在气候变化适应背景下，局部近自然管理方式下含水层补给的潜力——以勃兰登堡州下施普雷河流域为例的评估

《Groundwater for Sustainable Development》：The potential of localized near-nature managed aquifer recharge in the context of climate change adaption – An assessment within Brandenburg′s lower Spree catchment

研究评估了德国柏林周边斯普雷河流域地表回灌地下水（MAR）的潜在区域，结合土地用途、土壤渗透性、水文地质和经济可行性等多指标，发现约四分之一区域适合大规模MAR，包括自然和半构造地形凹槽。通过GIS分析和层次分析法确定适宜区域，并评估了极端天气事件下的水源 surplus 体积及回灌可行性，为应对气候变化下的水资源短缺提供决策依据。

　　在面对日益严峻的气候变化和人类活动对地下水系统的双重影响时，增强地下水的恢复能力成为一项至关重要的任务。尤其是在德国柏林周边的施普雷河（Spree）流域，由于其地理特征和水资源管理的复杂性，地下水的恢复能力受到了极大的挑战。本研究旨在评估施普雷河下游地区通过地表诱导式地下水补给（Managed Aquifer Recharge, MAR）的潜力，并识别适合实施MAR的地点，以促进区域水资源的可持续利用和生态系统的稳定性。

施普雷河下游地区主要由农业用地和森林覆盖，其地下水补给能力受到季节性降水模式和土地利用变化的显著影响。该地区的地质结构包括浅层的非承压含水层，这些含水层通常位于冰川谷地和高地台地之间，形成了一张密集的地形洼地网络。这些自然形成的洼地具有良好的地下水补给潜力，特别是在冬季降水期间，能够有效储存和传输地表水。然而，由于气候变化带来的极端天气事件增多，如干旱和强降雨，传统的地下水补给机制可能无法满足未来的水资源需求，因此需要探索新的管理策略，以提高地下水系统的韧性。

本研究采用了一种基于多主题地图的评估方法，综合考虑了土地利用、渗透特性、水文地质条件和经济可行性等因素，为MAR的实施提供了详细的评估框架。通过对地形数据的分析，识别出了一系列适合进行地表诱导式补给的自然洼地和半人工改造的洼地。这些洼地的深度、面积和容积被纳入评估指标，以确定其补给潜力和适宜性。研究发现，大约四分之一的区域被评估为具有中等至高度适宜性的地点，其中包括许多小型和紧密分布的洼地，这些洼地可以被用于分组式地下水补给。

地表诱导式MAR包括多种技术手段，如利用洼地进行渗透补给、通过河岸过滤收集地表水，以及直接注入地下水层等。其中，利用洼地进行补给是一种较为自然和可持续的方式，可以减少对人工基础设施的依赖，同时降低运营成本。研究还发现，极端天气事件产生的地表水盈余量可以作为许多补给点的水源，包括那些可以通过建设扩大其储存能力的地点。这些自然洼地和半人工改造的洼地不仅能够有效储存地表水，还能通过其自然的渗透过程减少蒸发和蒸腾的损失，从而提高地下水补给的效率。

研究进一步探讨了这些补给点的经济可行性，发现农业用地和森林覆盖区的补给潜力相对较高，尤其是那些具有较低地下水位和良好渗透性的区域。然而，一些特定的土地利用类型，如沼泽地和高含水量土壤，可能限制了补给的可能性。此外，由于地形特征和水资源分布的不均匀性，某些区域的补给潜力可能相对较低，需要通过进一步的工程措施来提升。

研究还指出，MAR技术的实施需要考虑潜在的风险，如堵塞、地下水污染和操作效率低下等问题。因此，需要在实施前进行详细的现场评估，以确保补给过程的安全性和有效性。尽管如此，研究结果表明，通过合理的规划和管理，MAR技术可以在施普雷河下游地区发挥重要作用，不仅有助于缓解地下水短缺问题，还能支持农业和生态系统的可持续发展。

总的来说，本研究通过综合评估和详细分析，揭示了施普雷河下游地区实施MAR技术的潜力和适宜性。研究结果为未来水资源管理提供了重要的科学依据和实践指导，特别是在应对气候变化带来的不确定性方面。通过识别和利用现有的自然洼地和半人工改造的洼地，施普雷河流域可以构建一个更加灵活和高效的地下水补给系统，从而增强区域水资源的韧性。