［摘要］河西走廊地處我國西北內陸，氣候干燥、降水稀少，水資源極其寶貴，由于水資源短缺導致的生態環境惡化、地下水資源的濫采濫用等不利因素嚴重困擾該區域的發展。以金昌綠洲為例，運用多元回歸統計方法對該區域地下水埋深動態影響因素進行研究，通過探討潛在影響因子與地下水埋深的相關分析，建立了逐步回歸模型，并結合計算機特性篩選得到最佳的回歸模型，結果表明：人口規模、上游來水量、地下水開采量是影響地下水埋深變化的主要因素，為該區域地下水埋深預測提供了理論依據。

  ［關鍵詞］金昌綠洲；地下水埋深；逐步回歸模型；影響因子   

  由于水資源短缺導致的地下水資源濫采濫用、土地過度干旱、植被退化、生態環境惡化、農業生產受到影響等不利因素嚴重困擾河西走廊區域的發展。研究河西走廊地下水埋深及變化規律，提高水資源的有效利用水平及合理開發，對保護河西地區生態與環境、促進社會經濟發展，都具有十分重要的現實意義。本文以金昌綠洲為例，運用多元回歸統計方法對該區域地下水埋深動態影響因素進行了研究，選取了表征人為因素影響的人口、糧食作物種植面積、地下水開采量、生態用水、工業用水、灌溉用水、上游來水量作為解釋變量，選取蒸發、降水、氣溫進行氣象因子分析，通過探討潛在影響因子與地下水埋深的相關分析，建立了逐步回歸模型，以期明晰地下水動態變化規律，為有效預測地下水變化動態變化提供理論依據。

1工程概況

   金昌市位于北緯37°47'10″－39°00'30″，東經101°04'35″－102°43'40″之間，地處河西走廊中段，地勢南高北低，戈壁綠洲相間、山地平川交錯。綠洲平原主要呈狹長帶狀分布于龍首山、祁連山之間。金昌市屬于典型的大陸性溫帶干旱氣候，全年多西北風，氣候干燥，光照充足，四季、晝夜溫差較大，隨海拔高度的增高，氣溫不斷遞減。城市和工農業用水主要依賴高山冰雪融水和祁連山區降水供給，主要河流有金川河、西大河和東大河，為常年性內陸河。市境內地下水分布區域較廣，北部草原、西部草原、南部草原分布數量較多，而水量很小。地下水大致分為平原地下潛水和山區基巖裂隙水兩個類型，其中地下水的補給主要為降雨滲入、山前河流渠道和山區溝谷潛流。    

2地下水埋深動態影響因素分析

      影響地下水埋深動態變化的因素較多，主要包括人為因素、生物因素、水文因素及氣象因素等。本文選取人口規模、糧食作物種植面積、地下水開采量、上游來水量、水文氣象因子(蒸發量、降雨量)等作為影響荒漠綠洲地下水埋深的驅動因子，并分別計算其線性關系。地下水埋深與各個變量的相關系數，如圖1所示。    

2.1   作物種植面積對地下水埋深的影響

      該區域主要農產品為藥材、茴香、棉花、瓜類、蔬菜、玉米、小麥等，其中經濟物種植逐年增加，糧食產量有增加的趨勢。糧食作物種植面積對地下水埋深的影響，如圖1所示。糧食作種植面積與地下水埋深二者具有較好的相關性，相關系數為0.4831，表明作物種植面積的增加加大了地下水作為供給灌溉的需水壓力。

2.2   人口對地下水埋深的影響

        受社會經濟發展和自然條件限制，金昌市人口增長呈現出由快到慢的變化趨勢，人口對地下水埋深的影響，如圖2所示，可以看出，當地人口與地下水埋深的關系沒有線性相關系，主要由于當地人口沒有大幅度變化，人口基本保持穩定，初步表明人口的增長對地下水埋深基本不存在顯著關系。 

2.3   地下水開采量對地下水埋深的影響

      地下水開采量對地下水埋深的影響，如圖3所示。近年來，由于當地政府通過水庫蓄水、跨流域調水等方式緩解用水需求，地下水開采量呈遞減趨勢。該區域受地表水資源的限制，地下水的適度開發利用成為主要灌溉方式。地下水埋深與同期開采量相關系數高達0.9326，表明二者具有良好的相關性，主要由于地下水開采會對地下水埋深產生直接影響，適度限制人為活動的干擾，能夠有效減少對地下水埋深的破壞。

  2.4   蒸發量對地下水埋深的影響

      蒸發量對地下水埋深的影響，如圖4所示。淺層地下水向大氣水、土壤水的相互轉化通過蒸發完成的，其中毛管水與地下水有著緊密聯系。蒸發作為淺層地下水的運動方式，而蒸發強度與土質密切相關，容水性較好、透水性強、孔隙率大的土質蒸發量較大。同時，越遠離地表的深層潛水其蒸發量較小，蒸發能力較弱，越靠近地表的淺層潛水其潛水蒸發能力越強。地下水埋深在3－5m時，潛水蒸發對水位有顯著影響。蒸發量與地下水埋深的線性關系數為0.251，相關性較小。 

    2.5   降雨量對地下水埋深的影響

        利用2006－2018年平均降雨量與同期地下水埋深做相關分析，如圖5所示。該區域為典型荒漠大陸性氣候，年內降水嚴重不均，可以看出，降雨量與地下水埋深的線性關系相關性較差。主要由于該區域降水量少，降水補給地下水比例較小，降雨蒸發懸殊較大，大氣降水是無法有效補給地下水的。同時，土壤母質較大，水分難以通過孔隙有效下滲，無法實現大氣水向土壤水的補償。    

  2.6   上游來水量對地下水埋深的影響

      上游來水量對地下水埋深的關系如圖6所示。河西走廊區域主要以地表水滲漏形式補給地下水，分為田間灌溉水入滲補給、水庫入滲補給、渠系垂直向下和側向補給、徑流側向滲漏補給等。上游來水量與地下水埋深動態變化相關系數達0.8281，一方面，灌溉平原區通過引水灌溉加大了縱向層次上水分交換；上游來水量是補充地下水的重要來源，上游來水匯聚至河西走廊區域的過程中，通過河道滲漏、漫溢滲漏補充地下水。另一方面，水利樞紐工程的大量興建加大了地表徑流的利用效果，有助于地下水緩慢回升。    

3基于回歸模型預測的地下水埋深動態變化 

      選取了表征人為因素的人口M1、糧食作物種植面積M2、地下水開采量M3、生態用水M4、工業用水M5、灌溉用水M6、上游來水量M7、蒸發量M8、降水量M9、氣溫M10作為研究解釋變量。變量的描述統計信息，如表2所示。  

  對地下水埋深與影響其的潛在因子進行分析，得到二者的相關分析如表3所示。可以看出，生態用水量、工業用水、蒸發量與地下水相關不顯著。人類活動對地下水埋深變化有顯著的影響，上游來水量、灌溉用水、地下水開采量與地下水埋深呈強相關，相關系數絕對值介于0.820～0.940。除糧食作物種植面積、生態用水、蒸發量、降水量、氣溫與地下水埋深呈正相關外，其余變量均與地下水埋深呈負相關。 將統計數據導入軟件進行逐步回歸分析，通過變量系數F統計量的概率a≤0.05，逐步除F統計量概率a≥0.10的變量，模型匯總如表4所示。可以看出，模型1的逐步回歸擬合度很好，復相關系數R為0.613，決定系數R2為0.9336；DW值為2.8205，說明人口規模、上游來水量、地下水開采量三個變量可以解釋地下水埋深變化的93.36%。3種回歸模型的F統計量分別為90.1801、86.5032、62.4433，p值均達到0.01的顯著水平。 

  回歸參數如表5所示，結合表4可以看出，3個變量中人口對地下水埋深變動影響程度最小，其次是上游來水量，地下水開采量影響最大。模型一到模型三，預測值標準差值逐漸減小，R、R2以及調整R2依次逐漸增大，最終得到很好的回歸模型3的方程，運用此模型方程可以對金昌綠洲的地下水埋深進行有效預測，模型表達式為： 

 4結 語    

      為提高研究河西走廊區域水資源的合理開發，以金昌綠洲為例，運用多元回歸統計法對該區域地下水埋深動態影響因素進行了研究，通過探討潛在影響因子與地下水埋深的相關分析，糧食作物種植面積、上游來水量、生態用水、蒸發量、降水、氣溫與地下水埋深呈正相關；地下水埋深與上游來水量、灌溉用水量、地下水開采量有較強相關性，人為因素更能顯著影響地下水埋深變化。其中，人口規模、上游來水量、地下水開采量是影響地下水埋深變化的主要因素，三者可以解釋地下水埋深變化的93.36%；運用好的回歸模型方程可以對金昌綠洲的地下水埋深進行有效預測，對提高該區域水資源的有效利用水平及合理開發具有重要的現實意義。