第九届青年地学论坛

受人类活动影响，包气带增厚导致地表水和地下水联系减弱的现象已十分普遍。但随着包气带增厚，土壤水入渗补给地下水在时间、速率和水量上的规律如何变化及其通用计算模型，目前还未有定论。华北平原在过去50a间，地下水位埋深最大下降到65m，显著改变了地表与地下水之间的联系，本研究以华北平原栾城试验站点监测数据为基础，构建土壤水动力学模型，模拟过去50a间包气带增厚下土壤水入渗补给规律与特征，并从理论出发推导考虑包气带增厚条件下的地下水入渗补给通量的公式。研究结果表明（1）过去50a间，随着包气带增厚，土壤水入渗补给通量呈显著衰减过程，从25.9cm/year到11.8cm/year，土壤入渗通量减少近一半。（2）土壤水入渗补给系数在过去50a间并未有明显减少趋势，呈现略微减少。（3）随着包气带增厚，过去50a，土壤水入渗速率从0.82m/year下降到0.36m/year，土壤水运动速率减少近1/2；入渗补给时间大幅度增加，从12.2 year增加到126.0 year；湿润锋运移速度从下降72.0%，运移时间增加17.5倍。（4）基于定性分析方法发现土壤水入渗补给通量衰减主要与地表水分驱动（降水和灌溉）以及土壤水包气带增厚两大因素相关。（5）进一步设置控制情景方案模拟不同因素与土壤水入渗之间的定量关系，结果表明土壤水入渗与水分驱动因素之间呈指数相关关系，但同时也发现，年内的水分分布特征也会影响二者之间的关系；与土壤水包气带增厚之间，当短期（1st year）内，土壤水入渗通量受包气带增厚影响而呈指数衰减过程，若考虑长时间模拟，则当包气带大于5m后，入渗补给通量不会随着包气带增厚而变化。（6）基于水量平衡理论，构建埋深增厚土壤入渗的数学模型，经理论推导得到土壤水入渗补给地下水的公式。本研究对于揭示包气带增厚下地表水与地下水水联系机理，以及地下水位恢复和补给提供了理论支撑。
 

深厚包气带,土壤水运移,地下水补给,衰减速率