南科大环境学院郑春苗与杨丽红团队揭示中国东南部山区地下水可持续开发潜力

近日，南方科技大学环境科学与工程学院郑春苗与杨丽红团队在水资源顶刊Water Resources Research期刊上发表了题为“Undervalued Groundwater Resources Over the Major Tectonic Lines of Southeastern China”的研究论文。该研究以浙江省龙泉市“丽水山泉”矿泉水水源地为典型研究区，通过野外调查与数值模型相结合的研究方法，构建了断裂带裂隙含水层三维水文地质模型，系统研究了亚热带季风气候下该地下水系统的水循环特征及对极端天气条件的响应机制，评估了该水源地的可持续开发潜力。并且，该研究基于地貌形态指标，识别出了中国东南部山区140余处与龙泉水源地水文地质特征类似的具有开发潜力的断裂带裂隙含水层，这一发现为低渗透性基岩区地下水资源的可持续开发利用提供了重要科学依据。

中国东南部山区由于亚热带季风气候下降雨时空分布不均与低渗透性基岩主导的地质背景，在水源选择时一般依赖地表水库和浅层风化基岩含水层等传统水源。然而，水库建设面临高成本、沉积淤积及生态影响等多重制约，而浅层含水层受季节性降雨调控，其水位波动幅度可达8—12米，供水稳定性严重受限。因此，在低渗透性基岩为主的山区（图1），识别并评估裂隙含水层的可持续开发潜力，对更好地利用优质地下水水源为农村地区的供水及经济发展服务，具有重要的战略意义。

图1 研究区构造背景及水文地质特征。

龙泉矿泉水水源地的研究结果表明，低渗透性基岩沿构造断裂发育的破碎带可形成高导水裂隙网络，存在可开采的裂隙含水层（图2）。因此，本项研究据此提出中国东南部其他地区同类裂隙含水层的识别标准，进一步从区域尺度上推断了基岩储水能力与地貌形态特征之间的联系，识别出中国东南部140个具有相似水文地质特征的裂隙含水层靶区（图3）。其中惠州和梅州的靶区已成为品牌矿泉水公司的在开采水源地，证实了地貌形态与基岩裂隙含水层之间的关系。

图2 龙泉研究区地下水系统动态特征：(a) 地下水位场分布；(b) 地下水流矢量化特征；(c)持续抽水5年后形成的水位降落；(d) W1-W3井群平均水位降深历时曲线：抽水5年与6个月极端干旱（零补给）情景下，含水系统仍维持0.5-1.2 m弹性储量。

图3 中国东南部山区140处潜在裂隙含水层（粉色圆圈表示由于形态、岩性和气候与龙泉水源地相似，可能存在断裂带裂隙含水层的地点。其中，龙泉、惠州、梅州等地的矿泉水水源地已在开发，用青色圈圈标出）

综上，该研究不仅深入评估了浙江省龙泉市矿泉水水源地的可持续开发潜力，还在中国东南部山区识别出140处具有类似属性的断裂带裂隙含水层。合理开发与利用这些地下水资源，不仅能有效提升当地水资源保障的稳定性和可持续性，且由于水质优秀，潜在还可为农村地区的经济增长注入新动力，推动区域协调发展。并且，本研究提出的基于地貌形态与遥感技术的断裂带识别方法，为区域水资源规划提供了科学框架，有助于探索此类裂隙含水层在全球类似构造区域的推广潜力，为应对气候变化下的水资源危机提供新路径，为未来的地下水勘探和开发提供了科学依据。

南方科技大学环境科学与工程学院杨丽红教学副教授、郑春苗讲席教授为论文共同通讯作者，宁波东方理工大学Michele Lancia博士（南科大访问学者）为论文第一作者。以上研究得到了国家重点研发计划、广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室、高水平学科建设基金、浙江省工程勘察设计院集团有限公司和丽水市生态环境局龙泉分局等多个项目和单位的支持。

复制下方论文链接至浏览器访问或点击文末“阅读原文”，即可查看论文：

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024WR038754