内蒙古奈曼旗1985—2020年地下水埋深时空变化特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00164

摘要/Abstract

摘要：

奈曼旗是中国北方半干旱农牧交错带重要的粮食生产基地，但近年来水资源供需矛盾日益突出。随着农业种植面积不断扩大，该旗地下水埋深持续增加，水资源短缺问题愈发严峻。本研究基于奈曼旗25眼地下水监测井长期观测数据，结合土地利用类型和海拔特征将研究区划为3个分区——I区北部农田区、II区中部沙地区和III区南部山地区，采用克里金插值法分析了1985—2020年地下水埋深时空演变特征及其影响因素。结果表明：（1）研究时段内奈曼旗地下水埋深整体呈增加趋势，1995—1999年因降水增加有所抬升。（2）各分区年内地下水埋深变化特征因地下水动态类型各有差异；年际特征上，I区增速（0.22 m·a^-1）显著高于II区和III区（均为0.09 m·a^-1），大沁他拉镇增幅最突出。（3）旗域内耕地-草地-裸地-建设用地之间的转化最为显著，特别是I区耕地扩张和II区城镇发展对地下水埋深变化具有决定性影响。（4）2000年前，各分区地下水埋深受气象因素交互作用显著；2000年后，I区灌溉面积与各驱动因子交互作用全面增强；II区维持以气温和蒸发为主导的交互模式；III区降水量和灌溉面积与各驱动因子交互作用逐渐增强。

关键词: 地下水埋深, 时空分布, 土地利用, 影响因素, 奈曼旗

Abstract:

Naiman Banner， a crucial grain production base in the semi-arid agro-pastoral ecotone of northern China， has been facing increasingly severe water resource shortages. With continuous expansion of agricultural land， the groundwater depth in this region has shown a persistent increasing trend. Based on long-term monitoring data from 25 groundwater observation wells， this study divided the study area into three subregions： Zone I （northern farmland）， Zone II （central sandy area）， and Zone III （southern mountainous area）， according to land use and elevation characteristics. The spatiotemporal evolution of groundwater depth from 1985 to 2020 was analyzed using the Kriging interpolation method. The results indicate that：（1） Groundwater depth exhibited an overall increasing trend， with a temporary rise during 1995-1999 due to increased precipitation. （2） Seasonal variations in groundwater depth differed among subregions due to distinct dynamic patterns. Interannually， Zone I showed the fastest annual increase （0.22 m）， significantly higher than Zone II and Zone III （both 0.09 m）， with Daqintala Town experiencing the most pronounced rise. （3） Land use conversion among cropland， grassland， bare land， and built-up areas was most significant， particularly cropland expansion in Zone I and urban development in Zone II， which exerted decisive impacts on groundwater depth changes. （4） Before 2000， meteorological factors dominated groundwater depth variations across all subregions， whereas after 2000， interactions between irrigation area and other driving factors intensified in Zone I， while Zone II remained primarily influenced by temperature and evaporation， and Zone III showed increasing interactions between precipitation and irrigation area. This study provides a scientific basis for understanding groundwater dynamics in Naiman Banner and offers critical insights for regional water resource management and sustainable development.

Key words: groundwater depth, Spatial-temporal distribution, land use and land cover, influencing factor, Naiman Banner

中图分类号:

P641

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图/表 10

图1 奈曼旗位置及地下水监测井分布

Fig.1 Location of Naiman Banner and distribution of groundwater monitoring points

图2 奈曼旗及3个分区地下水埋深与降水量月度动态变化

Fig.2 Monthly dynamics of groundwater depth and precipitation in Naiman Banner and three zones

图3 奈曼旗1985—2020年分区地下水埋深年际变化

Fig.3 Interannual variation of groundwater depth in different zones of Naiman Banner from 1985 to 2020

表1 奈曼旗地下水埋深年际变化 (m)

Table 1 Groundwater depth interannual features

年份	I区			II区			III区
年份	平均埋深	增加幅度	年均增加	平均埋深	增加幅度	年均增加	平均埋深	增加幅度	年均增加
1985—1990	1.97	0.42	0.08	2.91	0.51	0.10	1.98	0.54	0.11
1991—1995	1.59	0.90	0.23	2.71	-0.46	-0.11	2.30	-1.33	-0.33
1996—2000	1.92	0.95	0.24	2.51	0.00	0.00	1.66	0.67	0.17
2001—2005	3.68	1.08	0.27	3.47	0.86	0.22	3.28	0.04	0.01
2006—2010	5.15	1.30	0.33	4.33	0.89	0.22	3.16	-0.02	0.00
2010—2015	6.85	1.21	0.30	5.14	0.39	0.10	3.72	0.98	0.24
2016—2020	8.28	1.01	0.25	5.41	-0.18	-0.05	5.20	1.57	0.39

图4 奈曼旗1985—2020年地下水埋深空间变化

Fig.4 Spacial variation of the groundwater depths in Naiman Banner from 1985 to 2020

图5 1985—2020年奈曼旗不同等级地下水埋深面积占比

Fig.5 Proportion of different groundwater depth grades in 1985-2020

图6 奈曼旗土地利用转移与地下水埋深变化关系

Fig.6 Relationship between land transfer and groundwater level change in Naiman County

表2 1985—2000年奈曼旗土地利用类型转移矩阵 (km2)

Table 2 Land use transfer matrix in Naiman County from 1985 to 2020

		2000年
		耕地	林地	草地	水域	建设用地	裸地	总计
1985年	耕地	2 379.22	114.35	63.32	2.12	13.50	4.40	2 561.92
	林地	14.02	173.86	3.81	0.41	0.72	0.10	192.92
	草地	208.57	246.75	2 285.69	1.99	4.14	35.59	2 767.73
	水域	16.12	0.87	3.57	258.99	0.12	1.05	280.73
	建设用地	2.76	0.22	1.02	0.08	205.31	0.27	209.67
	裸地	12.42	6.10	118.05	0.94	0.76	1 956.33	2 094.60
	总计	2 618.11	542.15	2 460.47	264.52	224.56	1 997.74	8 137.56

表3 2000—2020年奈曼旗土地利用类型转移矩阵 (km2)

Table 3 Land use transfer matrix in Naiman County from 1985 to 2020

		2020年
		耕地	林地	草地	水域	建设用地	裸地	总计
2000年	耕地	2 490.94	15.53	82.66	3.25	12.15	13.58	2 618.11
	林地	43.69	481.69	13.86	1.17	0.97	5.78	547.15
	草地	107.09	9.48	2 274.92	2.14	8.68	83.17	2 485.47
	水域	24.74	1.31	3.15	216.49	0.35	18.48	264.52
	建设用地	9.91	0.65	3.29	0.24	209.38	1.10	224.56
	裸地	57.71	2.51	68.19	1.23	5.66	1 862.45	1 997.74
	总计	2 734.07	511.16	2 446.07	224.52	237.186	1 984.56	8 137.56

图7 1985、2000年和2020年奈曼旗三区地下水埋深驱动因子交互检测注：X1：降水量；X2：气温；X3：蒸散发量；X4：海拔；X5：植被NDVI；X6：地区生产总值；X7：人口密度；X8：灌溉面积

Fig.7 Interaction detection of driving factors for groundwater depth in the three zones of Naiman Banner （1985， 2000， and 2020）

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