变化环境下毛乌素沙地水循环分布式模拟与演变规律研究

摘要

气候变化和人类活动对水文循环产生了显著影响，尤其是在干旱半干旱区.为探究变化环境下典型半干旱生态脆弱区毛乌素沙地水循环演变特征，利用WEP-L（water and energy transfer processes in large river basin）地表水模型和Visual MODFLOW（visual modular finite difference groundwater flow）地下水模型对毛乌素沙地水循环过程进行分布式模拟，基于白家川水文站实测月径流量和监测井地下水位数据进行模型参数率定与验证.结果表明，地表水模型率定期和验证期的模拟月径流量和实测月径流量的R2都在0.5以上，模拟的监测井地下水位和实测地下水位趋势较为一致，相关系数达到0.56以上.采用偏差校正的CMIP6多模式集合气候变化情景及当地取用水情景驱动地表水-地下水耦合模型，量化了变化环境下毛乌素沙地2021-2040年关键水循环要素变化特征.结果表明，未来情景下毛乌素沙地年降水量和年蒸散发量的平均增幅分别为8.0%和7.4%，年径流深呈现逐渐减少的趋势，2040年末地下水位相较于2021年末下降了约1 m.未来2种用水情景下区域地下水总补给量与排泄量的差值分别为-1.82亿、-0.97亿m³·a^-1，地表径流总量与地表用水量的差值分别为1.83亿、2.29亿m³·a^-1，地下水资源开发利用将面临更大挑战.研究成果可为毛乌素沙地区域水资源规划与管理提供科学支撑.

关键词

变化环境 / 水循环 / WEP-L / Visual MODFLOW / CMIP6 / 毛乌素沙地