【摘要】：地下水資源作為科爾沁沙地典型區(qū)的重要供水來源,研究地下水及其影響因素的變化特征對水資源合理開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境保護有重要的現(xiàn)實意義。以研究區(qū)周圍左中、通遼和后旗3個典型氣象站與7個地下水觀測井數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論、線性回歸、M-K突變檢驗、累積距平分析和小波周期分析等研究方法,對科爾沁沙地典型區(qū)1951-2015年降水量與地下水埋深進行研究,定性描述降水量變化與地下水埋深變化的響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明:(1)夏季氣候傾向率為-18.6 mm·(10 a)~(-1)和年降水量氣候傾向率為-11.7 mm·(10 a)~(-1),都呈下降趨勢,春、秋和冬三季降水量變化呈上升趨勢,其氣候傾向率分別為1.45 mm·(10 a)~(-1)、1.79 mm·(10 a)~(-1)和0.67 mm·(10 a)~(-1)。(2)近65 a來,研究區(qū)年降水存在2~5 a、7~12 a和18~31 a三個明顯特征時間尺度的周期,對應(yīng)小波方差圖存在26 a和10 a兩個周期峰值;四季降水量同樣存在不同時間尺度的周期。(3)四季和年地下水埋深先呈線性再呈波動式變化,上升趨勢顯著,增幅分別為0.48 m·(10 a)~(-1)、0.50 m·(10 a)~(-1)、0.51 m·(10 a)~(-1)、0.48 m·(10 a)~(-1)和0.49 m·(10 a)~(-1)。(4)地下水埋深時間序列基準期和變異期的分界點為1994年。(5)1994年前,地下水埋深與滯后4 a降水量相關(guān)系數(shù)為-0.514;1994年后,地下水埋深與滯后8 a降水量相關(guān)系數(shù)為-0.527。
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圖片說明： 區(qū)地下水、降水變化特征分析及兩者的關(guān)系，從而為該地區(qū)水資源合理利用與生態(tài)環(huán)境保護提供理論支持，仍是科研研究的難點與熱點。本文從降水量變化、地下水埋深變化和二者之間響應(yīng)關(guān)系入手，采用灰色系統(tǒng)理論建模法、線性回歸、Mann-Kendall突變趨勢分析與突變性檢驗、累積距平分析、小波周期分析等方法，對1951-2015年四季和年平均降水量與地下水埋深變化進行精確周期分析及定量分析兩者相關(guān)關(guān)系。1研究區(qū)選擇在內(nèi)蒙古通遼市科左后旗，地處科爾沁沙地東南部（42°40′～43°42′N，121°30′～123°42′E），見圖1。研究區(qū)面積達1.15×104km2，大部呈草甸沙坨相間，兼含少量平原區(qū)。區(qū)域為典型干旱半干旱地帶［12］，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均降水量為451.1mm，降雨年內(nèi)分配不均勻，6～8月份的降水量約占全年70％以上；年平均風(fēng)速（3～4）m·s-1，冬、春季節(jié)為大風(fēng)多發(fā)季節(jié)，，年平均氣溫5.3～5.9℃。研究區(qū)地表水匱乏，用水以地下水為主。土壤構(gòu)成以風(fēng)沙土、草甸土、鹽堿土為主，草本植被以各種蒿屬和雜草為主。圖1研究區(qū)位置Fig.1Geographicallocationofthestudyarea2本文主要對科爾沁沙地典型區(qū)1951-2015年降水數(shù)據(jù)和通遼市水文局的七個地下水觀測井1951-2015年間地下水實測及模擬數(shù)據(jù)分別進行季變化（規(guī)定3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12月～次年2月為冬季）與年變化統(tǒng)計，數(shù)據(jù)分別來源于氣象局與水文局等部門經(jīng)過“三性”（一致性、可靠性與代表性）檢驗的整編資料，其中氣象數(shù)據(jù)為科左后旗、通遼及科左中旗三個氣象站自1951-2015年逐月降水的均值，地下水數(shù)據(jù)采用1980-2015年七個地下水觀測井逐月觀測值的均值，同時采用灰色系統(tǒng)理論建模軟件（GTMS3.0）反演1951-1979年研?
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圖片說明： 年以后降水量普遍處于趨勢線以下，下降趨勢較為明顯，且其變化量小周期也逐漸消失，這與梁懷宇［17］等人的研究結(jié)果較為相似，所以認定1994年為突變的開始。3.3根據(jù)現(xiàn)有1951-2015年年平均降水量與年平均31951-2015Tab.3Trendtestofseasonalandannualgroundwaterinresearchareaduring1951-2015地下水snVar（S）Z顯著性春1877663265210.39顯著夏1885663265210.44顯著秋1925663265210.66顯著冬1929663265210.68顯著全年1932663265210.70顯著圖61951-2015年研究區(qū)年平均地下水埋深累積距平變化特征Fig.6Cumulativeanomalyvariationofthedepthofground-waterofmultiyearaverageinreachareaduring1951-20154Tab.4Correlationbetweenprecipitationandgroundwaterdepth地下水埋深年份1994年前1994年后當年0.267-0.144滯后2a-0.078-0.234滯后4a-0.514*-0.376滯后6a0.261-0.274滯后8a--0.527**滯后10a--0.321*.Correlationissignificantatthe0.05level（2-tailed）；**.Correlationissignificantatthe0.01level（2-tailed）圖7研究區(qū)多年平均地下水埋深與年平均降水量對照Fig.7Changecomparisonofprecipitationwiththedepthofgroundwaterinreacharea724
【作者單位】： 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院;
【基金】：水利部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目(201501031)
【分類號】：P426.6;P641

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本文編號：2514982