基于景观单元的黑河中游地下水位变化研究

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1、灌溉排水学报２０１４年８月第３３卷第４／５期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１４）０４／０５－０２６６－０７＊基于景观单元的黑河中游地下水位变化研究李江，毛晓敏，刘易（中国农业大学水利与土木工程学院中国农业水问题研究中心，北京１０００８３）摘要：依据１∶１０万土地利用数据将黑河中游划分为不同的景观单元，在此基础上分别对１９８６、２０００、２００５年景观单元变化以及相应地下水位降深进行时空相关分析。结果表明，１９８６—２００５年，草地、非植被覆盖区、

2、林地、水域的面积有所减少，居民用地、农田面积相应增大。１９８６—２０００年地下水下降深度小于２０００—２００５年（黑河实施分水后）。景观单元的变化是影响地下水位变化的重要原因。关键词：黑河中游；景观单元；地下水中图分类号：Ｓ２７３．４文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１４．０４／０５．０５８李江，毛晓敏，刘易．基于景观单元的黑河中游地下水位变化研究［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１４，３３（４／５）：２６６－２７２．黑河中游地处西北干旱区，缺水严重。自２０００年水利部启动黑河省级分

3、水工作以来，黑河中游景观单［１］元在自然和人为驱动下发生了巨大的变化。黑河中游耕地扩张是导致冲积扇中上部地下水位下降和植被［２］退化的主要因素；减少在细土平原和河谷平原地带发展耕地，并把井灌地的布局控制在盆地下游河谷平原［３］地带和部分细土平原承压水分布区，可以减少地下水时空重分布。农田增多、有效灌溉面积增大，或者城［４］镇用地以及工农业用地的扩展，也会使地表水和地下水被超量开采，导致地下水位降低。为此，将黑河中游土地利用类型划分为不同景观单元，根据景观单元变化并考虑黑河分水的因素，综合研究分析黑河中游地下水

4、水位的变化趋势及影响因素。１材料与方法１．１研究区概况研究区为黑河中游干旱区绿洲平原段，位于东经９９．２°—１００．８°、北纬３８．６°—４０．０°，在南部祁连山麓盆地边缘海拔为１８００～２０００ｍ，北部黑河沿岸海拔为１４００～１５００ｍ，行政区划为高台县、临泽县和甘州区，均属于张掖市辖区。研究区地形开阔平缓，地势南高北低，东部略高于西部，面积约６３７５．８６ｋｍ２，水资源包括降水、上游地表及地下入流。地表水时空分布主要由祁连山大气降水和冰雪消融以及祁连山区水文气象、下垫面等条件所决定，１９８６—２００５年张

5、掖市最低年降水量为７８．４ｍｍ（１９９７年），最高年降水量１９７．７ｍｍ（１９９３年），年均降水量为１２９．６３ｍｍ。地层由古生界至第四系均发育，可综合划分出５个含水层系，前第四系及花岗岩主要出露于南北山地，第四系主要分布于盆地。黑河中游盆地自第四纪以来，为一个强烈的沉积［５］带，堆积了巨厚的松散物质，受流水地质作用，沉积特点是由南向北物质成分由粗变细。［６］自黑河分水计划实施以来，黑河中游莺落峡至正义峡水量调度分配取得了初步成绩。１９８５—２０００年莺落峡和正义峡年均来水量分别为１６．３５亿ｍ３和８．４７亿

6、ｍ３，２００１—２００５年其年均来水量分别为１６．１５亿ｍ３和９．６５亿ｍ３。１９８５—２０００年莺落峡至正义峡耗水７．８８亿ｍ３，２００１—２００５年耗水减少到６．５１亿ｍ３［７－８］。＊收稿日期：２０１４－０３－０８基金项目：国家自然科学基金项目（９１１２５０１７，９１２２５３０１）作者简介：李江（１９８９－），女，黑龙江鸡西人。博士研究生，主要从事水文水资源及农业水土工程研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｊ３９７９４７８２０＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：毛晓敏（１９７１－），女，山东菏泽人。副教授，博士。主要从事水文水

7、资源及农业水土工程研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍａｏｘｉａｏｍｉｎ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｏｒｇ．ｃｎ２６６１．２基本资料土地利用／覆盖数据集来自中国科学院寒区旱区环境与工程研究所基于ＬａｎｄｓａｔＭＳＳ，ＴＭ和ＥＴＭ遥感数据建立的中国１∶１０万土地利用影像和矢量数据库解译所得到的数据，地下水位数据来自黑河中游地下水观测数据集。景观单元包括：农田、林地、草地、水域（渠道、水库、河道等）、非植被覆盖区（裸地、荒漠等）以及居民用地（城乡、工矿等）６类，分别记为景观Ａ、景观Ｂ、景观Ｃ、景观Ｄ、景观Ｅ、景观Ｆ。１．３研究方法与步

8、骤第一，利用１９８６年、２０００年、２００５年景观单元分布图，基于ＧＩＳ，采用景观单元转移矩阵描述研究区各时期景观单元变化的数量特征、时空结构特征及其转化特征。第二，基于研究区观测站点１９８５—２００５年地下水位及埋深数据，利用Ａｒｃｇｉｓ软件空间分析功能的Ｋｒｉｇｉｎｇ插值法对研究区１９８６、２０００、２００５年地下水位进行插值，绘制研究区３期地下水位分布图以及降深图，分析地下水位的空间分布规律。