由于监测地下水储量变化的监测井数目有限并且分布不均,很难从流域角度把握地下水储量的空间变化趋势.本文利用GRACE重力卫星最新CSR RL05版数据反演推算了海河流域2005~2009年间地下水储量的空间变化,这为合理利用地下水资源提供了科学依据.首先为验证GRACE反演推算结果的可靠性,将结果与该流域监测井的数据进行对比分析,结果表明二者的变化趋势基本一致.然后对海河流域地下水储量变化的空间分布进行分析和讨论,并与《河北省平原区地下水通报》进行对比分析.研究结果表明:在2005~2009年时间段内海河流域地下水储量变化均处于下降的趋势,变化范围在-10~-44 mm/a,大部分区域下降的幅度较大,以石家庄、邢台等地下降幅度较为严重.     

海河流域地下水储量时变趋势分析

海河流域水资源短缺,水资源供需矛盾突出,地下水供水量占流域总供水量的65%.长期以来,地下水资源被超采利用,然而由于监测地下水储量变化的监测井数量有限且分布不均,很难从流域尺度把握地下水储量的时空变化.本文利用GRACE重力卫星CSR05数据反演推算了海河流域2005～2009年间地下水储量的时序变化,为合理利用地下水资源提供科学依据.为验证GRACE反演推算结果的可靠性,将结果与该流域170眼监测井的数据进行对比分析,结果显示二者的变化趋势基本一致.研究结果表明:海河流域2005～2006年间地下水储量整体有所增加,且增加的幅度在逐步增大,在2006年达到峰值;自2006年起,地下水水储量上升的幅度呈缓慢减小的趋势,一直持续到2007年夏季.随后海河流域地下水储量减少,且减小的幅度变化不大.由此可以看出在该5年中地下水储量变化的整体趋势是逐年较小的.     

那仁郭勒河流域地表水与地下水储量变化响应研究

基于2001—2016年的地表水和地下水储量数据,分别从年尺度和季节尺度研究那仁郭勒河流域地表水与地下水资源变化趋势,分析地表水与地下水的响应关系及其影响因素.结果表明,那仁郭勒河流域地表水储量和地下水储量变化趋势分布不均匀,季节差异明显.地表水-地下水储量变化响应在流域北部集中呈现"地表水稳定-地下水减少"的趋势,在...     

重力卫星背景下中国陆地水储量时空变化分析

为了研究中国及其四大自然地理区陆地水储量的动态变化规律,对2003—2019年GRACE重力卫星数据产品、GLDAS模型数据、降水、蒸腾、地表雪深和植被冠层截留的月平均数据进行分析.利用最近邻插值法对陆地水储量变化量（terrestrial water storage anomaly,TWSA＿GR）进行插值,计算陆面水储量变化量（surface water storage anomaly,SWSA＿GL）后,根据水量平衡公式反演地下水储量变化量（ground water storage anomaly,GWSA）,并探究其时空变化特征.结果表明：(1)通过最近邻插值法填补后的TWSA＿GR与SWSA＿GL在月尺度上具有强相关性,证明了TWSA＿GR插值结果的准确性.(2)西北与青藏南部地区TWSA＿GR呈现下降趋势,昆仑山脉以南、秦岭-淮河一线以南以及东北平原的TWSA＿GR保持均匀正增长;三江源地区TWSA＿GR的正增长趋势反映了国家水土保持工程有效提升了区域水源涵养能力;华北平原与山东半岛存在农业用水过度现象,导致当地SWSA＿GL呈下降趋势.(3)西北和北方地区GWSA呈下降趋...     

黑河干流中游地区地表水和地下水集成模拟与应用

黑河干流中游地区内地下水和河水、泉水的转化以及综合利用具有西北干旱区的典型性.在一维明渠汇流和三维地下水流耦合数值模型的基础上,结合1995—2003年的黑河水位、流量和地下水头监测等数据对模型进行了识别,分析了正义峡站黑河水位和流量、地下水头变化和地表水和地下水综合利用状况,说明模型是可靠的.同时,利用GRACE重力卫星和GLDAS土壤含水量数据反演了2004—2012年地下水储量的变化,根据2004—2007年监测和模拟地下水头对比效果反推了研究区的地下水开采量,模拟发现地下水向黑河排泄水量、泉水溢出量和潜水蒸发量基本呈逐渐下降的趋势.其成果可为黑河干流中游地区水资源管理和综合利用提供服务.     

黑河流域地下水埋深与气候变化对植被覆盖的影响研究

植被是联结土壤、大气、水分的自然纽带,在一定程度上,植被变化能在全球变化研究中充当"指示器"的作用.黑河流域位于我国西北干旱地区,气候变化敏感,以黑河流域为研究区,采用1998—2008年Spot-Vegetation的NDVI数据,以同时期的气象数据和区域地下水埋深数据为基础,通过ENVI、Arcgis等软件对数据进行统计分析,利用多元统计模型分析植被指数NDVI与年均温、年地下水埋深之间的定量关系,得出如下结论:1)黑河流域植被覆盖呈上升趋势,其中春季增加趋势最大;在空间分布上,黑河流域上中游的张掖、金塔等地区植被覆盖增加趋势明显,植被覆盖下降的区域主要在下游地区.2)黑河流域的年均地下水水位整体上呈下降趋势,地下水位埋深由年均3.09m上升到4.67m,其中地下水埋深较深的位置主要集中在上游,处于张掖市张掖农场周围,下游地区埋深普遍较浅.3)植被覆盖指数NDVI与温度成正相关,与地下水位埋深呈现负相关,综合分析NDVI变化趋势与气候变化和地下水之间的关系,建立三者之间的定量关系.本研究为定量评价由植被覆盖为主要表征的区域生态环境状况提出了科学的依据.     

利用TM系列影像监测盐碱化土地变化——以民勤绿洲为例

选择盐碱化灾害严重的民勤绿洲地区,结合植被指数和地面温度以及目视解译的土地利用图,对4个不同年份的TM遥感影像进行信息压缩与提取,完成土地利用与覆盖的自动分类,获得不同时期、不同程度的盐碱化土地面积,进行对比分析.选择两个典型地区,结合气象、经济、地下水等观测和统计资料,研究盐碱化土地面积变化的成因.结果发现民勤绿洲地区的盐碱化土地面积一直处于下降趋势,地下水是影响土地盐碱化变化最主要的因素.     

联合GRACE卫星和人工神经网络模拟华北平原地表垂直负荷形变量

华北平原是世界上超采地下水较为严重的地区,也是地面沉降面积较大的地区,但对水负荷引起的地表形变研究较少.本文结合GRACE重力卫星数据解算的水储量,基于人工神经网络原理,选取华北平原内5个GPS台站48个月(2005年1月~2008年12月)的降水量、地下水埋深、陆地水储量作为训练样本的输入量,以这48个月的GPS形变量作为输出量,用贝叶斯正则化算法训练人工神经网络,进行地表垂直负荷形变模拟.用2009年1月~2010年12月的24个月数据检验预测结果.研究发现:(1)利用GRACE水储量作为ANN输入模拟地表形变量是可行的.5个站点的后验差比值均小于0.5,小误差概率均大于0.80,平均R2为0.806;(2)在华北平原,地下水储量变化对地表负荷形变的影响比土壤水储量大.本文的研究有助于更好地认识华北平原地面沉降动态特征,为地面沉降提供了新的研究思路.