Abstract Assessments of groundwater and surface water budgets at a large scale, such as the contiguous United States, often separately analyze the complex dynamics linking the surface and subsurface categories of water resources. These dynamics include recharge and groundwater contributions to streamflow. The time-varying simulation of these complex hydrologic dynamics, across large spatial and temporal scales, remains a scientific challenge due to the complexity of the processes and data availability. In this study, groundwater fluxes and surface hydrologic processes are simulated across the contiguous US for 1950-2010. The simulation estimates the monthly water budget components, such as groundwater recharge, surface runoff, and evapotranspiration; streamflow in major rivers is routed while accounting for groundwater exchange. Human impacts are included through groundwater pumping, and climate variability is included, including variability in precipitation, temperature and potential evapotranspiration. The simulated groundwater level and river discharge have strong correlation with USGS observation wells and streamflow gages, with R2 values of 0.992 and 0.946, respectively. The simulated evapotranspiration is compared with three other published estimation methods, showing that it is able to capture the magnitude and seasonality of evapotranspiration over the Mississippi River basin. As such, the model is able to reasonably simulate the surface and groundwater budgets over the US, allowing for questions of the relative importance of climate and human impacts to be explored in the future.

中文翻译：

---

使用 MODFLOW-OWHM 模拟美国的地表水和地下水预算

摘要 对地下水和地表水收支进行大规模评估，例如毗邻的美国，经常单独分析连接地表和地下水资源类别的复杂动态。这些动态包括补给和地下水对溪流的贡献。由于过程的复杂性和数据的可用性，跨大空间和时间尺度对这些复杂水文动力学的时变模拟仍然是一项科学挑战。在这项研究中，模拟了 1950-2010 年美国本土的地下水通量和地表水文过程。模拟估算了每月的水收支组成部分，例如地下水补给、地表径流和蒸散；主要河流的径流在考虑地下水交换的同时进行。人类影响包括在地下水抽取中，气候变异也包括在内，包括降水、温度和潜在蒸发量的变异。模拟地下水位和河流流量与USGS观测井和流量测量仪具有很强的相关性，R2值分别为0.992和0.946。将模拟蒸散量与其他三种已发表的估算方法进行比较，表明它能够捕捉密西西比河流域蒸散量的大小和季节性。因此，该模型能够合理模拟美国的地表和地下水预算，从而可以在未来探索气候和人类影响的相对重要性问题。包括降水、温度和潜在蒸散量的变化。模拟地下水位和河流流量与 USGS 观测井和流量测量仪具有很强的相关性，R2 值分别为 0.992 和 0.946。模拟的蒸散量与其他三种已发表的估算方法进行了比较，表明它能够捕捉密西西比河流域蒸散量的大小和季节性。因此，该模型能够合理模拟美国的地表和地下水预算，从而可以在未来探索气候和人类影响的相对重要性问题。包括降水、温度和潜在蒸散量的变化。模拟地下水位和河流流量与 USGS 观测井和流量测量仪具有很强的相关性，R2 值分别为 0.992 和 0.946。模拟的蒸散量与其他三种已发表的估算方法进行了比较，表明它能够捕捉密西西比河流域蒸散量的大小和季节性。因此，该模型能够合理模拟美国的地表和地下水预算，从而可以在未来探索气候和人类影响的相对重要性问题。模拟地下水位和河流流量与 USGS 观测井和流量测量仪具有很强的相关性，R2 值分别为 0.992 和 0.946。模拟的蒸散量与其他三种已发表的估算方法进行了比较，表明它能够捕捉密西西比河流域蒸散量的大小和季节性。因此，该模型能够合理模拟美国的地表和地下水预算，从而可以在未来探索气候和人类影响的相对重要性问题。模拟的地下水位和河流流量与 USGS 观测井和流量仪有很强的相关性，R2 值分别为 0.992 和 0.946。模拟的蒸散量与其他三种已发表的估算方法进行了比较，表明它能够捕捉密西西比河流域蒸散量的大小和季节性。因此，该模型能够合理模拟美国的地表和地下水预算，从而可以在未来探索气候和人类影响的相对重要性问题。表明它能够捕捉密西西比河流域蒸散量的大小和季节性。因此，该模型能够合理模拟美国的地表和地下水预算，从而可以在未来探索气候和人类影响的相对重要性问题。表明它能够捕捉密西西比河流域蒸散量的大小和季节性。因此，该模型能够合理模拟美国的地表和地下水预算，从而可以在未来探索气候和人类影响的相对重要性问题。