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水 利 学 报

2021 年 8 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 8 期

文章编号：0559-9350（2021）08-0896-11

近 40 年三江平原典型区土地利用变化及其对地下水的影响

束龙仓 ，王 哲 ，袁亚杰 ，张凤海 ，刘 武 ，鲁程鹏 1，2
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（1. 河海大学 水文水资源学院，江苏 南京 210098；
2. 河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210098；
3. 黑龙江省水文水资源中心，黑龙江 哈尔滨 150001）
摘要：三江平原是我国重要的商品粮基地和粮食战略储备基地，地下水作为该地区的主要灌溉水源，其动态备受
关注。选取三江平原典型区 1980、1990、2000、2010 及 2018 年五期遥感影像数据进行土地利用变化特征分析，
探究土地利用类型变化对地下水位埋深的影响和城市化进程、耕地面积变化对流域水均衡状态的影响。结果表
明：近 40 年来水田与城镇用地的面积和周长存在显著的分形特征，稳定性指数由强—弱—强，两种土地利用类
型的重心在近 40 年内发生明显迁移且迁移方向主要为西南—东北—西南，其直接影响流域水均衡状态。土地利
用类型的改变使得部分地区地下水补给恢复较慢，造成地下水位埋深不同程度地增大。城市化发展对大气降水入
渗补给量影响相对较小，耕地面积变化对灌溉回归补给量影响显著。研究结果可为构建更准确的三江平原典型区
地下水数值模型提供科学依据，为三江平原地下水的可持续开发利用提供理论参考。
关键词：遥感影像；土地变化/覆被变化；地下水位埋深；城市化；水均衡
中图分类号：TV211.1 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20210284

三江平原作为我国重要的商品粮基地和粮食战略储备基地，在我国农业发展中占有举足轻重的
地位，其灌溉水源主要采用地下水，而近些年来随着水稻灌区生产规模的不断扩大，过度依赖地下
水灌溉使得建三江垦区形成了大型地下水降落漏斗雏形，地下水环境的快速改变严重制约了三江平
原灌区农业的可持续发展。同时，三江平原拥有多处湿地自然保护区，地下水资源也是维持保护区
［1］
的重要因素之一 。为了解决该地区发展所面临的地下水水位持续下降的难题，保障当地地下水资源
的可持续利用，支撑该地区经济社会的可持续发展，亟待对三江平原地下水动态变化规律进行相关
研究，而计算水均衡是揭示地下水动态变化规律的关键。
［2］
近年来，国内外相关学者围绕水均衡要素进行了较为深入的研究，探究了如河道硬化 、气候变
［6］
［7］
化 ［3-5］ 及季节性冻土 等对水均衡的影响；同时还在研究中采用 White 法 估算地下水蒸散发量；通过
［9］
［8］
建立地表水—地下水分布式耦合模型 、采用秩次集对法 模拟和预测地表水与地下水动态变化；利
用分布式模拟模型 ［10］ 探究地下水在“自然—社会”二元水循环过程中的补给规律等，这些研究为流域
水均衡提供了关键的研究思路和方法。虽然诸多学者 ［11-14］ 采用不同方法对水均衡要素进行了分析与研
究，但往往忽略了研究区下垫面条件的改变对水均衡的影响，土地变化/覆被变化（Land use/cover
change，LUCC）是人类活动最直接的表现形式，作为人地关系研究的重要组成与核心内容，也是当前
国内外研究热点问题之一 ［15］ ，却很少有学者研究其对地下水位埋深和流域水均衡状态的影响。
本文选取三江平原典型区 1980、1990、2000、2010 及 2018 年五期的遥感影像数据进行土地利用
动态分析与时空迁移分析，揭示近 40 年流域土地利用的变化特征，探究土地利用类型变化对地下水
位埋深的影响以及城市化进程与耕地面积变化对流域主要水均衡要素的影响，为保障该地区的粮食

收稿日期：2021-03-24；网络首发时间：2021-07-27
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20210726.1701.002.html
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基金项目：国家自然科学基金项目（41971027；41572210）
作者简介：束龙仓（1964-），教授，博士生导师，主要从事地下水资源评价与管理研究。E-mail：lcshu@hhu.edu.cn
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