水文循环是城市发展的关键因素。一方面，关中城市群大多数城市属于半干旱和半湿润地区，另一方面，关中地区城市化进程加快，都使得城市水文循环发生了改变，资源供给和生态环境间的矛盾日益突显，严重制约了该地区的可持续发展；同时，也对城市水文循环研究、水资源供给、雨洪管理和水环境治理等水文服务提出了更高的要求。以关中城市群典型城市-西安为研究对象，将开展如下研究：（a）通过实时和定期监测采集地表水与地下水的水文水质数据，分析水文与水环境关键要素的动态变化和趋势，认识水环境污染物的迁移转化过程与机理，明确西安市水资源和水环境现状；（b）采用模型模拟的手段，通过构建不同空间尺度的水文-水质-生态耦合模拟模型，分析气候变化与人为活动对城市水循环与过程环境的影响及其影响机制，为城市水资源循环利用和水环境治理等提供科学依据；（c）基于数据采集与模型模拟建立生态环境优化管理与预警的决策支持系统（图1）。

图1 关中平原站水环境研究方向

水环境观测系统

分别选取秦岭山区湿地和浐灞城市生态湿地，监测气象要素、土壤要素、水环境要素和生物要素，分析湿地生态环境的动态变化与趋势，识别关键影响因子，建立不同空间尺度的水文—水质—生态耦合模拟，模拟与分析气候变化与人类活动对湿地生态环境的影响。其中国家浐灞湿地公园（如图2）为关中平原地表水文观测基本站。

图2 浐灞湿地公园采样设计图

（1）气象要素观测指标包括：气压，风向 /风速，空气温度，空气湿度，降雨强度，地表温度，土壤温度，辐射，日照时数等。

（2）水环境要素监测指标包括自然地理指标和水文要素。

a. 自然地理：

气候、土壤和土地利用方式，位置、面积大小、环境背景要素（土壤母质，土壤名称，海拔，经度，纬度，坡向，坡度）、植被演替背景、土地利用方式等。

b. 水文要素监测：

土壤水：土壤类型、土壤饱和导水系数、土壤含水量

地表水：地表径流、湿地水文网（河、渠、湖等）面积，深度，宽度，选择控制点尤其是入流口和出流口测水位、流速和流量

地下水：含水层类型、地下水水位、地下水开采量等

人工补给水：如中水等

c. 水质监测

实时监测指标：水温；电导；盐度；pH；ORP；总溶解性固体；溶解氧；浊度等；

定期采样检测指标：钙离子、镁离子、钾离子、钠离子、碳酸根离子、重碳酸根离子、氯化物、硫酸根离子、磷酸根离子、硝酸根离子、矿化度、化学需氧量（COD）、水中溶解氧（DO）；叶绿素；氨氮；亚硝酸盐；铵态氮；磷酸盐（计划按季度采样分析）。