降雨强度分布与极端事件对浅层岩溶含水层地下水补给动态的影响机制研究

本研究针对气候变化下岩溶含水层补给机制不清的科学问题，通过2019-2023年小时分辨率的地下水监测数据，揭示了低强度降雨(<8 mm/h)主导补给(湿季贡献94.7-99.7%)、极端降雨(>20 mm/h)降低年补给效率的规律，为岩溶区水资源可持续管理提供了理论依据。

　　

岩溶地区作为全球重要的淡水储备库，其独特的水文地质结构使地下水系统对气候变化异常敏感。近年来，随着极端降雨事件频发，岩溶含水层面临补给效率下降与洪旱灾害并存的矛盾局面。传统研究受限于数据分辨率，难以揭示短时强降雨与裂隙主导的岩溶系统间复杂互作机制。中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站的科研团队在《Journal of Hydrology》发表的研究，通过连续五年(2019-2023)小时尺度的地下水监测，首次量化了不同强度降雨对西南峰丛洼地岩溶含水层的差异化补给效应。

研究采用时间序列分析(Time series analysis)、皮尔逊相关(Pearson correlation)和水位波动法(water table fluctuation method)等关键技术，结合广西环江县1.14 km²的以白云岩为主的典型峰丛洼地观测数据，系统解析了补给动态。

【Study site】
研究区位于年均降雨量1024.2-2158.2 mm的典型亚热带岩溶区，28%面积为洼地，发育多层土壤-表层岩溶带结构，为探究降雨-地下水响应提供了理想场所。

【Temporal variations of rainfall and groundwater levels】
数据分析显示：干旱年(2023)降雨量仅为丰水年(2020)的47.5%，但极端降雨事件(>20 mm/h)在干旱年占比显著升高。地下水位响应时间呈现雨季(5-12小时)较旱季显著缩短的季节性差异。

【Dominant effect of rainfall characteristics on groundwater response】
低强度降雨(<8 mm/h)是主要补给源，其湿季贡献率达94.7-99.7%，旱季降至57.6-85.1%。极端降雨虽增加单次补给量，但因地表径流加速和排泄区入渗受限，导致年补给效率下降15-22%。

【Conclusions】
研究首次证实岩溶含水层补给存在"强度-效率悖论"：丰水年降雨增加难以完全弥补干旱年补给赤字，且极端降雨通过改变裂隙流(fissure flow)与管道流(conduit flow)比例，加剧系统脆弱性。该成果为建立考虑降雨强度分布的岩溶水资源预警模型提供了关键参数，对应对气候变化下"旱涝急转"灾害具有重要实践价值。