中科院测地所江利明团队利用InSAR技术首次发现华北深层地下水亏损呈减缓趋势

点击上方蓝色字体“慧天地”即可订阅

（点击图片可放大观看，更多精彩请留意文末推荐)

近日，中国科学院测量与地球物理研究所的江利明研究员团队，在水文水资源领域权威学术期刊《Water Resources Research》发表研究论文“Combining InSAR and hydraulic head measurements to estimate aquifer parameters and storage variations of confined aquifer-system in Cangzhou, North China Plain”（联合InSAR及水头观测估算华北平原沧州地区含水层参数及水储量变化）。

自20世纪70年代以来，华北平原深层地下水长期超采形成世界最大的“地下水漏斗区”，导致大面积地面沉降、地下水资源枯竭和水环境恶化，直接威胁到该地区用水安全、粮食安全和重大工程设施安全。因此，厘清深层地下水变化与地面沉降的耦合关系，查明华北平原深层地下水储量变化，对于该地区地下水资源管理和生态环境保护均具有重要意义。虽然目前卫星反演、地面监测及数值模拟在地下水研究方面取得一些进展，但由于华北平原缺乏水文地质资料及深层地下水连续观测数据，我们仍难以回答自大规模开采以来深层地下水储存量减少了多少、有多少亏损是能够恢复的、目前开采是否可持续等地下水管理部门最为关心的问题。

针对上述难题，江利明团队在探究深层地下水变化与地表形变耦合关系的基础上，提出了一种基于时序InSAR观测的承压含水层释水系数及水储量变化估算的新方法，并成功用于华北深层地下水超采最严重的沧州中部地区。该方法的优势在于能够获取高空间分辨率的承压含水层骨架释水系数，而且可有效估算深层地下水的含水层弹性释水（可恢复）和弱透水层压密释水（不可恢复）。该研究不仅填补了华北平原地下水弱透水层压密释水研究方面的空白，也为定量探明华北平原深层地下水储量动态变化提供了新的手段。

研究发现，2003~2010年沧州地区呈现多个沉降漏斗（最大达-7.4 cm/yr），但有部分地区发生了明显抬升（最大约+ 2.5 cm/yr）（图1（a）），且季节性形变滞后水头变化最大达175天（图2）。此外，沧州中部地区深层地下水存在明显亏损（图1b），年亏损率约8千万吨（相当于2万个“水立方”蓄水量），其中大部分为弱透水层压密释水（图1d），意味着该时期地下水严重超采，甚至一些地区的含水层呈疏干状态。值得注意的是，2005年以来部分地区水位逐年回升，弱透水层压密释水亏损速率呈减缓趋势（图3），表明该地区采取的地下水压采措施对抑制深层地下水超采起到了一定的作用。

该研究得到国家自然科学基金创新研究群体项目和“大地测量与地球动力学国家重点实验室重点部署项目的联合资助。

论文及支撑材料链接：

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2017WR022126

图1 沧州中部2004~2010年年均形变速率（a）；深层地下水储量亏损量（b）；可恢复的含水层弹性释水（c）；不可恢复的弱透水层压密释水（d）。紫色实线为划定的深层地下水亏损区域及恢复区域。

图2 典型井位季节性水头与形变时间序列的相关性分析。地表形变滞后水头变化为0~175天。

图3 沧州中部2004~2010年每年不可恢复水储量亏损的等效水柱高空间分布。2005_2006表示2005年和2006年不可恢复水储量亏损的平均值。

荐读

点击下文标题即可阅读

我国实现卫星雷达时序干涉测量零的突破
雷达卫星图像赏析，遥感价值和图像美感兼具！
NISAR：全球第一个双频段合成孔径雷达成像卫星

编辑 / 孟博文   审核 / 孙浩南 孟博文

指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129）