基于易获取数据的地下水补给新模型：水位波动法校准与浅层含水层产水率优化

为解决地下水补给量难以直接测量的问题，研究人员开发了一种结合土壤水分亏缺模型(SMD)与水位波动法(WTF)的新方法，通过降水与气温数据校准非承压含水层产水率(Sy)。该模型成功应用于捷克拉贝河沿岸9口监测井，获得5%-17%的合理Sy值，与HYDRUS-1D模型结果一致，为水资源管理提供了低成本高效的工具。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，地下水作为占全球用水量20%-23%的稳定水源，其补给量的精准测算成为水资源管理的核心难题。传统方法如基流分割法在小型冲积含水层中失效，而水位波动法(WTF)虽操作简便，却受制于关键参数产水率(S_y)的获取困难——现有测量技术成本高昂，间接估算误差显著。捷克拉贝河沿岸的监测井网络积累了数十年的水位数据，如何将这些"沉睡"数据转化为补给量信息，成为突破现有技术瓶颈的关键。

由捷克水文气象研究所等机构研究人员组成的团队，在《Journal of Hydrology》发表研究，创新性地将土壤水分亏缺模型(SMD)与WTF法耦合，仅需降水和温度数据即可校准S_y。研究通过建立双土壤水库模型（分别模拟浅根与深根植物），成功捕捉到水位波动的年际与多年尺度变化特征。技术路线上，团队首先构建SMD模型计算理论补给量，将其转化为模拟水位后与观测数据拟合校准S_y，最终用校准参数反演真实补给量，并与HYDRUS-1D模型进行交叉验证。

研究结果显示：

1. 模型校准效果：在9口监测井中，校准后的S_y值介于5%-17%，符合冲积含水层特性，模拟水位与观测值的纳什效率系数达0.72-0.91。
2. 植被调控机制：深根植物水库可滞留多达200mm降水，解释为何某些水位峰值滞后降水事件2-3年出现。
3. 方法对比：SMD模型与HYDRUS-1D计算的长期平均补给量偏差<15%，但前者仅需1/10的输入参数。
4. 气候响应：模型成功重现1992-1994年干旱期的水位骤降，证实其捕捉极端气候的能力。

结论与意义：
该研究开创性地将生态水文过程（如根系吸水深度差异）纳入补给量计算框架，破解了WTF法依赖S_y实测值的困局。Kate?ina ?abatová等开发的模型不仅为缺乏详细土壤参数的地区提供可行方案，其双水库结构更能模拟气候变化下的植被演替效应。研究揭示冲积含水层中约60%的年补给量实际来自前2-3年的降水滞留，这一发现对干旱预警系统构建具有重要启示。相比传统数值模型，该方法使长期水位数据"复活"为补给量动态图谱，为《欧洲水框架指令》的实施提供了低成本监测工具。