渗透系数(K)是表征地下水流动和含水层特征的关键水文地质参数,但在不同尺度上河岸带潜水含水层渗透系数的差异性分析尚缺乏系统性研究。本研究以滦河口河岸带松散砂质潜水含水层为研究对象,结合变水头室内渗流实验、野外微水试验以及解析解反演三种方法,从室内土柱尺度(小尺度)、野外钻孔尺度(中尺度)和场地尺度(大尺度)系统分析了含水层的渗透系数特征。研究结果表明,随着研究尺度的增大,渗透系数逐渐升高,三种尺度下的渗透系数的中值分别为0.71 m/d、12.31 m/d和191 m/d。在小尺度下,渗透系数反映了含水层局部异质性特征;随着尺度的增大,形成了更多的优先流路径,渗透系数显著增大;而在场地尺度上,渗透系数表现为含水层整体等效后的结果。由于不同尺度下渗透系数存在显著差异,在研究河岸带地表水-地下水交换通量、海水入侵等潜水含水层中地下水运动过程时,需要谨慎选择与研究目标和工程需求相匹配尺度的渗透系数。本研究为滦河口地区潜水含水层的开发利用提供基础数据支持,同时可为其他区域含水层渗透系数的尺度转换提供借鉴。

近百年来京津冀地区社会经济快速发展、城市化进程加快、农田扩张、用水需求提高,叠加气候变化,导致区域水资源衰减和供需严重失衡;近年来大规模调水、节水、产业结构调整等缓解了水资源衰减和供需失衡状态;未来低碳、绿色发展以及应对全球变化,京津冀地区社会经济、生态环境将面临极大的调整,水资源演变情势、供需结构和安全保障将面临一系列新的挑战。本文将京津冀地区水文情势及水资源供需演变划分为三个阶段,系统分析历史不同阶段水资源演变“S型”曲线形成及驱动机制,阐述低碳、绿色发展以及应对气候变化对水资源供需格局转变的影响,提出促进当地水资源恢复能力的水循环机理以及提升应对极端气候变化的水资源保障能力研究途径,为京津冀地区乃至其他缺水地区水资源可持续利用提供科学支撑。

城市化和城市发展是对生态环境影响最显著的人类活动,伴随人口增长和消费水平提升,城市化引发了一系列复杂的水资源与水环境问题。尤其在发展中国家,城市排水系统不足加剧了水环境恶化,严重威胁城市健康与可持续发展目标。为此,从地球系统科学视角探讨城市三维下垫面结构、水文过程与水资源管理之间的复杂关系成为关键科学问题。本研究基于“地球关键带科学”和“社会-生态系统科学理论”,系统梳理了城市下垫面结构与水循环动态变化、水环境质量及水资源可持续利用的耦合机制。通过整合物理、化学与生物过程,研究揭示了不透水面扩张对降水-径流-渗透动态平衡、污染物迁移及水资源供需分配的影响机制,强调社会与自然系统耦合研究对水资源优化管理的重要性。此外,研究结合水文过程与生态系统服务的关联,深入分析了水文动态对生态系统服务功能及人类福祉的调控作用,初步提出了基于社会-生态系统理论的城市水资源可持续管理框架。该框架为理解城市水文系统结构-过程-功能的耦合机制提供了科学支撑。本综述研究不仅有助于理解复杂的城市水文动态与生态服务关系,打通水文分支学科间壁垒,还为城市水资源管理和政策制定提供了理论依据和实践指导。