
干旱半干旱地区地下水埋深与土地利用变化关系分析——以喀什三角洲为例
张云, 李升, 高远, 葛燕燕, 余江祥
干旱半干旱地区地下水埋深与土地利用变化关系分析——以喀什三角洲为例
An Analysis of the Relationship between the Groundwater Depth and the Land Use Change in Arid and Semi-arid Areas:Taking Kashgar Delta as an Example
干旱半干旱地区生态环境相对脆弱,因地下水开采和灌溉效率低引起的地下水水位下降趋势明显。该类地区地下水资源和土地利用类型之间的相互影响机制研究仍相对有限,尚需进一步探索。以喀什三角洲地区为研究区域,结合克里金(Kriging)插值法、土地利用动态度模型、转移矩阵3种方法,研究其地下水埋深与土地利用变化关系及土地利用变化对地下水水资源的影响机制。研究结果显示:①喀什三角洲地区2010-2018年期间,耕地、建筑用地面积均呈增大趋势,林地、草地及未利用地呈现减小趋势。②地下水位埋深呈现西北高、中南部低的特点,埋深范围为0.5~31 m。北部埋深范围介于10~31 m,中、南部地下水位埋深较浅,一般介于0.5~10 m。③研究区2018年较2010年在各土地利用类型中地下水埋深5~10 m的占比越来越大,其他埋深区间特别是0~5 m占比越来越小,不同土地利用类型的地下水平均埋深范围在5~10 m。因地下水水资源为研究区主要供水水源与耕地灌溉水源,耕地面积所对应的地下水埋深增幅更为明显。研究结果表明干旱半干旱地区地下水位埋深对因人类活动导致的土地利用类型变化敏感,该类地区地下水水资源与土地利用类型息息相关。研究对干旱半干旱地区地下水水资源保护和合理开发及区域生态文明建设提供了有力理论依据。
The ecological environment in arid and semi-arid areas is relatively fragile, and the groundwater level decreases obviously due to the low efficiency of groundwater exploitation and irrigation. The research on the interaction mechanism between groundwater resources and land use types in these areas is still relatively limited, and a further exploration is needed. This paper takes the Kashgar Delta as the research area, combining Kriging interpolation method, land use dynamic degree model and transfer matrix to study the relationship between groundwater depth and the land use change and the impact mechanism of land use change on groundwater resources. The results show that :① during 2010-2018, the area of cultivated land and construction land in Kashgar Delta is increasing, while the area of forest land, grassland and unused land is decreasing. ② The depth of groundwater is high in the northwest and low in the middle and south, and the depth ranges from 0.5 to 31 m. The depth of underground water in the north is between 10~31 m and that in the middle and south is shallow, generally between 0.5~10 m. ③ Compared with 2010, the groundwater depth of 5~10 m accounted for an increasing proportion of all land use types in the study area in 2018, while other land use depths, especially 0~5 m, accounted for an increasing proportion. The average groundwater depth range of different land use types was 5~10 m. Groundwater resource is the main water supply source and irrigation water source of cultivated land in the study area, the increase in groundwater depth corresponding to cultivated land area is more obvious. The results indicate that the groundwater depth in arid and semi-arid areas is sensitive to the changes in land use types caused by human activities, and the groundwater resources in these areas are closely related to land use types. This study provides a strong theoretical basis for protection and rational development of groundwater resources and the construction of regional ecological civilization in arid and semi-arid areas.
地下水位埋深 / 土地利用类型 / 时空变化 / 克里金插值 {{custom_keyword}} /
groundwater table depth / land use type / spatiotemporal change / Kriging interpolation {{custom_keyword}} /
表1 2010-2015年喀什三角洲土地利用类型单一动态度 (%)Tab.1 Single dynamic degree of land use types in Kashgar delta from 2010 to 2015 |
土地利用类型 | 耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 建筑用地 | 未利用土地 |
---|---|---|---|---|---|---|
K | 2.04 | -0.03 | -3.10 | 1.62 | 2.40 | -0.50 |
表2 2015-2018年喀什三角洲土地利用类型单一动态度 (%)Tab.2 Single dynamic degree of land use types in Kashgar delta from 2015 to 2018 |
土地利用类型 | 耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 建筑 用地 | 未利用土地 |
---|---|---|---|---|---|---|
K | 1.17 | -0.51 | -2.74 | -1.20 | 10.47 | -0.89 |
表3 2010-2015年喀什三角洲土地利用转移矩阵 (%)Tab.3 Land use transformation matrix in Kashgar Delta between 2010 and 2015 |
年份/耕地类型 | 2015年 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 建筑用地 | 未利用土地 | 总计 | ||
2010年 | 耕地 | 38.52 | 0.03 | 0.05 | 0.02 | 0.25 | 0.02 | 38.88 |
林地 | 0.03 | 2.43 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2.47 | |
草地 | 3.55 | 0 | 19.73 | 0.12 | 0.08 | 0.01 | 23.49 | |
水域 | 0.02 | 0 | 0.02 | 1.25 | 0 | 0 | 1.29 | |
建筑用地 | 0.04 | 0 | 0 | 0 | 2.88 | 0 | 2.92 | |
未利用土地 | 0.70 | 0 | 0.05 | 0 | 0.06 | 30.14 | 30.95 | |
总计 | 42.85 | 2.47 | 19.85 | 1.39 | 3.27 | 30.17 | 100.00 |
表4 2015-2018年喀什三角洲土地利用转移矩阵 (%)Tab.4 Land use transformation matrix in Kashgar Delta between 2015 and 2018 |
年份/耕地类型 | 2018年 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 建筑用地 | 未利用土地 | 总计 | ||
2015年 | 耕地 | 40.86 | 0.10 | 0.92 | 0.04 | 0.79 | 0.14 | 42.85 |
林地 | 0.11 | 2.31 | 0.01 | 0 | 0.03 | 0 | 2.47 | |
草地 | 2.44 | 0.01 | 17.15 | 0.06 | 0.14 | 0.05 | 19.85 | |
水域 | 0.05 | 0 | 0.10 | 1.23 | 0.01 | 0.01 | 1.39 | |
建筑用地 | 0.17 | 0 | 0 | 0 | 3.09 | 0 | 3.27 | |
未利用土地 | 0.72 | 0 | 0.04 | 0.01 | 0.24 | 29.16 | 30.17 | |
总计 | 44.35 | 2.43 | 18.22 | 1.34 | 4.30 | 29.36 | 100.00 |
表5 喀什三角洲2010、2018土地利用类型的地下水埋深占比Tab.5 Proportion of groundwater depth of land use types in Kashgar delta in 2010 and 2018 |
时间 | 埋深/m | 不同土地利用类型地下水埋深占比/% | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 建筑用地 | 未利用地 | ||
2010 | 0~5 | 22.27 | 17.41 | 62.68 | 19.84 | 20.57 | 48.14 |
5~10 | 44.04 | 42.89 | 28.62 | 48.18 | 37.68 | 16.96 | |
10~15 | 24.37 | 32.80 | 7.15 | 26.32 | 30.50 | 28.34 | |
15~20 | 6.52 | 4.35 | 1.04 | 5.47 | 8.07 | 4.33 | |
20~25 | 2.02 | 2.44 | 0.35 | 0.20 | 2.57 | 1.67 | |
25~30 | 0.78 | 0.11 | 0.15 | 0 | 0.62 | 0.56 | |
2018 | 0~5 | 18.93 | 11.01 | 64.99 | 2.33 | 9.38 | 47.70 |
5~10 | 51.22 | 57.58 | 25.62 | 62.06 | 42.17 | 14.80 | |
10~15 | 28.03 | 30.43 | 8.80 | 34.82 | 44.16 | 36.15 | |
15~20 | 1.57 | 0.55 | 0.47 | 0.78 | 4.17 | 1.31 | |
20~25 | 0.22 | 0.44 | 0.10 | 0 | 0.12 | 0.05 | |
25~30 | 0.03 | 0 | 0.03 | 0 | 0 | 0 |
表6 喀什三角洲2010、2018不同土地利用类型的地下水平均埋深Tab.6 Groundwater depth of different land use types in Kashgar delta in 2010 and 2018 |
时间 | 项目 | 土地利用类型 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 建筑用地 | 未利 用地 | ||
2010 | 面积/km2 | 2 789.11 | 177.74 | 1 685.57 | 92.58 | 210.1 | 2 220.66 |
平均埋深/m | 8.79 | 9.06 | 5.87 | 8.38 | 9.39 | 8.21 | |
2018 | 面积/km2 | 3 181.27 | 174.72 | 1307.41 | 96.47 | 309.25 | 2 106.65 |
平均埋深/m | 8.17 | 8.62 | 5.73 | 8.90 | 9.62 | 7.59 |
表7 喀什三角洲2010-2018不同地下水埋深变化分区的土地利用类型变化Tab.7 Land use change in different groundwater depth zones of Kashgar delta from 2010 to 2018 |
地下水埋深变化 | 土地利用类型 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
项目 | 耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 建筑用地 | 未利用土地 | |
地下水埋深减小 | 2010年/km2 | 971.85 | 62.32 | 125.32 | 29.05 | 62.34 | 352.14 |
2018年/km2 | 996.14 | 62.09 | 98.66 | 29.19 | 96.98 | 319.96 | |
变化率/% | 2.50 | -0.37 | -21.27 | 0.48 | 55.58 | -9.14 | |
地下水埋深增大 | 2010年/km2 | 1 816.81 | 114.82 | 1 558.39 | 63.39 | 147.19 | 1 865.54 |
2018年/km2 | 2 184.20 | 112.07 | 1 207.20 | 67.15 | 211.53 | 1 784.00 | |
变化率/% | 20.22 | -2.40 | -22.54 | 5.94 | 43.71 | -4.37 |
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