地表水和地下水相互作用密切，受地形地质、气候及人类活动等多种因素影响，其转化模式在时空上呈现出显著变化。以往研究多关注极端气候或筑坝对水文过程的单独影响，两者的耦合效应尚不清楚。汾河流域地处干旱-半干旱区域，水资源相对匮乏、降水季节变化显著，区域内有多座闸坝和大中型水库，成为研究降水异常与筑坝复合效应的代表性流域。

中国科学院地球环境研究所肖军研究员与西北农林科技大学、荷兰瓦赫宁根大学等单位合作，通过水化学和氢氧同位素分析，系统揭示了降水异常与筑坝复合效应下汾河流域地表水-地下水的相互作用机制。研究结果表明：（1）汾河流域的地表水-地下水相互作用模式主要以地下水补给地表水为主（图1）。（2）降水异常和筑坝显著影响了流域地表水-地下水的相互作用模式。筑坝显著促进河水渗入地下水，入渗比率在闸坝区域高达78%，并改变了闸坝前后水交换的空间分布规律；降水异常增强了地表水-地下水相互作用的年际变异，弱化了其年内季节变异。（3）与丰水年（2021）相比，枯水年（2019）地下水对河水的贡献率增加了47%（图1）。（4）降水异常促使人为加强水文调控，两者共同影响蒸发作用、补给过程以及水力停留时间，最终显著改变了地表水-地下水相互作用动态（图2）。（5）闸坝对于地表水-地下水相互作用的影响主要局限于局部河段，而降水异常则在流域尺度上产生了更广泛的影响。

上述研究成果发表在国际学术期刊Science of the Total Environment上。该研究得到国家自然科学基金项目（42071043）、中国科学院战略性先导科技专项（XDB40050502）、陕西省杰出青年科学基金项目（2020JC-030）的联合资助。

全文详见：Xia, Y., Xiao, J.,^* van der Ploeg, M., Wang, W.Z., Li, Z^*. Combined effects of precipitation anomalies and dams on streamwater-groundwater interaction in the Fen River basin, China. Science of the Total Environment, 2024, 929, 172704.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172704。

图1 汾河流域地表水-地下水交换比率的空间分布特征（a）及河段统计（b）

图2 汾河流域降水异常和筑坝对地表水-地下水相互作用影响的概念模型