崔佳琪， 李仙岳， 史海濱， 孫亞楠， 馬紅雨， 菅文浩

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.呼和浩特市科兆豐水業(yè)勘測設(shè)計(jì)有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020）

地下水資源是我國西北干旱半干旱地區(qū)的重要水資源，是維持當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素［1-2］，地下水作為鹽分傳輸、累積和排泄的主要載體，也是影響土壤鹽漬化的主要環(huán)境因子［3-4］。其中，地下水埋深和礦化度是體現(xiàn)地下水環(huán)境變化的首要控制指標(biāo)［5-8］，故厘清鹽漬化灌區(qū)地下水環(huán)境的時(shí)空分布特征，尤其是大規(guī)模節(jié)水改造條件下的地下水環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，對于干旱區(qū)農(nóng)業(yè)水資源分配管理及可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。河套灌區(qū)輕度、中度和重度鹽漬化耕地分別占總面積的29.8%、17.2%和9.2%［9-11］，是典型的鹽漬化灌區(qū)。灌區(qū)毗連黃河，具有天然的引黃灌溉優(yōu)勢，且主要灌溉方式為引黃水灌溉，但多年來，大量的引黃灌溉用水，導(dǎo)致黃河水量大幅度減少，甚至形成斷流?；诖?，河套灌區(qū)開始進(jìn)行大規(guī)模的擴(kuò)建和改建，2000 年5 月水利部以水總176 號文批準(zhǔn)了《黃河內(nèi)蒙古河套灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃報(bào)告》，旨在進(jìn)行節(jié)水為中心的河套灌區(qū)續(xù)建配套與技術(shù)改造［12］，使得河套灌區(qū)的灌溉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各方面節(jié)水，并通暢排水系統(tǒng)，從而做到控制地下水位，減少土壤鹽堿化。自1998年以來年均引黃水量由49.43×108m3減少到43.02×108m3，節(jié)水改造工程實(shí)施力度大，引黃水量減少，勢必造成河套灌區(qū)地下水環(huán)境的變化，需要在時(shí)間和空間尺度上對灌區(qū)節(jié)水改造后地下水環(huán)境演變規(guī)律進(jìn)行深入分析。

針對區(qū)域地下水環(huán)境時(shí)空變化特征的相關(guān)研究較多，杜軍等［13］基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，定性的分析了河套灌區(qū)3 月、7 月和11 月的地下水埋深和地下水礦化度的時(shí)空變化特征，在3月，地下水埋深相對較大，7—11 月（多次灌水）后，地下水埋深逐漸減小，在空間上，呈現(xiàn)由西南向東部遞減趨勢，且自南向北遞增趨勢，地下水礦化度有明顯的差異，即11月最大，3月最小，灌區(qū)西北和東南部的地下水礦化度相對較高，中間地區(qū)較低。隨著空間動(dòng)態(tài)預(yù)測評估模型逐步成熟，指示Kriging被越來越多應(yīng)用于地理學(xué)、生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域，是普通Kriging 的非參數(shù)形式，可有效抑制特異值對變異函數(shù)穩(wěn)健性的影響［14-16］。Castrignanó等［17］應(yīng)用指示Kriging 法，評價(jià)了特定閾值條件下阿普利亞地區(qū)地下水水質(zhì)咸化的風(fēng)險(xiǎn)；Ducci 等［18］基于指示Kriging 法分析了地下水質(zhì)在地下水體中的空間分布，表明了地下水體內(nèi)可能受到污染的區(qū)域。Demir 等［19］應(yīng)用指示Kriging 法，分析了不同閾值克孜勒河三角洲地區(qū)的土壤鹽分變化，結(jié)果表明，灌溉季節(jié)土壤鹽化的風(fēng)險(xiǎn)較大，而雨季土壤鹽化的風(fēng)險(xiǎn)相對較小，空間上，東部地區(qū)發(fā)生鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)更大。然而，在節(jié)水改造條件下鹽漬化灌區(qū)地下水環(huán)境的時(shí)空變化特征及概率分布規(guī)律相關(guān)研究鮮有報(bào)道，馬金慧等［20］在時(shí)間尺度上研究了河套灌區(qū)節(jié)水改造前后地下水環(huán)境的變化規(guī)律，但沒有在空間尺度上分析地下水環(huán)境的演變特征。故本文以節(jié)水改造背景下河套灌區(qū)永濟(jì)灌域?yàn)檠芯繀^(qū)，利用指示Kriging法對節(jié)水改造前后不同閾值下地下水埋深和礦化度的時(shí)空變化特征進(jìn)行分析，評價(jià)二者的空間分布關(guān)系，得出不同閾值下地下水埋深和礦化度的高概率分布圖，并討論其影響因素，以期為鹽漬化灌區(qū)后續(xù)節(jié)水改造措施的實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

選取位于河套灌區(qū)中游、具有代表性的永濟(jì)灌域?yàn)檠芯繀^(qū)，研究節(jié)水改造背景下鹽漬化灌區(qū)地下水環(huán)境時(shí)空變化特征。研究區(qū)總土地面積1.836×105hm2，現(xiàn)灌溉面積約1.122×105hm2，屬溫帶大陸性氣候，干旱少雨，日照時(shí)間長，蒸發(fā)強(qiáng)烈，年均氣溫8.9 ℃，年均降雨量135.2 mm。灌域內(nèi)耕地土壤多以砂壤土和壤砂土為主，作物包括糧食和經(jīng)濟(jì)作物，其中，糧食作物以夏玉米和春小麥為主，經(jīng)濟(jì)作物包括向日葵、蔬菜、瓜果等。研究區(qū)土壤鹽漬化問題突出，約1/2耕地土壤有不同程度的鹽漬化，土壤中氯化鹽、硫酸鹽和鈉鹽含量較高，鹽分類型復(fù)雜，屬于典型的鹽漬化灌域，鹽漬化問題始終限制著研究區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［21］。1998—2018 年年均地下水埋深和礦化度分別為2.14 m和3.35 g·L-1，其中地下水礦化度受地理環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件的影響，在水平及垂直方向上均具有明顯分帶性，以＜3 g·L-1的微咸水為主，地下水由數(shù)條排水干渠匯入自西向東的總排干，地下水循環(huán)屬于典型的入滲-蒸發(fā)類型，引黃入滲［以夏灌（4—9月）和秋澆（10—11 月）為主］為地下水主要補(bǔ)給因素，而蒸發(fā)消耗為主要排泄途徑。自節(jié)水改造工程實(shí)施后，永濟(jì)灌域引黃水量由1998 年的9.79×108m3減少至2018 年的8.09×108m3，排水量由2000 年的0.66×108m3減少至2018 年的0.37×108m3，用水量大幅減少，灌溉效率極大提高。

1.2 樣品采集與處理

研究區(qū)布置了45眼長期地下水觀測井，其中18眼水化井（圖1），用于1998—2018 年長期監(jiān)測該研究區(qū)地下水埋深和地下水礦化度。埋深于每月用皮尺與測繩測定6次（1日、5日、11日、16日、21日和26 日），礦化度每年測定3 次（3 月6 日、7 月16 日和11 月11 日），所有數(shù)據(jù)均由河套灌區(qū)管理總局提供。為驗(yàn)證18 個(gè)地下水礦化度取樣點(diǎn)能否代表整個(gè)灌域的變化，于2018年4月監(jiān)測51個(gè)地下水觀測井，測定地下水礦化度，并取出18 個(gè)典型水化井與51 個(gè)地下水礦化度監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行指示Kriging 插值對比，發(fā)現(xiàn)其分布趨于一致，雖存在誤差，但仍可代表整個(gè)灌域的地下水礦化度變化情況。本文以1998—2000 年為節(jié)水改造前時(shí)段，此后每6 a 為一時(shí)段，分析節(jié)水改造后的變化，即以2001—2006 年為節(jié)水改造初期、2007—2012年為節(jié)水改造中期和2013—2018年為節(jié)水改造后期，探究節(jié)水改造背景下地下水環(huán)境的時(shí)空變化規(guī)律。

圖1 研究區(qū)地下水觀測井示意圖Fig.1 Groundwater observation wells in study area

1.3 研究方法

指示Kriging 法（Indicator Kriging，IK）是一種非參數(shù)地統(tǒng)計(jì)方法，可以用來估計(jì)給定位置超出規(guī)定閾值的概率［22-23］。該方法不僅可以削弱有偏分布，還可以抑制特異值對變異函數(shù)穩(wěn)健性的影響，是處理有偏數(shù)據(jù)的有力工具。本文將GS+7.0 軟件確定好的模型參數(shù)輸入ArcGIS 10.4 中進(jìn)行指示Kriging插值，繪制節(jié)水改造條件下不同閾值地下水埋深和地下水礦化度的空間概率分布圖，并計(jì)算各指標(biāo)不同概率區(qū)（高低概率區(qū)）面積占比，定性和定量分析相結(jié)合研究節(jié)水改造背景下區(qū)域尺度地下水埋深與礦化度時(shí)空變化規(guī)律。

1.4 指示Kriging模型的構(gòu)建

1.4.1 閾值的選擇 結(jié)合類似灌域相關(guān)研究［24］和永濟(jì)灌域?qū)嶋H地下水埋深情況，選取1.5 m、2.0 m 和2.5 m 為閾值，進(jìn)行地下水埋深的指示Kriging 分析。根據(jù)地下水礦化度的劃分標(biāo)準(zhǔn)［25］，并參考相關(guān)研究成果［26-27］，可劃分為：淡水（＜2 g·L-1）、微咸水（2～3 g·L-1）、半咸水（3～5 g·L-1）、咸水（＞5 g·L-1）。由于研究區(qū)多為微咸水，且特定條件下微咸水也可用于灌溉農(nóng)田，因此，分別選取2.0 g·L-1、2.5 g·L-1和3.0 g·L-1作為地下水礦化度的閾值，當(dāng)?shù)叵滤裆詈偷V化度≥閾值時(shí)，指示變換值為1，否則為0，計(jì)算中所有的指示變換值1（或0）對變異函數(shù)的貢獻(xiàn)都是一致的，因此，不受特異值和偏態(tài)分布的影響［28］。1.4.2 模型的構(gòu)建 對指示變換后的地下水埋深和礦化度進(jìn)行半變異函數(shù)分析，由表1可知，地下水埋深和礦化度的指示變異函數(shù)均可用球狀模型擬合，塊金值C0較小，說明在本研究尺度上采樣誤差和短距離的變異不大［29］，塊金值C0與基臺值Sill的比值C0/Sill可表明空間相關(guān)性程度［30-32］?？芍煌撝禇l件下，研究區(qū)地下水埋深和礦化度C0/Sill均＜75%，呈中等空間自相關(guān)性，即其變異是結(jié)構(gòu)性因素（氣候、地形、水文地質(zhì)條件等非人為因素）和隨機(jī)性因素（灌溉制度、地下水利用等人為活動(dòng)）共同作用的結(jié)果。

表1 研究區(qū)地下水埋深和礦化度指示變異函數(shù)理論模型Tab.1 Indicator semivariogram models of groundwater depth and groundwater salinity in study area

繪制滿足相應(yīng)閾值的地下水埋深和礦化度概率空間分布圖并計(jì)算不同概率的面積占比，顏色淺藍(lán)-深藍(lán)（黃色-紅色）表示≥該閾值的概率越大，以概率0.5 為分界線，≥0.5 為地下水埋深/礦化度≥該閾值的高概率區(qū)，＜0.5 為低概率區(qū)，≥某閾值的高概率區(qū)擴(kuò)大也可以理解為≥該閾值的區(qū)域擴(kuò)大，模型構(gòu)建流程見圖2。

圖2 模型構(gòu)建流程圖Fig.2 Model building flow chart

2 結(jié)果與分析

2.1 節(jié)水改造后地下水埋深與礦化度時(shí)間演變特征

由表2 可知，節(jié)水改造后永濟(jì)灌域地下水埋深呈逐時(shí)段增加趨勢，由節(jié)水改造前（1998—2000年）的2.03 m 增加到改造后期（2013—2018 年）的2.39 m，平均增加了0.36 m，其中，節(jié)水改造后期增幅最大，較中期（2007—2012 年）埋深增加了0.23 m，節(jié)水改造后不同時(shí)段埋深增幅大小為：后期＞中期＞初期。地下水也呈逐時(shí)段礦化趨勢，由節(jié)水改造前的2.40 g·L-1增加到改造后期的3.77 g·L-1，平均增加了1.37 g·L-1，其中，改造后期增幅最小，較改造中期增加了0.15 g·L-1，節(jié)水改造后不同時(shí)段地下水礦化度增幅大小為：初期＞中期＞后期，對比地下水礦化度和埋深的變化幅度可知，節(jié)水改造后期地下水埋深增幅最大，而礦化度增幅最小，表明地下水埋深與礦化度的變化量存在反比關(guān)系。

表2 節(jié)水改造前后不同時(shí)期地下水埋深和地下水礦化度統(tǒng)計(jì)特征值Tab.2 Statistical characteristic values of groundwater depth and groundwater salinity in different periods before and after water-saving transformation

2.2 節(jié)水改造后地下水埋深和礦化度空間演變特征

2.2.1 不同閾值地下水埋深空間概率分布特征 由圖3～圖4可知，節(jié)水改造后，研究區(qū)地下水埋深閾值為1.5 m（地下水埋深≥1.5 m）時(shí)，各階段高概率區(qū)（發(fā)生概率在0.5 以上，深藍(lán)色）面積占比均在88%以上，改造后期（2013—2018年）地下水埋深≥1.5 m高概率區(qū)達(dá)95%；當(dāng)?shù)叵滤裆铋撝禐?.0 m 時(shí)，高概率區(qū)呈逐時(shí)段擴(kuò)大，面積占比由節(jié)水改造前的18%增至改造后期的51%，研究區(qū)北部出現(xiàn)高概率區(qū)，中部和南部低概率區(qū)過渡為高概率區(qū)；當(dāng)?shù)叵滤裆铋撝禐?.5 m 時(shí)，高概率區(qū)由節(jié)水改造前的2%擴(kuò)至改造后期的19%，其中研究區(qū)中南部擴(kuò)大明顯，北部過渡為高概率區(qū)。研究區(qū)出現(xiàn)零星分布的高概率區(qū)，其主要是灌水不均勻等因素在一定程度上破壞了空間分布的結(jié)構(gòu)性。

圖3 節(jié)水改造前后不同閾值地下水埋深概率分布Fig.3 Probability distribution diagram of groundwater depth with different thresholds before and after water-saving transformation

圖4 不同閾值地下水埋深面積比例構(gòu)成Fig.4 Proportion composition of groundwater depth area under different thresholds

總體來說，節(jié)水改造后，地下水埋深≥2.0 m 的高概率區(qū)逐時(shí)段擴(kuò)大，改造后期33%區(qū)域由埋深≥2.0 m的低概率區(qū)過渡為高概率區(qū)。其中，研究區(qū)中部、南部和東北部地區(qū)由1.5～2.0 m的高概率區(qū)過渡為2.0～2.5 m的高概率區(qū)，部分地區(qū)直接過渡為埋深≥2.5 m 的高概率區(qū)，中南部地區(qū)變化最為明顯，主要由于節(jié)水改造后引黃水量減少，同時(shí)降雨量也呈減少趨勢，地下水主要補(bǔ)給量減少，人工開采地下水量逐年增加，且中南部地區(qū)多年來發(fā)展了部分井灌區(qū)，因此中南部地下水埋深增加更為明顯。結(jié)合圖5年均（1998—2018年）地下水埋深高概率分布圖可知，研究區(qū)96%的區(qū)域?yàn)槁裆睢?.5 m 的高概率區(qū)，其中中南部和北部地區(qū)為發(fā)生深埋地下水（地下水埋深≥2 m）的高概率區(qū)，主要是由于研究區(qū)中南部為井灌集中區(qū)，且埋深≥2.5 m的高概率區(qū)主要集中在市區(qū)及周邊地區(qū)，該區(qū)域的城鎮(zhèn)生活用水、公共設(shè)施用水及環(huán)境用水全部取用地下水，造成了地下水位的持續(xù)下降。

圖5 1998—2018年年均地下水埋深和礦化度高概率區(qū)分布Fig.5 The probability distribution between the average annual groundwater depth and salinity from 1998 to 2018

2.2.2 不同閾值地下水礦化度空間概率分布特征 由圖6～圖7 可知，地下水礦化度閾值為2.0 g·L-1（礦化度≥2.0 g·L-1）時(shí)，高概率區(qū)（發(fā)生概率在0.5以上，深紅色）呈先擴(kuò)大后縮小趨勢，面積占比由節(jié)水改造前（1998—2000 年）的52%擴(kuò)至改造初期（2001—2006 年）的55%，而后縮至改造后期（2013—2018年）的44%，其中低概率區(qū)主要分布在研究區(qū)中部和南部地區(qū)。礦化度閾值為2.5 g·L-1時(shí)，節(jié)水改造后高概率區(qū)呈縮小趨勢，節(jié)水改造中期和后期較改造前高概率區(qū)面積分別縮小了15%和17%，研究區(qū)西南部高概率區(qū)降為低概率區(qū)。礦化度閾值為3.0 g·L-1時(shí)，節(jié)水改造后高概率區(qū)呈擴(kuò)大趨勢，改造后期高概率區(qū)由改造前的16%擴(kuò)大到20%，其中改造中期高概率區(qū)擴(kuò)大明顯，擴(kuò)大了11%，高概率區(qū)主要由西北端和東南端擴(kuò)至整個(gè)研究區(qū)的北部及東西邊緣地區(qū)。

圖6 節(jié)水改造前后不同閾值地下水礦化度概率分布Fig.6 Probability distribution of groundwater salinity at different thresholds

圖7 不同閾值下地下水礦化度面積比例構(gòu)成Fig.7 Proportion composition of groundwater mineralization area under different thresholds

由圖5可知，永濟(jì)灌域地下水礦化度＜2.5 g·L-1和≥3.0 g·L-1的高概率區(qū)擴(kuò)大，較節(jié)水改造前（1998—2000 年）分別擴(kuò)大了17%和4%，其中，研究區(qū)中南部2.5～3.0 g·L-1的高概率區(qū)逐漸過渡為地下水礦化度＜2.5 g·L-1的高概率區(qū)，北部及東西邊緣2.5～3.0 g·L-1的高概率區(qū)過渡為地下水礦化度≥3.0 g·L-1的高概率區(qū)，呈現(xiàn)較為極端的變化趨勢，即節(jié)水改造后研究區(qū)中南部地下水趨于淡化，北部及東西邊緣趨于礦化，其中，節(jié)水改造中后期研究區(qū)南部和中北部小部分地區(qū)水質(zhì)有好轉(zhuǎn)趨勢，≥2.5 g·L-1的高概率區(qū)縮小，其由于引黃水量的減少（圖8），地下水埋深增加且幅度較大（尤其中南部地區(qū)），蒸發(fā)量也呈減小趨勢，使得蒸發(fā)濃縮作用對其影響減弱，導(dǎo)致部分地區(qū)地下水礦化度有所減小。而北部及東西邊緣為主排干溝（總排干和四五排干溝），排水量的逐年減少（由改造前的0.66×108m3減至節(jié)水改造后期的0.42×108m3）（圖9）導(dǎo)致鹽分積聚在排水溝附近，因此，北部及東西邊緣地下水趨于礦化。

圖8 1998—2018年永濟(jì)灌域引黃水量變化Fig.8 Changes of irrigation water diversion in Yongji irrigation area from 1998 to 2018

圖9 2000—2018年永濟(jì)灌域排水量變化Fig.9 Changes of irrigation displacement in Yongji irrigation area from 2000 to 2018

結(jié)合圖5年均（1998—2018年）地下水礦化度高概率分布圖可知，研究區(qū)除了西南部、中南部及東北小部分地區(qū)外，均為礦化度≥1.5 g·L-1的高概率區(qū)，其中，67%的區(qū)域?yàn)榈V化度＜2.5 g·L-1高概率區(qū)，27%的區(qū)域?yàn)榈V化度≥3.0 g·L-1的高概率區(qū)且主要分布在研究區(qū)中北部及東西邊緣地區(qū)，其主要是由于研究區(qū)地下水總的流向?yàn)樽晕飨驏|，同時(shí)，大部分淺層地下水由各個(gè)排水干渠匯入北部由西向東走向的總排干渠，鹽隨水走，表現(xiàn)為明顯的鹽分堆積分帶。在地貌上，研究區(qū)北部屬于山前洪積扇前緣到地形坡度較小的平原區(qū)，含水層沉積顆粒變細(xì)，地下水徑流受阻，地下水流速變得緩慢，南部和北部的水流在此處聚集，屬于區(qū)內(nèi)地下水富集帶［33］，蒸發(fā)強(qiáng)烈導(dǎo)致鹽分積聚，礦化度逐年增大。此外，東南端部地下為一潛伏的烏拉山隆起帶，斷裂及其發(fā)育，受到地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)的影響，沿?cái)嗔褬?gòu)造涌出的鹽鹵水侵染了地下水，導(dǎo)致地下水中鹽分增大。

3 討論

3.1 節(jié)水改造對地下水環(huán)境時(shí)間變化影響

河套灌區(qū)引黃水量由1998年的49.43×108m3減少到2017年的43.02×108m3，節(jié)水效果明顯，渠道及建筑物襯砌整治后，輪灌期縮短5～7 d，促進(jìn)了種植作物結(jié)構(gòu)調(diào)整［34］。隨著節(jié)水改造工程的實(shí)施，供水量減少，用水量增加，水資源供需矛盾日益突出，必將打破原有的地下水環(huán)境動(dòng)態(tài)平衡，研究節(jié)水改造對地下水環(huán)境的影響勢在必行。永濟(jì)灌域位于河套灌區(qū)中游，且屬于中度鹽漬化灌區(qū)，故以永濟(jì)灌域?yàn)檠芯繉ο?，分析?jié)水改造對地下水環(huán)境的影響更具有代表性。本研究表明，節(jié)水改造后，研究區(qū)地下水埋深呈逐時(shí)段增加趨勢，且2013—2018年增幅最大，其主要是由于節(jié)水改造后引黃水量減少（由節(jié)水改造前的9.76×108m3降至節(jié)水改造后期的8.63×108m3）（圖8），地下水主要補(bǔ)給量減少，從而導(dǎo)致地下水位下降，地下水埋深增加，這與張倩等［35］和馬金慧等［36］研究一致。研究區(qū)地下水礦化度也呈逐時(shí)段礦化趨勢，且改造后期（2013—2018年）增幅最小，一方面，由于引水量的減少，不足以用來淡化地下水，同時(shí)，排水量也呈逐時(shí)段減少趨勢（由節(jié)水改造前的0.66×108m3減至改造后期的0.42×108m3）（圖9），有研究表明，累積排水量與浸出鹽之間存在顯著的線性相關(guān)性，排出的鹽負(fù)荷隨排水量的減少而減少［37］，造成了鹽分的積聚；另一方面，農(nóng)業(yè)灌溉對土壤的淋洗作用也是地下水礦化的重要來源，隨著耕地面積的不斷擴(kuò)張，淋洗到淺層地下水中的鹽分也不斷增加。然而，本研究發(fā)現(xiàn)節(jié)水改造中后期地下水礦化度增量降低，這可能是由于地下水埋深的增加，導(dǎo)致蒸發(fā)濃縮作用對地下水礦化的作用減弱，對地下水礦化起了一部分抑制作用。

3.2 節(jié)水改造對地下水環(huán)境空間變化影響

不同的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、土地利用狀況以及渠系和排干的分布對地下水環(huán)境影響很大［38-39］，因此，研究節(jié)水改造條件下地下水環(huán)境的空間變化特征十分必要。本研究表明，節(jié)水改造后地下水埋深≥2.0 m的高概率區(qū)逐時(shí)段擴(kuò)大，尤其埋深≥2.5 m的高概率區(qū)主要集中在研究區(qū)中偏南部地區(qū)，除引黃水量的減少導(dǎo)致地下水埋深增加外，人工開采利用地下水量的逐年增大（臨河市從1980 年到2000年利用地下水由925.87×104m3上升到5610.23×104m3）使得研究區(qū)中南部地下水埋深增加明顯。Yan等［40］和Xiao等［41］研究發(fā)現(xiàn)，地下水被開采利用的地區(qū)（農(nóng)林業(yè)、工業(yè)和城鎮(zhèn)等），淺層地下水埋深的空間變化較為顯著，這與本文研究結(jié)果一致。地下水礦化度＜2.5 g·L-1和≥3.0 g·L-1的高概率區(qū)擴(kuò)大，2.5～3.0 g·L-1的高概率區(qū)縮小，呈現(xiàn)較為極端的變化趨勢，即研究區(qū)中部礦化度（水質(zhì)較好地區(qū)）趨于淡化，北部及東西邊緣（水質(zhì)較差地區(qū)）趨于礦化，這與Mi 等［42］研究一致。其中節(jié)水改造中后期研究區(qū)南部和中北部小部分地區(qū)水質(zhì)有好轉(zhuǎn)趨勢，地下水礦化度≥2.5 g·L-1的高概率區(qū)縮小，其可能是由于引黃水量的減少，地下水埋深增加且幅度較大（尤其中南部地區(qū)），蒸發(fā)量也呈減小趨勢，使得蒸發(fā)濃縮作用對其影響減弱，部分地區(qū)地下水礦化度有所減小。而北部及東西邊緣部為主排干溝（總排干和四五排干溝）分布地，排水量的逐年減少（圖9）導(dǎo)致鹽分積聚在排水溝附近，因此，研究區(qū)北部及東西邊緣部地下水趨于礦化。節(jié)水改造有效增加了地下水埋深（降低了地下水位），雖地下水礦化度仍呈增加趨勢，但礦化地區(qū)大多集中于各排干附近，尤其研究區(qū)北部水質(zhì)越來越差，建議進(jìn)一步完善排水系統(tǒng)并加強(qiáng)渠道襯砌等節(jié)水配套設(shè)施。

4 結(jié)論

（1）從時(shí)間變化上看，節(jié)水改造后地下水埋深呈增加趨勢，改造后期（2013—2018 年）增幅最大，較改造前（1998—2000 年）平均地下水埋深增加了0.36 m，不同時(shí)段地下水埋深增幅大小為：后期（2013—2018 年）＞中期（2007—2012 年）＞初期（2001—2006年）；地下水礦化度也呈增加趨勢，改造后期較改造前平均地下水礦化度增加了1.37 g·L-1，不同時(shí)段礦化度增幅大小為：初期（2001—2006年）＞中期（2007—2012 年）＞后期（2013—2018年），地下水埋深與礦化度的變化量存在一定的反比關(guān)系。

（2）從空間變化上看，地下水埋深和礦化度均呈中等強(qiáng)度的空間自相關(guān)，球狀模型擬合變異函數(shù)效果較好，節(jié)水改造后，地下水埋深＜2.0 m 的高概率區(qū)縮小，≥2.0 m 的高概率區(qū)擴(kuò)大。33%地下水埋深≥2.0 m的區(qū)域過渡為高概率區(qū)，中南部和北部地下水埋深增加明顯，21%礦化度在2.5～3.0 g·L-1范圍內(nèi)的高概率區(qū)分別過渡為地下水礦化度＜2.5 g·L-1和≥3.0 g·L-1的高概率區(qū)，表現(xiàn)為中部礦化度趨于淡化，北部及東西邊緣趨于礦化。

（3）在年均（1998—2018年）地下水埋深和礦化度分布上，研究區(qū)39%的區(qū)域?yàn)榈叵滤裆睢?.0 m且多集中于中南部地區(qū)，研究區(qū)67%的區(qū)域?yàn)榈叵滤V化度＜2.5 g·L-1的高概率區(qū)，27%的區(qū)域?yàn)榈叵滤V化度≥3.0 g·L-1的高概率區(qū)且多分布于北部地區(qū)，在特定地區(qū)，地下水埋深較深時(shí)，相應(yīng)地下水礦化度較小。

（4）節(jié)水改造有效降低了地下水位（地下水埋深增加），雖地下水礦化度呈增加趨勢，但礦化地區(qū)多集中于各排干附近，建議進(jìn)一步完善排水系統(tǒng)并加強(qiáng)渠道襯砌等配套設(shè)施。