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区域地表水、地下水及水环境演化机制是目前水资源水环境研究的热点和难点。论文针对浊漳河流域水资源利用效率低、水环境污染严重、地下水位持续下降等诸多问题,通过野外调查试验和室内数据分析相结合,以统计水文学、水文地质学等多学科理论为指导,应用数值模拟及耦合模型等技术方法和手段,揭示研究区水资源水环境演化特征和规律,同时利用开发的耦合器实现地表水与地下水的联合模拟和预测。主要研究结果如下:1.水资源演变规律。月平均径流年内年际变化及不同年代气候变化和人类活动对径流的贡献率存在空间差异性,径流对降水的敏感性强于蒸发;辛安泉岩溶水地下水位在不同分区降幅有差别,径流滞缓区最大,排泄区最小;长治盆地不同类型的浅层孔隙水埋深年内年际变幅不同。2.水污染现状及水环境演变特征。水污染调查结果显示:污废水年排放量呈上升趋势,COD和氨氮排放浓度呈下降趋势,农业非点源污染以畜禽养殖氮为主,占93.82%;水环境演变具有时空分异特征:空间上A组水质好于B组,年内时段Ⅰ(1-3月)比时段Ⅱ(4-12月)污染严重,序列年A类(2000-2004年)水质逐渐变差,B类(1990-1992年)水质较好,C类(2005-2013年)水质逐渐好转。3.地表水模拟。流域离散化结果显示:研究区SWAT模拟的最佳子流域划分数量为79个;影响径流的主要参数是径流曲线系数、最大冠层蓄水量及浅层地下水再蒸发系数;径流具有较大的不确定性,下游水文站点的不确定性要大于上游站点;各水文站点率定和验证期的确定性系数R~2和纳什效率系数NS均在0.6以上,模拟精度满足要求。4.地表水与地下水联合模拟。利用开发的下渗量/蒸发量耦合器和水位耦合器实现空间分布和输出计算参数的对应,将耦合模型应用于长治盆地浅层孔隙水与地表水的联合模拟,方案对比分析结果显示:SWAT-Visual MODFLOW的耦合模拟结果要优于单独使用Visual MODFLOW的模拟结果。5.水资源预测分析。降水引起的产汇流过程各分量变化趋势不同,产流过程中,除了土壤水存储量变化不大,其他各分量都随之增加,地下水补给量、地表径流及实际蒸散发的增加幅度分别为84%、80%和11%,汇流过程中,基流占河道总径流的比例在显著增加(+34%),侧向径流显著减少(-50%);现状开采、开采量分别减少10%和20%条件下,长治盆地浅层孔隙水总量都处于负均衡状态,但随着地下水开采量的减少,负均衡量明显减少,地下水位逐步回升。本文的创新点在于开发了SWAT-MODFLOW耦合器,实现了长治盆地浅层孔隙水和地表水联合模拟,进一步明确了浊漳河流域地表水与地下水的转化机制;在海河流域三级支流的精度上理清了浊漳河流域水事矛盾的驱动因素。