南水北调东线工程受水区是中国重要的粮食生产基地和制造业基地，但是受限于地表水资源的匮乏，该地区大量地下水被抽取从而引发了严峻的水资源问题。同时，快速的城市化发展进程导致生活用水日益增长，使得用水安全成为亟待解决的问题。近年来，大量研究基于南水北调中线工程受水区（华北平原）进行探索，细致的分析了华北平原水资源问题的状况并提出了解决方案。然而针对东线工程受水区的研究不够全面，大多数研究只涉及到受水区部分区域，没有完整的研究该地区陆地水储量变化情况，为该地区水资源管理方案的合理制定以及南水北调东线工程年调引水量的实施计划增加了挑战。此外，从2013年底南水北调东线一期工程启动调水到目前为止，调引水是否解决该地区的水资源问题，是否对当地的地表水蓄水层和地下水蓄水层产生了积极的影响，需要进行详细的调查研究。

我院徐于月副教授团队与合作者利用2002年4月至2020年12月的GRACE/GRACE-FO数据，详细调查了东线工程受水区陆地水储量变化情况，结合水文模型和陆地表面模型着重分析受水区地表蓄水层和地下蓄水层的水储量变化，使用了实测地下水监测井数据证明了结果的可靠性。对于引起受水区陆地水储量变化的主导因素，利用一种量化人类活动和气候变化的影响贡献度的方法进行探究。

结果包括：（1）首次全面调查了南水北调东线一期工程受水区的陆地水储量变化情况。研究利用2002年至2020年GRACE/GRACE-FO重力卫星数据，结合全球模型数据和地下水监测井实际测量数据，采用去季节性趋势方法和广义三角帽方法，以工程启动调水年份为界（2013年底），分两阶段评估了SNWDP-ER1受水区TWSA的时空分布。结果显示，TWSA在2002年至2020年期间不断下降，并在工程启动调水后下降的更快，TWSA在2002年至2013年损耗率为−5.18 ± 0.75 mm/year，在2014年至2020年损耗率为−8.16 ± 1.18 mm/year。

图1  2002年4月至2020年12月南水北调东线一期工程（SNWDP-ER1）受水区地表水（SFWA）和地下水储量变化（GWSA）时间序列。GRACE-PCR（2002-2015）、GRACE-WGHM（2002-2016）和GRACE-GLDAS（2002-2020）的结果分别以黄色、紫色和绿色显示。红色虚线表示P1中GRACE-PCR、GRACE-WGHM和GRACE-GLDAS加权平均值的斜率，蓝色虚线P2中GRACE-GLDAS的斜率。

图2. 2002年4月至2020年12月南水北调东线一期工程（SNWDP-ER1）受水区陆地水储量变化（TWSA）时间序列。来自CSR,GFZ和JPL的结果分别以黄色、紫色和绿色表示。

（2）调查了南水北调东线一期工程的实施分别对地表水和地下水的影响。研究基于水平衡原理利用GRACE数据、GLDAS（Noah、VIC和CLSM）陆地表面模型、WGHM及PCR-GLOBWB全球水文模型，调查了受水区地表水储量变化（SFWA）和地下水储量变化（GWSA）。结果表明，SFWA在调水后逐渐恢复，具体表现在2002年至2013年损耗率为-1.44±0.77mm/year，而在2014年至2020年增益率为9.44±1.65mm/year。相比之下，GWSA一直呈现下降趋势，在2002年至2013年损耗率为-1.59±0.58 mm/year，在2014年至2020年损耗率为-17.70±1.27 mm/year。

（3）量化了人类活动和气候变化对东线一期工程受水区陆地水储量变化的影响。研究利用一种基于方差分解的方法量化人类活动和气候变化对东线工程受水区TWSA的影响。结果显示，人类活动对受水区TWSA的贡献度为83.24%，是影响受水区TWSA的主要因素，而气候变化对受水区TWSA的贡献度仅有16.76%。

这些发现对南水北调东线工程的管理和评估具有重要意义。2020年后南水北调东中线受水区的水量有新的变化趋势，由于降水的增加和地下水压采的持续推进，水量变化研究还需进一步的深入。

相应成果以“Continuing Severe Water Shortage in the Water-Receiving Area of the South-To-North Water Diversion Eastern Route Project From 2002 to 2020”发表于水文水资源领域权威期刊Water Resources Research。美国地球物理学会报道了这项研究，网址为：https://mp.weixin.qq.com/s/JItZV71VSV0O04ahHxQ3Zg

论文的第一作者为我院徐于月副教授，合作者包括香港科技大学Jianli Chen教授，美国伊利诺伊香槟分校的Jida Wang副教授，我院硕士生滚钊，赵建伟，刘青，成星等。该成果获得了国家重点研发计划、教育部关键地球物质循环前沿科学中心、中央高校基本科研业务费、以及国家地球系统科学数据中心的支持。

论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022WR034365