氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)地下水埋深變化的影響

朱永華 張 生 趙勝男 孫 標(biāo) 劉 禹 張 穎

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院， 呼和浩特 010018；2.呼和浩特市環(huán)境科學(xué)研究所， 呼和浩特 010018)

氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)地下水埋深變化的影響

朱永華1張 生1趙勝男1孫 標(biāo)1劉 禹1張 穎2

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院， 呼和浩特 010018；2.呼和浩特市環(huán)境科學(xué)研究所， 呼和浩特 010018)

以通遼市科爾沁區(qū)為研究區(qū)，利用累積距平、M-K突變檢驗(yàn)和累積量斜率變化率比較法，對(duì)降水量變化與地下水埋深變化進(jìn)行突變檢驗(yàn)，定量評(píng)估研究區(qū)氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)地下水埋深變化的貢獻(xiàn)度。結(jié)果表明：地下水埋深多年來呈顯著上升趨勢(shì)，降水對(duì)地下水埋深動(dòng)態(tài)變化的影響存在明顯的滯后現(xiàn)象，滯后期為3 a；研究區(qū)地下水埋深與降水量突變點(diǎn)為1998年，前期1980—1998年為基準(zhǔn)期，后期1999—2016年為影響期；研究區(qū)氣候變化對(duì)地下水埋深變化影響的貢獻(xiàn)度為24.5%，人類活動(dòng)對(duì)地下水埋深變化影響的貢獻(xiàn)度為75.5%，人類活動(dòng)是造成地下水埋深下降的主要原因。

氣候變化； 人類活動(dòng)； 西遼河； 地下水埋深

引言

近年來，位于我國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的一些城市地下水流場(chǎng)出現(xiàn)了大幅變動(dòng)情況，地下水水位總體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[1-2]，依賴這些地下水資源的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境受到了一定程度的影響。因此，分析地下水埋深動(dòng)態(tài)變化特征，揭示其異變的原因具有科學(xué)指導(dǎo)意義。

關(guān)于地下水流場(chǎng)變化特征的研究，世界各地針對(duì)地下水水資源量[3]、地下水水質(zhì)[4]、地下水補(bǔ)給方式[5]及三水轉(zhuǎn)換[6]等開展了大量的研究。其中廣泛應(yīng)用傳統(tǒng)的水均衡和數(shù)字模型模擬等分析方法，在我國主要涉及華北平原流域[7]、西遼河流域[8]和三江源流域[9]等地區(qū)。

關(guān)于氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)地下水流場(chǎng)變化的影響，地下水流場(chǎng)對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)的響應(yīng)研究多側(cè)重于分別單獨(dú)研究氣候變化或人類活動(dòng)對(duì)地下水流場(chǎng)變化的影響，如地下水對(duì)氣候變化的響應(yīng)[10]，景觀格局[11]、植被覆蓋[12]、農(nóng)業(yè)灌溉[7]等人類活動(dòng)對(duì)地下水變化的影響等。這些成果均表明，氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)流域地下水流場(chǎng)變化的影響是相互交織、相互作用的。

但兩類影響各占比重多少，即氣候變化與人類活動(dòng)分別對(duì)地下水流場(chǎng)變化影響程度如何，所占的貢獻(xiàn)度比重是如何分配的，目前尚沒有定量分析，由此，逐漸成為當(dāng)今研究的重點(diǎn)課題之一?？傮w上可分為兩類研究方式，一是利用地下水埋深動(dòng)態(tài)與各個(gè)環(huán)境因素的響應(yīng)關(guān)系，分析各自的影響程度[13]；二是借助水量平衡方程，分析引起地下水水位位移變化的各種因素所占的權(quán)重來計(jì)算貢獻(xiàn)度[14]。前者較后者簡(jiǎn)單實(shí)用，所需數(shù)據(jù)較少，易于實(shí)現(xiàn)，并且易于改進(jìn)算法，找到適合本研究區(qū)的計(jì)算模式。

對(duì)于西遼河流域平原區(qū)，前人已經(jīng)取得了一些科研成果[15-16]。然而，這些研究均為單一或定性地分析了環(huán)境因素或人類活動(dòng)對(duì)地下水埋深動(dòng)態(tài)的影響，綜合分析氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)地下水埋深變化的貢獻(xiàn)度的研究鮮有報(bào)道。

西遼河流域平原區(qū)是典型的干旱半干旱地區(qū)，降水量較小，主要依賴地下水資源，生態(tài)環(huán)境脆弱。隨著人民生活水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，其地下水埋深逐年增加，并于20世紀(jì)70—80年代開始出現(xiàn)地下水開采漏斗區(qū)。本文以地下水漏斗區(qū)所處的通遼市科爾沁區(qū)為研究區(qū)，基于降水變化、地下水開采和地下水埋深動(dòng)態(tài)異變的三者關(guān)系，采用回歸分析、M-K突變檢驗(yàn)、累積距平法與累積量斜率變化率比較法，定量分離對(duì)影響地下水埋深異變各要素的貢獻(xiàn)度，并對(duì)影響的成因與驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行定量分析。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為西遼河流域平原區(qū)通遼市科爾沁區(qū)，位置見圖1，行政區(qū)域面積為3 212 km2，地理坐標(biāo)為北緯43°22′～43°58′、東經(jīng)121°42′～123°02′之間。多年平均降水量為385.1 mm，年蒸發(fā)量為2 000 mm(蒸發(fā)皿20 cm口徑)，多年平均氣溫為6℃左右。科爾沁區(qū)境內(nèi)有西遼河、清河和洪河3條過境河流，境內(nèi)不產(chǎn)流，其水資源量受上游產(chǎn)流區(qū)控制。多年以來，西遼河麥新—鄭家屯河段常年斷流，河道水利用量及其補(bǔ)給地下水量幾乎為零。

圖1 研究區(qū)位置圖Fig.1 Location of study area

研究區(qū)坐落在西遼河、教來河沖積平原中部，是工、農(nóng)業(yè)用水量集中區(qū)。研究區(qū)境內(nèi)含水層累積厚度約為136 m，主要由第四系松散沉積物構(gòu)成。粘性土相對(duì)隔水層交錯(cuò)分布其中，且多呈薄層透鏡體狀。含水層的巖性顆粒在水平方向上自西向東逐漸變細(xì)，粘性土含量夾層及厚度增多增厚; 在垂直方向上，含水層自上而下由河流相過渡到河湖相和冰水相，巖性顆粒多具有上下粗、中間細(xì)、中部分選差的沉積特點(diǎn)，大體可分為3個(gè)含水層：①主要接受大氣降水滲入補(bǔ)給、地表水滲入及地下水徑流補(bǔ)給的淺層含水層。②主要接受上游地下水徑流補(bǔ)給，上部含水層的滲透補(bǔ)給的中層含水層。③含水層厚度最大50 m，具有承壓性的深層含水層[17]。人為開采為主要排泄方式，2013年地下水供水量占研究區(qū)總供水量的95.74%。

本文1959—2016年降水量數(shù)據(jù)(通遼站、開魯站、科左中旗與科左后旗站降水量資料)和1980—2016年地下水埋深觀測(cè)資料(通遼科爾沁區(qū)17口地下水觀測(cè)井)源自當(dāng)?shù)貧庀笳九c水文局；為使降水與地下水?dāng)?shù)據(jù)更能代表研究區(qū)，特選取通遼市科爾沁區(qū)周邊4個(gè)氣象站與17口分別位于中層及深層含水層的地下水觀測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的平均值進(jìn)行因素分析；地下水超采及其他相關(guān)數(shù)據(jù)源自2002—2015年通遼市水資源公報(bào)、歷年通遼市地區(qū)地下水相關(guān)文獻(xiàn)和2000—2015年內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒。

1.2 研究方法

研究區(qū)氣候序列采用研究區(qū)周邊4個(gè)氣象站資料的平均值代表整個(gè)研究區(qū)。地下水水位動(dòng)態(tài)序列為研究區(qū)內(nèi)17口觀測(cè)井月觀測(cè)值的年平均值。

數(shù)據(jù)序列之間的關(guān)系采用相關(guān)系數(shù)及回歸分析法；突變點(diǎn)的劃分采用M-K突變檢驗(yàn)法與累積距平法。

Mann-Kendall(M-K)檢驗(yàn)法是一種簡(jiǎn)便有效的非參數(shù)統(tǒng)計(jì)法，不受變量是否具有正態(tài)分布的影響，自20世紀(jì)50年代便被廣泛應(yīng)用在氣候氣象、水文等研究領(lǐng)域[18-21]。

設(shè)X1，X2，…，Xn為降水量或地下水埋深數(shù)據(jù)的時(shí)間序列變量，構(gòu)造一秩序列

(1)

其中

(2)

式中ri——第i個(gè)樣本Xi>Xj(1≤j≤i)的樣本值

Sk——第i個(gè)樣本Xi>Xj(1≤j≤i)的樣本累積數(shù)

n——樣本時(shí)間長度

i、j、k——樣本時(shí)間序列代表值

在數(shù)據(jù)時(shí)間序列隨機(jī)獨(dú)立假定下，定義統(tǒng)計(jì)量

(3)

將數(shù)據(jù)時(shí)間序列調(diào)整為Xn，Xn-1，…，X1，重復(fù)以上過程得到檢測(cè)變量IUBk值

IUBk=-IUFk(k=1,2，…，n)

(4)

式中IUBk——M-K檢驗(yàn)?zāi)嫘驒z驗(yàn)值

則確定由IUBk與IUFk所構(gòu)成的2條曲線在臨界線之間的交點(diǎn)為突變點(diǎn)。

累積距平法是一種通過曲線直觀反映離散數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)的非線性統(tǒng)計(jì)方法，便于直接反映不同時(shí)期不同階段氣候[22]、水文[23]等數(shù)據(jù)的變化，直接確定其突變年份。時(shí)間序列X在t時(shí)刻的累積距平值為

(5)

根據(jù)累積距平曲線的的轉(zhuǎn)點(diǎn)判斷其突變點(diǎn)。

對(duì)于氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)徑流變化貢獻(xiàn)度的計(jì)算分析，借鑒王隨繼等[24]提出的關(guān)于累積量斜率變化率比較方法，累積地下水埋深與降水量斜率變化率計(jì)算公式為

RSG=100(SGa-SGb)/SGb

(6)

RSP=100(SPa-SPb)/SPb

(7)

式中RSG——累積地下水水位斜率變化率，m/aRSP——累積降水量斜率變化率，mm/aSGb——假設(shè)累積地下水埋深在突變年前年際線性關(guān)系式的斜率，m/a

SGa——假設(shè)累積地下水埋深在突變年后年際線性關(guān)系式的斜率，m/a

SPb——假設(shè)累積降水量在突變年前年際線性關(guān)系式的斜率，mm/a

SPa——假設(shè)累積降水量在突變年后年際線性關(guān)系式的斜率，mm/a

降水量變化對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化的貢獻(xiàn)度為

CP=RSP/SSG×100%

(8)

式中Cp——降水量變化對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化的貢獻(xiàn)度，%

由于研究區(qū)降水是地下水主要補(bǔ)給來源，且由于長期地下水超采，土壤包氣帶增厚，蒸發(fā)量對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化影響不大，因此本研究不考慮蒸散發(fā)等其他因素對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化的影響，則人類活動(dòng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化的貢獻(xiàn)度表達(dá)式為

CH=1-CP

(9)

式中CH——人類活動(dòng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化的貢獻(xiàn)度，%

2 結(jié)果與分析

2.1 降水量及地下水埋深的變化特征

研究區(qū)1959—2016年平均降水量與地下水埋深變化特征如圖2所示，降水量年平均值為367.9 mm，在200～600 mm之間波動(dòng)，通過趨勢(shì)線分析可知，整體呈下降趨勢(shì)，但不顯著，10 a變化率為-11.5 mm/(10 a)；地下水埋深變化整體呈顯著上升趨勢(shì)，10 a變化率為1.83 mm/(10 a)。

圖2 降水量及地下水埋深變化特征Fig.2 Characteristics of groundwater dynamics and precipitation

降水量變化與地下水埋深變化不同步，降水量下降，地下水埋深也增加，如1991—1992年、1998—1999年與2012—2013年。前人較多認(rèn)為這與人類活動(dòng)對(duì)地下水開采量增大有關(guān)，但根據(jù)2012年和2013年通遼市水資源公報(bào)可知：2013年全市供水量與用水量都為26.77億m3，其中地下水供水量25.63億m3，這比2012年供水量28.46億m3減少了1.69億m3，地下水埋深不僅受人類開采影響，也受包氣帶增厚變化影響，降水對(duì)地下水補(bǔ)給產(chǎn)生滯后效應(yīng)。

圖3 地下水埋深、降水量變異點(diǎn)識(shí)別Fig.3 Variance recognition of groundwater depth and precipitation

通過對(duì)比地下水埋深與不同年份降水量的相關(guān)性(表1)可知，地下水埋深與當(dāng)年降水量相關(guān)系數(shù)僅為-0.195，與3 a前降水量相關(guān)系數(shù)為-0.374，相關(guān)關(guān)系明顯，從側(cè)面說明降水對(duì)地下水埋深有明顯的滯后效應(yīng)，滯后時(shí)間為3 a。

表1 地下水埋深與降水量的相關(guān)系數(shù)Tab.1 Correlation coefficients between precipitation and groundwater depth

注：*表示在p<0.05水平(雙側(cè))顯著相關(guān)。

2.2 突變年份的確定及突變特征

運(yùn)用M-K突變檢驗(yàn)與累積距平方法分別對(duì)研究區(qū)地下水埋深與降水量變化的突變點(diǎn)進(jìn)行確定(圖3)。從圖3a可知，研究區(qū)降水量IUF(k)的絕對(duì)值均在置信區(qū)間內(nèi)，顯著性水平較高，呈低—高—低的變化趨勢(shì)；并確定突變年份為1998年，這與圖3c運(yùn)用累計(jì)距平法確定的突變年份相一致，都為1998年；但圖3b所確定的地下水埋深突變年份為2001年，且不在置信區(qū)間內(nèi)，表現(xiàn)為變化不顯著，同樣對(duì)地下水埋深運(yùn)用累積距平法進(jìn)行分析(圖3d)，確定突變年份也為2001年。

地下水埋深的突變年份與降水量突變年份分別為2001年與1998年，這可能與降水量變化對(duì)地下水埋深變化影響有滯后3 a的作用有關(guān)，所以本文將研究區(qū)突變年份定為1998年，其前、后分為基準(zhǔn)期與影響期。2.3氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化的貢獻(xiàn)

研究區(qū)累積地下水埋深、降水量與年份對(duì)應(yīng)關(guān)系見圖4，突變年份前、后均達(dá)到了0.01以上顯著水平。再通過趨勢(shì)線分析可知，累積地下水埋深變化在影響期(1999—2016年)上升速率為7.7 m/a, 約為基準(zhǔn)期(1980—1998年)上升速率4.0 m/a 的2倍，這說明研究區(qū)累積地下水埋深呈顯著增加趨勢(shì)，特別是在影響期內(nèi)；累積降水量變化在基準(zhǔn)期與影響期上升速率分別為408.0 mm/a和315.2 mm/a，兩者差異不明顯，說明研究區(qū)累積降水量變化整體呈上升趨勢(shì)，但在影響期內(nèi)增加趨勢(shì)減弱。研究區(qū)累積地下水埋深與累積降水量變化率見表2。由圖4與表2可知，影響期(1999—2016年)與基準(zhǔn)期相比較，累積地下水埋深、降水量與年份的斜率變化量分別為3.7 m/a與-92.8 mm/a，減少率分別為92.5%和-22.7%；結(jié)合式(6)～(8)，計(jì)算出研究區(qū)氣候變化對(duì)地下水埋深動(dòng)態(tài)變化影響的貢獻(xiàn)度為24.5%，則根據(jù)式(9)可知，人類活動(dòng)對(duì)地下水埋深動(dòng)態(tài)變化影響的貢獻(xiàn)度為75.5%。

圖4 研究區(qū)累積地下水埋深、降水量與年份對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.4 Variations of cumulative groundwater depth and precipitation for study area

年份累積地下水埋深斜率/(m·a-1)影響期與基準(zhǔn)期對(duì)比變化量/(mm·a-1)相對(duì)變化率/%累積降水量斜率/(mm·a-1)影響期與基準(zhǔn)期對(duì)比變化量/(mm·a-1)相對(duì)變化率/%1980—1998年4.0408.01999—2016年7.73.792.5315.2-92.8-22.7

3 討論

人類活動(dòng)是引起研究區(qū)地下水動(dòng)態(tài)變化的關(guān)鍵因子。研究區(qū)地表水匱乏，地下水開發(fā)利用程度較高，農(nóng)業(yè)灌溉、城市用水、工業(yè)用水等集中應(yīng)用，且高度依賴地下水，使得地下水開采量居高不下，超采情況嚴(yán)重。由表3可知，隨著時(shí)間的推移，地下水開采量顯著增加，影響期開采量約為基準(zhǔn)期的2倍，地下水超采漏斗面積增加236.76 km2，這說明人類活動(dòng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化影響顯著；從影響期的前10 a(1999—2008年)數(shù)據(jù)可知，研究區(qū)地下水動(dòng)態(tài)變化與超采漏斗面積都有所增加，但第一產(chǎn)業(yè)地下水開采量卻大于影響期后段(2009—2016年)，這與第二產(chǎn)業(yè)地下水開采量變化趨勢(shì)相反，說明隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，研究區(qū)地下水水位動(dòng)態(tài)變化受農(nóng)業(yè)影響減弱，受工業(yè)影響在逐漸加強(qiáng)。再從研究區(qū)水資源供需關(guān)系方面分析可知(圖5)，1980—2016年地下水動(dòng)態(tài)與R/E(研究區(qū)補(bǔ)給量與地下水開采量比值，表明水資源供需關(guān)系)關(guān)系顯著，隨著R/E值的減小，地下水開采漏斗的中心水位與研究區(qū)超采面積明顯增大；影響期與基準(zhǔn)期相比較，前者中心水位與超采面積隨著R/E減小都呈指數(shù)增加，而后者中心水位與超采面積隨著R/E減小都呈線性增加，前者變化速率明顯大于后者。

表3 研究區(qū)地下水資源不同時(shí)段統(tǒng)計(jì)平均值Tab.3 Statistical meanings of groundwater resources in different times of study area

圖5 地下水動(dòng)態(tài)與R/E關(guān)系變化Fig.5 Variations between groundwater depth and R/E

隨著開采量的不斷增加，研究區(qū)土壤包氣帶不斷增厚，降水量作為研究區(qū)地下水資源的主要補(bǔ)給來源勢(shì)必受到影響[25]。許多學(xué)者已經(jīng)對(duì)研究區(qū)降水量變化與地下水埋深的響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了研究：在地下水埋深均值為0.6 m左右的草甸地區(qū)，由于受到人為因素影響較少，即使較少的降水量也會(huì)引起地下水埋深的相應(yīng)變化，但在地下水埋深均值為6 m左右的固定沙丘地區(qū)，強(qiáng)降水對(duì)地下水埋深變化影響也相對(duì)很弱[26-28]。研究區(qū)多年地下水埋深均值一般在5 m左右，1998年(變異年)以后，地下水埋深持續(xù)增加，2012年以后年地下水埋深甚至達(dá)到9 m以上。降水量對(duì)地下水資源量的補(bǔ)給作用與時(shí)間隨著包氣帶的不斷增厚而不斷減弱與滯后，通過單純的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析得出，通遼市科爾沁區(qū)降水量對(duì)地下水資源量補(bǔ)給時(shí)間滯后期長達(dá)3 a，這也從另一側(cè)面補(bǔ)充了孫傲等[28]在科爾沁沙地的研究成果，即在埋深較大處降水量對(duì)相應(yīng)地下水埋深響應(yīng)關(guān)系不明確的問題。

突變年份的確定，應(yīng)該運(yùn)用適合研究區(qū)現(xiàn)狀與數(shù)據(jù)資料的合理方法，準(zhǔn)確、有效地確定出時(shí)間序列存在的突變情況，以便更加細(xì)化各個(gè)分析階段數(shù)據(jù)變化情況及氣候變化與人類活動(dòng)的各自貢獻(xiàn)度。本文在分析時(shí)，加入了降水變化對(duì)地下水埋深影響滯后作用的考慮，最終確定出1998年為研究區(qū)突變年份。但分析時(shí)僅對(duì)2種環(huán)境因素進(jìn)行了相關(guān)性分析，還存在一定的改進(jìn)空間，今后應(yīng)進(jìn)一步完善。

本文首次借鑒累積量斜率變化率比較法應(yīng)用于氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化影響的分析中，不一定具有完全很好的實(shí)踐性與合理性。累積量斜率變化率比較法雖然分離了氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化的影響，卻忽略了蒸散發(fā)等影響不顯著的環(huán)境因素，而且也沒有具體討論人類活動(dòng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響，這可能會(huì)影響研究成果的計(jì)算精度。因此，如何進(jìn)一步定量研究氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)地下水的影響，并融入蒸發(fā)、氣溫與生態(tài)等環(huán)境因素，還需要不斷全面與深入地研究。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)地下水埋深多年來總體呈明顯上升趨勢(shì)，10 a變化率為1.83 mm/(10 a)；降水量總體呈不顯著的下降趨勢(shì)，10年變化率為-11.5 mm/(10 a)；但是地下水埋深隨著降水的增加而減少，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

(2)通過M-K突變檢驗(yàn)與累積距平檢驗(yàn)法確定出研究區(qū)地下水埋深變化突變年份為2001年，降水量變化突變年份為1998年；結(jié)合降水量變化對(duì)地下水埋深變化影響存在滯后現(xiàn)象，滯后期為3 a；精準(zhǔn)確定出1998年為研究區(qū)的突變年份，其前、后分別為基準(zhǔn)期(1980—1998年)與影響期(1999—2016年)。

(3)影響期與基準(zhǔn)期相比，研究區(qū)氣候變化對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化影響的貢獻(xiàn)度為24.5%，人類活動(dòng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化影響的貢獻(xiàn)度為75.5%。

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ImpactsofClimateChangeandHumanActivitiesonChangesofGroundwaterLevel

ZHU Yonghua1ZHANG Sheng1ZHAO Shengnan1SUN Biao1LIU Yu1ZHANG Ying2

(1.CollegeofWaterConservationandCivilEngineering,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Huhhot010018,China2.InstituteofEnvironmentalScienceinHuhhot,Huhhot010018,China)

In recent years, there has been a substantial change for groundwater dynamic change in northern of China, and the level of groundwater in many cities overall decline. The West Liao river plain area in Tongliao City, Inner Mongolia, is a typical ecotone between agriculture and animal husbandry, and the major water source of it is groundwater. Therefore, it is significant to study the groundwater dynamic state and its causes for reasonable exploitation and utilization of water resources and ecological environment management. The Horqin District of Tongliao City was selected as the research area. Based on the relationship between dynamic variation of groundwater, precipitation and groundwater exploitation,by using the comparison method of regression analysis, M-K mutation testing, accumulative anomaly method and accumulation slope change rate, the rate of different impact contribution for the vary of groundwater dynamic was quantitatively separated, and the driving factors also were quantitatively analyzed. The results showed that there was a significant upward trend for the groundwater depth over the years. Besides, precipitation showed clear hysteresis phenomenon for groundwater dynamic changes, and the delay period was three years. The abrupt change year of groundwater and precipitation in the study area is 1998. The contribution of climate change to the dynamic variation of groundwater in the study area was 24.5%, and the contribution of human activities to the dynamic variation of groundwater was 75.5%. The change of groundwater dynamic state was mainly caused by the human activity. The results of this research would have important practical significance for rational exploitation and utilization of water resources and ecological environment management.

climate change; human activities; West Liao river; groundwater depth

P641

A

1000-1298(2017)09-0199-07

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.09.025

2017-05-04

2017-06-23

水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201501031)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51339002、51569019、51669021、51509133)和內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目(2014XYQ-10)

朱永華(1986—)，男，博士生，主要從事水環(huán)境科學(xué)與工程研究，E-mail： Yh_Z@emails.imau.edu.cn

張生(1960—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事水環(huán)境科學(xué)與工程研究，E-mail： shengzhang@imau.edu.cn