南方科技大学郑春苗团队发表“亚洲水塔”地区地下水研究成果

深圳讯    近日，南方科技大学环境科学与工程学院讲席教授郑春苗团队以“喜马拉雅山北麓地下水对河流径流的贡献（Role of Groundwater in Sustaining Northern Himalayan Rivers）”为题在地球科学顶级期刊Geophysical Research Letters发表最新研究成果。该研究结合多源数据和区域地下水模型，揭示了地下水在维持亚洲水塔核心地区-雅鲁藏布江流域-地表径流的重要贡献。

雅鲁藏布江流域夹峙于青藏高原和喜马拉雅山脉，是世界上海拔最高的大河之一，也是中国最长的高原河流，其发源于喜马拉雅山北麓的杰马央宗冰川，自西向东横贯西藏南部，绕过南迦巴瓦峰经巴昔卡出中国境，是恒河-布拉马普特拉河水系上游。雅鲁藏布江流域是西藏最重要的经济区，其径流变化对青藏高原及其周边地区国民经济及人民生活有重要影响。区域内陆形地貌复杂多样，广泛分布着冰川、冻土和积雪等高寒地貌，是对气候变化响应较为敏感的全球热点区域，是亚洲河流源区脆弱性突显的水塔单元。地下水作为供给旱季径流重要来源，对于维持雅鲁藏布江流域生态系统有着重要作用。

图1  雅鲁藏布江流域中游河谷

研究团队基于区域地质构造和地形地貌条件，利用长时间序列气象数据和水文数据，建立了雅鲁藏布江流域的三维地下水数值模型，通过实测流量信息和全球陆面过程模型结果对模型进行了验证。模拟的地下水流路径表明，地下水系统循环以在子流域内为主，水流路径(<50 km)占总地下水流的76%。地下水补给约占年均降水量的23%。通过年地下水补给和冬季基流量推测，含水层在夏季(5 月-10月)至少储存了9 km3的地下水用以维持冬季(11月-4月)的径流量。在上游地区，地下水排泄量为58-127 mm/yr，占年径流量的54~56%。在中游地区，地下水排泄量为65-193 mm/yr，占年径流量的23~46%。在下游地区，地下水排泄量为236-247 mm/yr, 占年径流量的26-28%。团队通过相关分析得到，上游地区地形平缓，尽管降雨量小，但地下水对径流贡献大，存在区域地下水流；中下游地区地形陡峭，较大的降雨量主要形成了地表径流，而地下水以浅层循环为主，对径流贡献较上游减小。该成果为深入认识高寒河流源区地下水变化机理奠定了基础。

图2 雅鲁藏布江流域地下水位、流线、年补给量空间分布

图3 雅鲁藏布江不同子流域的地下水对径流的季节性贡献

图 4 地形梯度变化（a）和地下水补给率（b）与水流路径的相关分析

郑春苗为论文通讯作者，西安交通大学副教授姚莹莹为论文第一作者。南科大环境学院副教授匡星星、副教授曾振中和研究助理教授Michele Lancia等参与了研究工作。该研究得到了国家自然科学基金“西南河流源区径流变化和适应性利用”重大研究计划重点支持项目的经费支持。（晏梓添）