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高占义 著

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• 环境科学
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• 影响评估
• 可持续发展
• 地球科学
• 环境影响
• 水资源管理

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出版社： 水利水电出版社

ISBN：9787517003724

商品编码：29384021914

包装：平装

出版时间：2013-07-01

基本信息

书名：气候变化对地下水影响研究

定价：42.00元

作者：高占义

出版社：水利水电出版社

出版日期：2013-07-01

ISBN：9787517003724

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大16开

商品重量：0.440kg

编辑推荐

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　　高占义、王少丽、胡亚琼、杨建青等编著的《气候变化对地下水影响研究》将气候—人类活动视作一个综合系统，全面考虑了该综合系统中某一因素改变后所诱发的其他因素的同步变化，基于这一思路分析了气候变化对地下水的直接影响和间接影响，同时将人类活动分为受气候变化诱发的改变和人类活动自主性改变两种类型分别进行不同方案的模拟，该思路将仅考虑直接影响的纵向研究扩展到分析各因子相互作用、综合考虑直接和间接影响横向研究，也大大区别于过去的同类研究思路。项目在地下水监测、地下水模拟预测与评价、技术交流与培训等方面所取得的积极成果，有助于从本质上认识气候变化和人类活动对地下水储量变化的影响，进一步阐明地下水动态变化的规律性。

内容提要

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　　《气候变化对地下水影响研究》依据作者高占义、王少丽、胡亚琼、杨建青承担的联合国儿童基金会和水利部合作项目“气候变化对地下水影响研究”取得的成果基础上编著而成。全书共分7章，章介绍了项目背景、外研究现状、项目研究内容和技术路线；第2章从自然条件、地质及水文地质条件、地下水水化学特征、社会经济状况、地下水开发利用现状及存在问题5个方面介绍了陕西咸阳、河北沧州和山东威海三个试点区的基本情况；第3章介绍了地下水动态研究中常见的数学统计方法和地下水模拟软件GMS；第4章至第6章分别以三个试点区为例，采用统计分析方法，分析评价气候和人类活动对地下水的影响，构建适应于三个试点区的水文地质模型，对未来不同气候和情景条件下的地下水对气候变化和人类活动的响应进行预测评估，提出适应对策和建议；第7章介绍了项目执行期间在能力建设方面开展的一系列技术交流和考察、地下水监测和模型培训、研讨会等活动。
　　《气候变化对地下水影响研究》具有基础理论和实践应用相结合的特点，可供广大水利科技人员和相关专业的大专院校师生参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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气候变化对地下水影响研究 一、 引言 在全球气候变化日益严峻的背景下，人类社会正面临前所未有的挑战。其中，水资源短缺和水环境退化已成为制约可持续发展的重要因素。地下水作为陆地淡水资源的重要组成部分，在全球范围内为饮用、灌溉、工业生产等提供了关键的水源支撑。然而，气候变化对地下水的影响机制复杂且深远，涉及降水模式的改变、蒸发蒸腾量的增加、冰川融水的变化以及海平面上升等多种因素。深入研究气候变化对地下水的影响，对于保障水资源安全、维护生态系统健康、制定有效的适应和减缓策略具有至关重要的意义。 本书旨在系统地探讨气候变化对地下水资源的影响，从多维度、多尺度分析其可能带来的变化及其潜在后果。我们将聚焦于气候变化如何改变地下水的补给、排泄、储存和水质，以及这些变化如何进一步影响地表水、生态系统和人类社会。本书的编写力求科学严谨，内容翔实，力求为相关领域的研究人员、政策制定者、水资源管理者以及广大关心水资源问题的公众提供有益的参考。 二、 气候变化的关键驱动因素及其对水循环的影响 气候变化并非单一现象，而是多种因素相互作用的结果。理解这些关键驱动因素及其对全球水循环产生的基本影响，是探讨其对地下水作用的前提。 1. 全球平均气温上升： 这是气候变化最直接的体现。气温升高导致地表水的蒸发蒸腾量显著增加，这会直接减少到达地表的降水量，从而降低地下水的补给量。同时，土壤水分的蒸发也随之增强，可能加剧土壤干燥，影响浅层地下水的补充。 2. 降水模式的改变： 气候变化导致全球降水分布和强度的非均一性增加。一些地区可能面临更频繁、更强烈的干旱，而另一些地区则可能遭受更严重的洪涝。降水量的减少和不确定性直接威胁着地下水的补给。例如，长期干旱会使土壤长期处于缺水状态，减缓甚至停止地下水的补给过程。而极端降雨事件的增加，虽然在短期内可能增加地表径流，但由于土壤饱和或快速地表径流，其向下渗透形成地下水补给的效率可能并不高，反而可能导致水土流失和地表水污染。 3. 极端天气事件的频率和强度增加： 热浪、干旱、洪涝、风暴等极端天气事件日益频繁。热浪和干旱会加速蒸发，降低土壤湿度，并对地下水造成长期缺补的压力。而大规模洪涝可能在短期内增加地下水位，但快速的洪峰过后，水位又会迅速回落，而且洪水中携带的污染物也可能通过渗漏进入地下水，影响水质。 4. 冰川和积雪融水变化： 在许多依赖冰川融水作为主要水源的地区，全球变暖导致冰川加速融化。短期内，这可能导致径流量的增加，但长期来看，随着冰川的萎缩和消失，这一重要的淡水来源将逐渐枯竭，对依赖其补给的地下水系统造成不可逆转的影响。积雪融水模式的变化，如融雪提前或延迟，也会影响春夏季地下水的补给时机和水量。 5. 海平面上升： 对于沿海地区的地下水系统而言，海平面上升是一个严峻的挑战。海水入侵是导致沿海地下水咸化的主要原因之一，会严重威胁沿海地区的淡水供应。随着海平面升高，海水入侵的范围和程度可能进一步加剧。 三、 气候变化对地下水补给的影响 地下水的补给是维持地下水系统动态平衡的关键环节。气候变化通过多种途径显著改变着这一过程。 1. 降水补给变化： 总量减少： 气温升高导致蒸发蒸腾量增加，以及部分地区降水总量减少，直接导致注入地下水系统的水量减少。尤其是在干旱和半干旱地区，这种影响更为显著。 补给效率改变： 极端降雨事件的增加，虽然在某些情况下可能短期内增加地表径流，但其向下渗透形成地下水补给的效率可能因多种因素而降低，例如土壤的快速饱和、地表径流的速度过快、以及土壤结构的破坏等。 季节性变化： 降水季节性分布的不均匀性增加，可能导致地下水补给时间窗口的缩短或错位。例如，冬季降水减少或融雪延迟，可能导致春季地下水补给不足，影响夏季的可用水量。 2. 地表水补给变化： 河流和湖泊渗漏减少： 气候变化导致的河流流量减少、湖泊水位下降，将减少地表水向地下水的渗漏补给。这在依赖河流或湖泊作为主要补给水源的地下水区域尤为明显。 湿地面积萎缩： 湿地是重要的地下水补给区。气候变化导致的干旱和蒸发加剧，可能导致湿地面积萎缩甚至消失，从而削弱其对地下水的补给能力。 3. 人工补给变化： 再生水利用的挑战： 尽管再生水利用是缓解水资源短缺的重要途径，但气候变化可能影响再生水的可用性。例如，长期干旱可能导致城市污水流量减少，从而影响再生水的生产量。 地下水回灌工程的效率： 用于人工补给地下水的工程，如渗漏池、注水井等，其效率也会受到气候变化的影响。例如，降水模式的改变可能影响回灌用水的来源，极端干旱可能导致地表径流不足以支持回灌。 四、 气候变化对地下水排泄的影响 地下水的排泄是将地下水释放到地表环境的过程，是地下水系统循环的重要组成部分。气候变化通过影响地下水水位，进而影响其排泄方式和速率。 1. 泉水和溪流枯竭： 地下水排泄到泉水和溪流，是维持地表径流的重要水源。当地下水补给减少、蒸发蒸腾加剧导致地下水位下降时，许多泉水可能会干涸，溪流流量减少，甚至断流。这不仅影响地表生态系统，也意味着地下水排泄路径的改变。 2. 湿地和沼泽的水文过程改变： 湿地和沼泽是地下水排泄的重要区域。地下水位下降可能导致湿地面积缩小、湿地生态系统退化。相反，在某些地区，极端降雨和洪涝可能导致短期内地下水位升高，淹没更多区域，改变湿地的水文状况。 3. 蒸发蒸腾作用的影响： 在地下水位较高且靠近地表的区域，植物的蒸发蒸腾作用是地下水的重要排泄方式。气候变化导致的蒸发蒸腾量增加，会加速这一过程，消耗更多的地下水。 4. 海洋淡水边界的变化： 对于沿海含水层，地下水向海洋的排泄是一个重要的过程。海平面上升和地下水位变化会影响这一排泄的平衡，并可能加剧海水入侵。 五、 气候变化对地下水储存的影响 地下水储存是连接地下水补给和排泄的“缓冲器”。气候变化对地下水储存量的影响是累积性的，具有长期性。 1. 地下水库（含水层）的充沛度变化： 长期以来，许多地下水含水层一直被当作“地下水库”，为人类活动提供稳定水源。气候变化导致的补给减少和排泄增加，会造成地下水库的“支出”大于“收入”，导致储存量逐渐下降。这种下降可能导致地下水位长期性地降低，甚至出现“透支”现象。 2. 浅层地下水与深层地下水的差异： 浅层地下水对降雨和蒸发的变化更为敏感，其储存量变化可能更为剧烈。而深层地下水受到的短期气候变化影响可能较小，但长期来看，如果补给持续不足，深层地下水的储存量也可能缓慢下降。 3. 土壤水分储存的改变： 土壤水分是地下水补给的直接来源。气候变化导致极端干旱事件增加，会使土壤水分储存大量减少，长期缺水状态会进一步限制对地下水的补给。 六、 气候变化对地下水水质的影响 除了水量变化，气候变化对地下水水质的影响同样不容忽视，这些影响可能对饮用水安全、生态系统健康乃至人类健康产生严重后果。 1. 海水入侵与咸化： 海平面上升是导致沿海地下水咸化的主要驱动力。海水沿着受压含水层侵入内陆，导致地下水含盐量升高，无法用于饮用或灌溉。气候变化可能加剧这一过程，尤其是在地下水抽取量大的沿海地区，地下水位下降会进一步加速海水入侵。 2. 污染物浓度的增加： 蒸发浓缩： 在干旱和半干旱地区，降水减少和蒸发蒸腾量增加，导致地表水和土壤中的污染物（如农药、化肥、重金属等）更容易被浓缩。当这些水通过渗透进入地下水时，其污染物浓度可能会相对升高。 地下水位下降导致吸附作用减弱： 地下水流速减慢和地下水位下降，可能改变污染物在土壤和岩石中的吸附平衡，某些污染物可能会从吸附态释放到水中，增加地下水中的浓度。 极端降雨导致的污染输入： 极端降雨事件可能引发地表径流，将地表积累的污染物（如畜禽粪便、工业废弃物、城市垃圾等）冲刷进入土壤，并通过渗透进入地下水。 地下水位下降导致含水层氧化： 低水位可能导致原本处于厌氧环境中的某些金属（如砷、铁、锰）在氧化条件下释放到水中，增加其溶解度，造成水质恶化。 3. 温度变化对水质的影响： 水温升高会影响水中溶解氧的含量，改变微生物的活性，从而可能加速有机物的分解，产生更多腐殖质，影响地下水的颜色和气味。此外，温度变化也可能影响某些化学反应的速率，从而改变地下水的化学成分。 4. 泥沙和悬浮物的影响： 极端降雨和洪涝可能增加地表径流中的泥沙和悬浮物，这些物质如果进入地下水系统，会堵塞含水层孔隙，降低渗透性，影响地下水的补给和流动，并可能携带其他污染物。 七、 气候变化对地下水系统相互作用的影响 地下水系统并非孤立存在，而是与地表水、土壤、生态系统以及人类活动相互关联、相互影响。气候变化改变了这些相互作用的模式。 1. 地表水-地下水相互作用的改变： 河流断流与地下水脱节： 当河流流量减少甚至断流时，河流向地下水的渗漏补给将中断，甚至可能出现地下水向河流排泄的情况，这在传统认知中是相反的。 湖泊萎缩与地下水失补： 湖泊作为重要的地下水补给源，其水位下降将直接影响周边地下水的补充。 湿地生态系统的退化： 湿地是地表水和地下水的交汇区，地下水位的变化将直接影响湿地的水文和生态过程。 2. 土壤-地下水相互作用的改变： 土壤水分有效性降低： 气候变化导致的蒸发蒸腾量增加，会减少土壤中的有效水分，影响植物生长，并减少向下渗透形成地下水补给的可能性。 土壤侵蚀加剧： 极端降雨可能导致土壤侵蚀加剧，改变土壤的渗透性，影响地下水补给。 3. 生态系统对地下水依赖性的变化： 植被的适应与退化： 依赖地下水生存的植物，在地下水位下降的情况下，其生长受到限制，甚至可能发生退化。 河流和湿地生态系统的改变： 地下水补给的减少和水质的变化，将深刻影响依赖这些水源的河流和湿地生态系统的结构和功能。 4. 人类活动与地下水相互作用的强化： 地下水抽取增加： 在地表水资源日益紧张的情况下，人类可能增加对地下水的抽取，以满足生活、农业和工业需求。这种过度抽取会在气候变化导致补给减少的背景下，加速地下水位下降，甚至引发地面沉降等环境问题。 污染物的输入增加： 农业生产的集约化、城市化扩张等人类活动，在气候变化背景下，可能导致更多的污染物进入地下水。 八、 气候变化对地下水资源管理和可持续利用的挑战 气候变化对地下水的影响，为地下水资源的规划、管理和可持续利用带来了严峻的挑战。 1. 不确定性增加： 气候变化预测本身存在不确定性， Coupled with the complex hydrological processes, this makes it challenging to accurately predict future groundwater availability and quality. 2. 水资源短缺和竞争加剧： 地下水资源的减少，将导致地表水和地下水之间的竞争更加激烈，尤其是在水资源本就匮乏的地区。 3. 水质恶化与健康风险： 地下水水质的恶化，尤其是咸化和污染物增加，将严重威胁饮用水安全，增加与水相关的健康风险。 4. 基础设施的脆弱性： 现有的水利基础设施（如水井、泵站、输水管线等）可能无法适应气候变化带来的极端水位、流量和水质变化，面临损坏或失效的风险。 5. 政策和管理滞后： 现有的水资源管理政策和法规往往基于过去的水文数据和对未来气候的稳定预期，难以有效应对快速变化的气候环境。 6. 生态环境的破坏： 地下水是维持许多生态系统（如河流、湿地、森林）的重要水源，地下水资源的枯竭和水质下降将导致生态系统的退化甚至崩溃。 九、 结论与展望 气候变化对地下水的影响是一个复杂且多层面的问题，其后果可能深远且不可逆转。从补给、排泄、储存到水质，地下水系统的每一个环节都面临着严峻的挑战。认识到这些影响的严重性，并积极采取应对措施，是保障人类社会可持续发展和生态环境健康的必然要求。 未来，需要进一步加强以下方面的研究和实践： 深入的监测和研究： 建立和完善地下水监测网络，长期、连续地监测地下水位、流量、水质以及气候变化的关键指标，为科学研究提供数据支持。 多学科的交叉研究： 整合水文学、气候学、生态学、土壤学、社会科学等多学科的知识，构建更精细、更准确的地下水模拟模型，以预测气候变化对地下水的影响。 适应性管理策略： 发展适应性的地下水管理策略，包括优化地下水抽取、推广节水技术、加强水源地保护、实施地下水回灌等。 综合的水资源管理： 将地下水管理纳入更广泛的综合水资源管理框架，统筹地表水和地下水资源，考虑生态用水需求。 技术创新与应用： 研发和应用先进的地下水监测、评估和修复技术，提高地下水资源的管理效率和质量。 公众参与和意识提升： 加强公众对地下水资源重要性和气候变化影响的认识，鼓励公众参与水资源保护行动。 面对气候变化的挑战，我们必须以长远的眼光和负责任的态度，共同守护我们宝贵的地下水资源，为子孙后代留下可持续的水源。

评分☆☆☆☆☆

我一直对地下水的神秘世界充满好奇，但总觉得它与我们日常生活相去甚远。然而，《气候变化对地下水影响研究》这本书彻底颠覆了我的看法。作者以一种非常通俗易懂的方式，将科学理论与现实生活紧密结合。书中的一个章节，重点讲述了气候变化如何通过极端天气事件，如强降雨和持续干旱，直接威胁到饮用水安全。我记得其中一个案例，描述了一个依赖地下水供应的小城镇，在连续多年的干旱之后，地下水位急剧下降，导致供水中断，居民生活陷入困境。作者还详细解释了，气候变暖引起的冰川融化加速，虽然短期内可能增加地表水资源，但长期来看，却会消耗宝贵的淡水储备，对依赖冰川融水的地下水系统产生不可逆转的影响。这本书让我深刻理解了，气候变化并非只是海平面上升或极端高温，它对我们赖以生存的淡水资源，尤其是最为重要的地下水，也构成了巨大的威胁。读完后，我开始更加关注身边与水相关的每一个细节，也对保护地下水资源有了更深切的责任感。

评分☆☆☆☆☆

这本书让我深刻地体会到，地下水并非取之不尽、用之不竭的宝藏，它的未来与气候变化紧密相连。作者在书中对于地下水资源可持续利用的探讨，特别是结合气候变化情景下的预警机制，为我们提供了宝贵的启示。我被书中关于不同地区地下水枯竭风险评估的案例所震撼，这些数据和分析，赤裸裸地展现了气候变化对我们赖以生存的淡水资源的威胁。书中不仅关注了水量变化，还深入探讨了水温、化学成分等因素在气候变化下的改变，以及这些改变对地下水生态系统的连锁反应。这种全方位的视角，让我们对地下水系统有了更全面、更深刻的理解。读到最后，我感觉自己不仅仅是一名读者，更像是一名参与到这场关于地下水未来的讨论中的一份子，开始思考如何以更负责任的态度去对待我们脚下的这片珍贵的水源。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我对地下水系统有了全新认识的著作。作者不仅仅是将气候变化作为一个背景，而是深入挖掘了其对地下水动态过程的精细影响。书中关于不同地质构造条件下，气候变化驱动下地下水化学成分变化的研究，极具启发性。比如，书中通过大量的实地监测数据和室内模拟实验，揭示了降雨模式改变如何影响地下水中溶解氧、PH值以及重金属离子的浓度。这对于理解地下水质量的长期变化趋势，以及评估其对生态环境和人类健康的影响，都至关重要。我尤其注意到书中对极端降雨事件后，地下水氮磷等营养物质迁移扩散的研究，这直接关系到地下水体富营养化和水体生态系统的健康。作者以一种非常严谨的科学态度，呈现了这些复杂而微妙的变化，让我们看到了气候变化对地下水生态功能的长远影响，也为我们制定更加科学的地下水管理和保护策略提供了重要的理论支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本《气候变化对地下水影响研究》真是让人眼前一亮，作者似乎对地下水系统与宏观气候变化的交织有着深刻的洞察。翻开第一页，便被那种严谨的学术氛围所吸引，但细读下来，却发现它并非枯燥的教科书，而是通过一系列生动的案例和翔实的数据，将一个宏大而复杂的议题拉近了读者。书中对于不同区域地下水补给、排泄以及含水层特性的气候敏感性分析，尤其令我印象深刻。例如，书中详细探讨了干旱半干旱地区，降雨量微小的变化都可能导致地下水位大幅度下降，进而引发地表沉降、土壤盐碱化等一系列连锁反应。作者没有止步于现象的描述，而是进一步剖析了背后的机制，比如蒸发量的增加、地表径流的减少如何直接或间接地影响地下水的再充填过程。读到这里，我才真正意识到，我们习以为常的地下水资源，其实是如此脆弱，如此容易受到全球气候变化带来的不可预测因素的影响。书中对不同气候模型预测结果的对比分析，也极具参考价值，这让我们看到了未来地下水资源可能面临的严峻挑战，也为我们积极应对提供了科学依据。

评分☆☆☆☆☆

读《气候变化对地下水影响研究》的过程，就像是在进行一场深入的地下探索之旅。作者以其渊博的知识和清晰的逻辑，带领读者穿梭于不同地域、不同气候背景下的地下水世界。书中对于地下水系统如何响应地表水文循环改变的详尽论述，给我留下了深刻的印象。我特别欣赏书中对地下水盈亏平衡模型的探讨，以及如何将气候预测数据融入其中，从而预测未来地下水资源的可用性。作者没有回避可能存在的争议和不确定性，而是坦诚地呈现了不同研究观点和方法，这让整本书更具学术价值和可信度。书中对农业灌溉、工业用水等人类活动与气候变化共同作用下，地下水资源压力的分析，也让我警醒。我们不能简单地将地下水枯竭归咎于某一方面的原因，而是需要认识到这是一个复杂的系统性问题，需要多角度、多层次的综合治理。