当前世界环境

介绍

农业是印度经济最重要的部门，为国内生产总值（GDP）有贡献约18％。印度有大约61％的净灌溉农业领域在该国的粮食安全中发挥着至关重要的作用。^12,46地下水是最常用的灌溉水源之一。在该国农业发达的地区，现代钻井技术、电气控制抽水系统、电力和地下水立法规定的名义成本并没有完全得到保证。在印度，淡水地下水资源枯竭和灰色和黑暗地区增加的主要原因与大规模人口、农业部门的开发和城市化中土地利用模式的变化有关。^13,34在印度，大多数州I.，德里，旁遮普邦，哈里亚纳，拉贾斯坦，北方邦，古吉拉特邦，泰米尔纳德邦，卡纳塔克和安德拉·普拉德，因水资源的提取和管理不善而遭受地下水消耗问题。然而，新鲜地下水资源是有限的实体^13.但最近，经历了农业，国内和工业部门的水需求日益增加，日期为期一全国爆炸和快速城市化。因此，其他自然天气条件即，降水，温度，相对湿度等几乎相似或不利。由于所有这些问题，地下水表在过去几十年中正在下降。还有人注意到，工业部门的集约农业和快速发展已经对印度难潮平原（IGP）的可用地下水资源产生了更多的压力。^{9,27-29,34,41}这导致含水层产量减少，井和池塘干燥。但是，可以看到发音效果rabi.季节相比雨季季节。IGP的生产率低rabi.由于水资源管理和地下水位的消耗，季节。⁵任何一种技术研究通常都是基于与天气参数循环行为相关的历史数据库。在地下水资源可持续开发利用研究中，需要了解历史气候参数的变化规律及其变化趋势。通过对历史数据集的时间序列分析，可以估计未来地下水资源的可持续评价和缓解。时间序列分析及其年际变化取决于天气条件和地理特征。趋势分析可用于探测长期观测的地下水位历史时间序列的趋势及其在特定持续时间内的季节性间变。此外，它还可用于规划和缓解方面。^14,20采用非参数方法进行趋势分析的最佳方法之一是Mann-Kendall检验，并进一步将其改进版本命名为modified Mann-Kendall检验。^26日,35在近期过去的研究中，还经历了Mann KENDALL测试广泛用于分析水力气象参数的趋势。^{8,28,40,42,47}各种研究人员也表现出时序序列的随机分析。^{1, 22日,31日45}加拿大不列颠哥伦比亚省沿海地区的Allen(2010)利用非参数斯皮尔曼等级相关系数估计了地下水位趋势的时间序列。²gehrels等人。，（1994年）^18.分析了地表水和地下水位的波动，并报道了由于农民的排水，干旱和过度透支而导致地下水位下降。一种非参数序列分解技术，以确定孟加拉国恒河 - Brahmaputra-Meghna delta地下水位趋势和季节性。^45.非参数Mann-Kendall趋势试验和森坡估计人员均适用于河内全新世含水层（HUA）的地下水趋势估算。^25.Tabari等人。（2012）^49.利用Mann-Kendall检验和Sen的斜率估计，研究了1985-2007年伊朗北部地下水水位年、季节和月波动的时间趋势。^49.各种研究人员报告了全球类似类型的研究，即加拿大，^15.荷兰,^18.科威特,⁴台湾，^23.韩国，^33.中国，^55.孟加拉国，^44.伊朗。^47.在印度，Thakur和Thomas(2011)使用非参数Kendall秩相关检验和参数线性回归检验来检测Sagar地区地下水季节性水位的趋势。^51.在Gujrat进行了类似的研究^37.和奥里萨邦。^38.这些研究的结果一般表明，在地下水位时间序列中，负和正趋势的混合组合。然而，需要为地下水养护和保护实施最佳管理做法。到目前为止，还没有人在印度恒河平原肥沃的冲积含水层进行过这样的研究。因此，本研究利用Hardoi、Lakhimpur、Lucknow和Sitapur四个地区的地下水位数据，利用非参数方法估计地下水位趋势。

材料与方法

研究区域

印度突然平原地区被认为是农业目的大多数肥沃的土地。整个北方邦州落在印度难堡普通地区。北方邦州北北部的尼泊尔在西北，西部的哈里亚纳岛，西南部的Rajasthan，在南北和南部的南部和南部的Bihar上，北斯坦巴山脉。状态在23°52'n和31°28'纬度和77°3'和84°39'°3之间的延伸。研究区的LNAD具有深层粉末土壤的优势，最适合农业生产。研究区区从喜马拉雅山融化的雪/冰川接收大量淡水。这种水负责该地区的地下水补给。在本研究中，在四个地区的地下水位趋势分析中考虑了十三位，即康多，Lakhimpur Kheri，Lucknow和Sitapur。研究区域的位置图如图1所示。

数据

1998-2012年季风前和季风后的地下水位数据集由中央地下水局(CGWB)提供。在使用原始数据前，采用双质量曲线技术对数据进行一致性检验。整个数据集被分为两部分，即季风前和季风后的时间步长。地下水位站的位置细节在表1中示出。

表1：地下水位站的位置细节

曼-肯德尔测验(MK测验)

Mann-Kendall测试^26日,35为非参数检验，不要求数据为正态分布。试验的第二个优点是它对非齐次时间序列突变的敏感性较低。^48.MK测试已被各种研究人员广泛使用，以检测降雨趋势。^30,35,39非参数Mann-Kendall（MK）统计测试已被普遍地用于评估水文时间序列趋势的重要性。该测试要求串行独立的样本数据。^53、54

MK统计，S，被定义为：

X₁, x₂, x_3.....X_N表示n个数据点，其中xj表示数据(时间序列)的timej处的数据点;和xj-xi =Ø

假设数据是独立的，并且相同地分布，方程式中的S统计的均值和方差。（2）由肯德尔（1975）给出^26.AS（Dinpashoh等，2011）。^16.

其中m是捆绑的群体数量，每个都有t_一世与观察。原MK统计量(Z)及相应的单侧检验的p值(p)计算为:

如果p值足够小，这种趋势不大可能是由随机抽样引起的。Z值近似正态分布，当Z值大于1.96(基于正态概率表)时，在显著性水平0.05下呈显著增加趋势，当Z值小于-1.96时呈显著减少趋势。

修改了Mann Kendall测试（MMK测试）

在修改的Mann-Kendall测试中，从数据集中移除所有显着的自相关系数的效果。^19.为此，使用S的修正方差，命名为Var(S)*，如下所示:

GWL的CV值的空间分析

利用1998 - 2012年各站点的平均GWL和CV(%)值编制空间图。最初,空间映射和季风期后准备前季风时期使用逆距离Weightage (IDW)技术和ArcMap 10.4软件如图2所示(a)和(b)。此外,长城航空的地图空间波动的基础上简历(%)值和post-monsoon季节期间前季风时期如图2所示(c)和(d)。

1998-2012年地下水位趋势分析

改良Mann Kendall的结果

在目前的研究中，结果估计分为两部分-前季风和后季风。在季风前季节，13个站点中有7个站点显示负值，其余6个站点显示正值。然而，GWL的量级从-0.108 m/yr (Hardoi Bilgram站)到0.295 m/yr(勒克瑙Malihabad站)。而在季风后季节，13个台站中有4个台站呈负向趋势，其余9个台站呈正向趋势。GWL的大小从-0.228 m/yr(勒克瑙的Bakshi Ka Talab站)到0.234 m/yr(勒克瑙的Malihabad站)。

在季风季节前整个13个地点的Z统计变化从-3.107到2.926。在季风季季节，7个地点显示下降趋势，剩下的6个位置显示出现上升趋势。然而，在其中，Gola和Mohammdi站呈现出显着的下降趋势，Malihabad和Laharpur站分别呈现出显着上升的趋势，分别为5％的意义。在季风季节，4个地点显示下降，剩下9显示出现上升趋势。然而，在其中，Bakshi Ka Talab站呈现出显着的负面趋势，而Malihabad，Laharpur和Mishrikh车站分别呈现出显着的积极趋势，分别为5％的意义。表3总结了MMK测试和森坡的总体结果。

表3：改进的Mann Kendall测试统计（Z）和森坡估计（β）试验的结果，在1998-2012期间季风和季风后季度检验 点击这里查看表格

讨论

季风前和季风后的平均地下水位变化幅度分别为4.29 ~ 8.48和2.84 ~ 6.33。勒克诺地区Malihabad和Bakshi Ka Talab位置在季风前和季风后都有最大的地下水抽采。在季风前和季风后，其变化范围分别为7.79 ~ 8.48和5.76 ~ 6.33。与所有站点相比，南区和西南区被确定为地下水枯竭区。勒克瑙和哈多伊的人口略多，分别为45,88,455人和40,91,380人(人口普查，2011年)，相比于西塔普尔和拉金普尔Kheri地区的人口分别为44,7446万人和40,21,243万人(人口普查，2011年)，勒克瑙和哈多伊的总体需水量更大。^11.上升趋势表明地下水位深度增加，下降趋势表明地下水位深度减少。因此，勒克瑙和西塔普尔的大部分地区都呈现出显著的上升趋势，这意味着由于过度开采地下水，这些地区的地下水位正在下降。

结论

长期地下水波动趋势表明地下水戒断和充电对含水层的水域的影响，这是评估利用的地下水潜力所必需的。在北方邦地区的时序序列数据上进行了改性Mann-Kendall测试，在1998 - 2013年和季风后地下水位和季风后，在莫森地下水位中显着增加了趋势（从地面越来越深的水位深度）在1998 - 2012年，地面水平显示出显着提高季风季度季后遇中的趋势（从地面越来越深）。GWL的幅度在季风前的季风季度季度季度季度和古兰德诺的千兆比克瑙（Malihabad站）各不均不同于-0.228米/年（勒克瑙的Bakshi Ka Talab站）。在季风季后赛期间，到了0.234米/年（Lucknow的Malihabad站）。Locknow和Sitapur的大部分地点显示出显着的上升趋势，这意味着由于在萃取地面水中，地下水表在这些位置处于这些位置。因此，需要最佳的管理策略来保护特定地方的地下水储存。该研究表明，MMK测试是一个适当的工具，以确定地下水位变化的历史趋势。该研究的结果可用于规划和管理国家的水资源，农业和可持续发展。此外，这种发现对于未来的任何战略规划都很重要。

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