天津市水资源与水环境重点实验室郝永红教授课题组在《Advances in Water Resources》发表论文“An approximate analytical solution of depth to water table driven by periodical precipitation and evapotranspiration in shallow groundwater zones”，该项研究由天津师范大学，中国地质大学和德克萨斯农工大学的科研人员合作完成。
随着气候的变化对地下水影响日渐明显，人们对地下水埋深的大幅变动而引发的土地盐渍化、植被退化、地面沉降以及农作物收成不稳定等问题越来越重视。为了科学的研究地下水埋深的动态变化机理，探究其解析解是必要的。
自然条件下，浅层地下水埋深主要由降水与蒸发驱动。本研究的目的是建立周期性降水与蒸发驱动地下水埋深的数学模型，并推导出解析解。在建立模型过程中，通过对实验数据的模拟发现可以将降水和蒸发拟合为周期函数，并代入模型进行简化（图1，2）。在求解模型时使用有限项傅里叶级数的方法，在简化了求解过程的同时求解得到精度较高的准解析解。（图3）
另外，本研究还分析得到埋深与蒸散和降水之间的相位差受蒸散峰值和降水与蒸散之间的相位影响。在干旱地区，蒸散比降水对地下水埋深的相位影响更大。在湿润地区，蒸散和降水同步影响相位。究其原因，在干旱地区，蒸散在地下水平衡中占主导地位，表现为蒸散的相位超前于埋深。同时，由于降水发生频率小，并且量少，与蒸散相比，降水是影响干旱地区地下水埋深变化的第二要素。
天津市水资源与水环境重点实验室郝永红老师及数学学院李君老师为该文的通讯作者，我校硕士研究生郭鑫为第一作者。该项目得到了国家自然科学基金面上项目（42072277）资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2021.104012
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