人類可以取用的水資源在全球總水量中不到1%。由于地表水資源有限，且地區(qū)、年際間分布不均，在許多干旱半干旱地區(qū)綠洲地下水資源已成為主要，甚至是唯一的水資源。隨著農業(yè)、工業(yè)及生活用水量的日益增加，部分地區(qū)已經出現了地下水的過量開采，造成了地下水位的大幅下降，引起地面沉降和其他生態(tài)環(huán)境問題［1－3］。學者們從多角度研究地下水位動態(tài)變化規(guī)律和演化，例如:小波分解與變換法［4］、灰色模型［5－7］、疊加模型［8］、回歸分析法［9－10］等，以期合理利用地下水資源，改善人類生存環(huán)境。因此，研究地下水位的動態(tài)變化具有重要的現實意義。新疆奇臺縣地處我國內陸干旱區(qū)，水資源短缺。上世紀七十年代以來，農業(yè)種植面積迅速擴大。受到年際河流來水量減少等客觀條件的影響，農業(yè)生產用水由地表河流水灌溉轉向地下水灌溉。由于井灌面積逐年遞增，機井建設數量急劇上升，地下水開采量加大，造成地下水位大幅下降。井灌區(qū)已形成大面積的沉降漏斗。文中依據研究區(qū)內26個長期地下水位埋深監(jiān)測點數據等資料，系統(tǒng)分析了地下水的埋深變化特點及其驅動力，并在此基礎上建立了奇臺縣地下水埋深變化的回歸模型，對于合理開采地下水，保持地下水資源的良性循環(huán)和實現可持續(xù)利用具有重要意義。

1研究區(qū)概況

奇臺縣位于新疆維吾爾自治區(qū)東北部，地處東經89°13'～91°22'，北緯43°25'～45°29'，天山山脈東段的博格達山北麓，準噶爾盆地東南緣。東靠木壘哈薩克自治縣，西連吉木薩爾縣，南接吐魯番市、鄯善縣，西北交富蘊縣、青河縣，東北臨蒙古國，是新疆的邊境縣之一。總面積18087．3km2。該縣平原地區(qū)的多年平均降水量為211．9mm，多年平均蒸發(fā)量達1735．7mm，蒸降比約為8∶1。奇臺縣境內自東向西有九條河流，是綠洲農業(yè)灌溉用水的主要補給源。該縣地下水自南部山區(qū)、平原戈壁、細土平原至沙漠區(qū)，形成由補給、徑流、排泄組成的近于完整的水文地質單元。山區(qū)分布有現代冰川，并且降水豐富，基巖裂隙發(fā)育，地下水通暢，是地下水的主要補給區(qū)。河流出山口形成了由第四紀松散堆積物組成的多個洪積扇群。其中上部含水層粒徑粗、厚度大、坡度陡、透水性強，是地下水的徑流區(qū)，為潛水主要含水層。中下部細土沖積、洪積平原粒徑小、坡度平緩、透水性較弱，構成多層結構的潛水和承壓水的分布區(qū)，地下水的蒸發(fā)強烈。上世紀七十年代以來，由于上游修建了水庫，并且各大河流出山口均建有防滲程度較高的水渠等水利工程設施，造成了山區(qū)河流對地下水補給量的迅速減少。另外，平原區(qū)的降水對地下水雖然也有一定補給，但由于降水量少蒸發(fā)強烈，補給量很小。

2數據與方法

2．1數據來源

1983～2006年《新疆昌吉回族自治州奇臺縣地下水潛水動態(tài)監(jiān)測年報》的26口機井地下水長期觀測數據。依據上述資料提供的地下水空間和時間數據，2003年－2008年多次對研究區(qū)機井數量、地下水位、水質進行了野外考察，實際連續(xù)測井共256口，對其空間定位，并從中篩選出185個時間連續(xù)性好、空間代表性強的井位觀測點水位變化數據，其覆蓋面積1660．84km2，基本包含了整個井灌區(qū)。1980－2006年自然要素(降雨、氣溫、蒸發(fā)等)和經濟要素(糧食產量、小麥價格等)［11］。

2．2研究方法

回歸分析法可以提供變量間相關關系的數學表達式，并可利用概率統(tǒng)計對此關系進行分析，以判別其有效性。同時，可由一個或多個變量值，預測和控制另一個因變量的取值，以及了解預測和控制達到了何種程度，進行因素分析。即采用多種類型的回歸方法建立預測方程，包括一元線性回歸、多元線性回歸、非線性回歸等［12，13］。多元線性回歸時要確定因變量與多個自變量之間的定量關系，它的數學模型為:y=β0+β1x1+…+βmxm+ε式中:β0，β1，βm是待定參數;ε是隨機變量，表示除x以外其他隨機因素對y影響的總和。在實際問題的研究中，求出線性回歸方程后，還需對回歸方程進行顯著性檢驗。一般采用回歸方程顯著性的F檢驗，或回歸系數顯著性的F檢驗。

3地下水位動態(tài)特征

3．1地下水位年際變化特征

隨著機井大幅度的增加，地下水的開采量也逐年遞增。1983年到2004年多年平均開采量為1．99×108m3。持續(xù)的地下水過量開采導致了奇臺縣地下水位的持續(xù)下降。地下水位的平均埋深由1983年的13．04m下降到2006年底的24．12m，達到地下水埋深的最大值(圖1)。其下降過程可以分為6個階段:1988年的地下水埋深比1983年下降了1．35m，下降速率僅為0．27m/a;從1988年到1993年，地下水位下降速度逐漸加快，以平均0．60m/a的速度下降，其間1991－1992年降幅最大，為0．81m;1993－1995年地下水位埋深的下降有所緩和，為0．28m/a;1995年至1998年地下水埋深以0．88m/a的速度繼續(xù)下降，其中1998年相比1997年下降了1．38m，為歷年下降幅度最大值;1998年至2000年以0．39m/a的速度下降;2001－2007地下水埋深增加了5．1m。

3．2地下水位年內變化特征

地下水埋深年內變化較為明顯。以2003年數據為例，平均埋深年內最高水位和最低水位相差3．36m(圖2)。地下水水位最高的時期出現在3月，其平均水位埋深達到16．52m，之后開始下降，4月僅比3月下降了0．2m，5月份下降幅度加大，到7月份達到埋深的最大值19．93m，平均下降速度為每月0．8m。從8月份起水位回升，回升的速度比下降的速度有所緩和，為每月0．43m。次年3月份水位又回升到較高的位置。

4各因素與地下水位的相關性分析

潛水含水層接近地表，與外界條件聯(lián)系密切，氣象、水文和人類活動等因素對它影響顯著［15］。在特定的自然環(huán)境下，地下水埋深受其補給、排泄及自身特征等因素的綜合影響而表現出不同的動態(tài)變化特征［16］。研究區(qū)內地下水埋深的動態(tài)變化受多種因素影響呈現出不同的變化態(tài)勢。奇臺地區(qū)降水分布主要集中在山區(qū)，山區(qū)地下水資源主要受降水的入滲補給。對于平原區(qū)來說，地下水的補給量主要靠河渠的入滲、泉水、田間灌溉回歸水、河床潛流和側向滲流。經過多年大力興修水利，改造整修渠道，興建水庫，各種水利工程設施比較完善。上世紀，七十年代初期，由于各渠道上游渠首已修建至河流出山口，河水由渠道直接進入水庫或農田，對平原區(qū)地下水的補給量大大減少。因此，文中主要討論自然因素(蒸發(fā)量，降水量)和人文因素(地下水的開采量、糧食總產量、小麥價格)對地下水埋深的影響。