水环所在半干旱区高原湖泊萎缩与生态退化机制研究取得新进展

来源:地调局水环所 作者:余楚 发布时间:2023-03-27

  我国半干旱区内蒙古高原在过去三十年间湖泊面积和数量总体减少引发关注,湖泊的萎缩和生态退化机制成为研究热点。中国地质科学院水文地质环境地质研究所在该研究方向取得新进展。该研究以内蒙古高原典型内陆构造湖—岱海为研究对象,刻画了湖泊时空演化的阶段性特征,解析了主要的气候和人类活动影响因素;查明了流域水分循环转化关系,分析了湖泊水平衡演变过程,阐明了地下水系统对气候变化和人类活动的响应;初步分析和探讨了湖泊水量水质协同变化过程和地下水入湖排泄驱动湖泊演化的作用机制。 

  研究发现:岱海1970-2020年湖面面积萎缩了71.8%,多年平均萎缩速率为2.5 km2/a2017-2020年萎缩速率为1.73 km2/a;对湖泊面积与工、农业总产值、GDP、地表径流、地下水水位埋深、湖面蒸发量、降雨量和气温等因素的相关分析和主成分分析结果表明,流域气候暖干化背景下,区域经济,尤其是农业经济的快速发展,是数十年来岱海湖面萎缩的主要驱动因素,地下水水位降低和地表径流量减小是造成湖面萎缩的直接原因;不同水体D18O222Rn的含量和分布特征指示,盆地地下水接受大气降水补给,降水在补给过程中受到了不同程度的蒸发分馏作用影响,湖区中部、北部是主要的地下水入湖排泄区;2015年盆地大量压减了地下水开采量,但降雨的减小弱化了地下水系统对人为调蓄活动的响应程度,2017年较2012年地下水开采量减少了39%,但开采程度仅减少了11%;地下水压采引起了盆地地下水水位上升和入湖排泄量的增加,对此利用222Rn质量平衡模型进行了定量评估,结果显示2021年地下水入湖排泄量占湖泊总补给量的比例为48%,相比2016~2019年的平均值增加了3%。同年,降雨和地表径流补给量占总量的比例分别为45%7%。水平衡分析表明,地下水排泄量的增加引起湖泊水量均衡差减小了30%,是造成近年来湖面萎缩趋势减缓的直接原因;地下水入湖排泄携带了大量的盐分和营养盐进入湖泊,地下水补给Cl、总氮和总磷量分别占总量的89%84%87%,地下水目前已成为湖泊咸化和富营养化的主要影响因素之一。 

  本研究成果获得国家重点研发计划课题“‘一湖两海’流域水资源时空演化与生态退化机理(2019YFC0409201)”、中国地质调查局中国地质科学院基本科研业务费“内蒙古湖泊水平衡与地下水关系研究”等项目资助。
     
岱海底层湖水D18O222Rn分布特征(2020.072021.08
 
岱海水量、盐分、营养盐质量平衡概念图
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