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33000字硕士毕业论文基于地理信息系统和统计概念的地下水深度模拟

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:33000字
论点:地下水,水资源,西吉县
论文概述:

随着气候变化的加剧,生态环境的恶化,社会经济发展等问题的突出,水文问题己与生态环境,土壤学,全球变化,冻土学,社会经济等密切相关,并且解决重大的水文问题需要各学科之间的交

论文正文:

第一章绪论  1.1研究背景及意义水是所有生命体赖以生存和发展的不可替代的重要自然资源,是人体维持基本生命活动的必要物质。地球上水的体积大约有1. 36X10\'W,其中海洋占97. 3%,而地下水约占0.6%⑴。虽然地下水所占比例很少,但是其对人类的生存有着巨大作用。近年来,随着社会经济的快速发展与人口的增长,全球水资源问题矛盾越来越突出。我国面临的水资源问题主要有:水资源供需矛盾十分突出、水环境污染严重、水生态系统退化、极端和突发事件频繁。然而,作为人类生产、生活不可替代的物质基础和生态系统物质循环及能量流动的主要载体,水资源的合理开发利用及与之相关的研究显得十分迫切,尤其是生态环境比较脆弱的西北干旱半干旱地区。我国西北干旱半干旱区深居欧亚大陆腹地,平原降水量一般在160 mm以下,基本上不产生地表径流^,地表植被覆盖率低,下塾面土质疏松,土壤抗蚀性差,水土流失十分严重,黄河流域水土流失面积超过4.6X10 mm。据第一次全国水利普查,我国土壤水力、风力侵蚀总面积达到2.95XlO\'km。因此,近年来,国际上许多国家和地区为了解决水资源缺乏的问题,投入大量的人力财力物力,采取许多获取淡水的方法措施,如深入研究节水和循环用水技术,修建水库和跨流域调水等大型工程(例如我国的南水北调工程),以及海水淡化等⑹。但是像跨流域调水这种大型的工程,需要大量的资金,这对于一些欠发达国家和地区是十分困难的措施。相对比而言,对于降雨稀少的西北干旱半干旱区,地下水则成为居民、农业、工业等用水的最佳选择。地下水是一种宝贵的自然资源。虽然它仅占全球水体的0.6%,但是它对于人类和部分生物体的生存有着重大作用。地下水是Pt存于地面以下岩石裂缝和土壤孔隙中的水。它不仅是自然环境的重要组成部分,参与水循环过程及整个地理环境的形成和发展,而且也是生态环境的重要因素和一种活跃的地质应力和信息载体。同时,由于其水量较稳定,受气候影响较低,污染程度低等优势,可以作为一种可供人类直接开发利用的淡水资源,并在保障城乡居民生活用水、支持社会经济发展和维持生态平衡等方面发挥着重要作用。我国开发利用地下水资源的历史可以追溯到距今约5700年前的仰韶文化的母系氏族公社时期。新中国成立以来,地下水开发利用事业得到迅猛发展。1988年全国有地下水水源地的生产井和自备井约有13. 6万眼;80年代末,北方地下水供水量接近于当地总用水量的1/3; 1993年底,北方地区配套机井有298万眼;2012年底,全国共有地下水取水井9749万眼,地下水水源地1847处。由此可见,地下水已成为人类生活生产的重要水源,特别是在西北干旱半干旱地区。  1.2.国内外研究进展  随着气候变化的加剧,生态环境的恶化,社会经济发展等问题的突出,水文问题己与生态环境,土壤学,全球变化,冻土学,社会经济等密切相关,并且解决重大的水文问题需要各学科之间的交叉结合,水科学已经逐步成为国际上的研究热点。在人类从事开发利用地下水活动的漫长过程中,通过长期实践经验和认识的不断积累,逐渐形成和充实、发展了有关地下水的知识。从公元前7世纪至公元16世纪,人类只限于对现象的直接观察和推测。中国己知最古老的的水井是距今约5700年的浙江余姚河姆渡古文化遗址水井。1856年达西[^通过渗透试验得到著名的达西定律,一举奠定了地下水文学的基础。1863年裘布依^]以达西定律为基础,提出计算潜水流的假设和地下水流向井的稳定流公式。1877年布西奈斯克提出了潜水含水层非稳定流运动的基本微分方程。1886年福希海默提出地下水埋深等势面和流网的概念并绘制成功。19世纪初,有关地下水的研宄得到了初步发展。1923年迈因策尔提出了承压含水层的压缩性和弹性。1935年泰斯利用地下水非稳定流与热传导的相似性,得到地下水流向水井的非稳定流公式即著名的泰斯公式,将地下水定量计算推进了一个新的阶段。  第二章研究区概况  本章主要介绍研究区地理位置、自然地理、社会经济和水文水利概况。葫戸河,古称瓦亭水、陳水,水质微咸。发源于宁夏西吉县与海原县交界处的月亮山南麓,因河床狭窄多曲折,形似葫戸得名。流经宁夏西吉、隆德,甘肃静宁、庄浪、会宁、通渭、秦安、张家川、麦积等县区,全长296. 3kra,流域面积10652. 5km2。本文研究区范围为宁夏西吉县境内葫声河流域(图2-1),面积占西吉县80%以上。葫卢河在西吉县境内流经白城、新营、城郊、城关、夏寨、确河、将台、兴隆、玉桥等9个乡镇,在玉桥乡下范村进入甘肃省静宁县北峡口,最低处位于玉桥乡下范村,海拔1656m,最高处位于西吉县与海原县交界处的月亮山上,海拔2605m。流域面积2586 km2、河长118.3km、河道平均比降2 — 5%,年径流量2. 31X10V,年输沙量1. 370X10、。因河流切割、冲刷侵烛,境内黄土梁崩起伏,大小沟壑密布,纵横交错,地形支离破碎。地表有深厚的黄土层分布,一般为数十米,局部超过百米。黄土沟壑和丘陵呈多阶地地貌,山梁与河谷相通,梁尚与沟壑相连,峡谷与川道相通,山恋、梁崩、梁坡、坡地、梯田、河流、峡谷、岩层沟壑各种地貌形态穿插分布,沟深坡陆,起伏跌宕,峰恋叠嶂?。主要地貌以黄土丘陵为主,次为红层丘陵,二者占研究区总面积的百分之80%以上,山地和堆积地貌占总面积的近20%。黄土丘陵区分布于萌声河周边的广大地区,地貌以黄土梁崩为主,具有“顶圆,坡长,沟深”的特点。其间因海原大地震发育了众多的滑坡重力堆积地貌和堰塞湖。红层丘陵区主要分布于菊戸河以东的区域,以崩梁丘陵为主,梁与河谷相间排列,相对高差不大。地貌细化类型有构造剥烛山区、构造剥烛红层丘陵、剥烛堆积黄土丘陵和剥烛堆积河谷平原.  第三章数据来源及研究方法.............. 203. 1数据来源 .............203.2研究内容、方法与技术路线............. 203. 2.1研究内容............. 203.2.2研宂方法............. 213.2.3技术路线............. 26第四章地下水埋深影响因子分析............. 28 4.1影响因子信息提取............. 284. 2影响因子分析............. 294.2.1定量影响因子的相关性分析............. 294.2.2定性因子的影响程度分析............. 34第五章地下水埋深空间分布建模............. 365.1基于回归分析的地下水埋深建模............. 365.1.1多项式回归建模 .............365. 1.2残差插值............. 455.1.3基于回归分析的地下水埋深建模结果............. 465. 2基于克里金法的地下水埋深建模............. 475.2.1 方法............. 475.2.2讨论与结果............. 485. 3地下水埋深建模结果验证............. 49  结论  本文以宁夏回族自治区西吉县葫芦河流域为研究范围,基于地统计方法与相关分析原理,分析了影响地下水埋深空间分布的相关因子,建立了研究区内地下水埋深模型。主要结论如下:研究区内地下水埋深主要受降水量影响。通过简单相关分析和偏相关分析可知,降水量和地下水埋深简单相关系数为-0. 612,偏相关系数为-0.582,均为所有影响因子中与地下水埋深相关性最大变量。这主要因为葫芦河流域地势高,地下水基本不接受邻区地下水的侧向补给,主要靠降水入渗而形成。因而降水量和蒸发量的大小,直接控制着地下水埋深和地下水资源的丰富程度。由于数据、资料的欠缺,导致工作思路、数据处理不是很严谨。如有部分资料有属性没图件,或者有图件没属性,不能形成有效的数据进行运用;因为没有地下水埋深动态监测数据和地表蒸发数据,论文中时间序列和地表蒸发对地下水埋深的影响并没有考虑进去。没有从机理方面对地下水埋深的空间分布进行探讨由于作者相关专业方面知识的欠缺,对地下水埋深空间分布特征认识也存在许多方面的不足。对于文章上述存在的不足,希望在下一步工作中收集整理更多的相关数据资料,逐步完善空间预报精确性,根据分析得到的地下水空间预报模拟结果,为广大缺水区域和干旱半干旱的地下水资源的开发利用提供依据、方法和途径,并提出合理的对策与管理方案,达到地下水用水预测、沙化治理的目的。  参考文献[1]张元禧,施鑫源.地下水水文学[M].中国水利水电出版社,1998.李常斌.陇西黄土高原祖厉河流域分布式水文模拟研究[D];兰州大学博士学位论文,2006.王根绪,程国栋,徐中民.中国西北干旱区水资源利用及其生态环境问题[J].自然资源学报’ 1999, 14⑵:施雅风.气候变化对西北华北水资源的影响[M].山东科学技术出版社,1996.第一次全国水利普查公报[J].2013李守波.黑河下游地下水波动带地下水时空动态GIS辅助模拟研究[D];兰州大学,2007.朱小燕.石羊河流域地下水时空动态研究[D];兰州大学,2008.郝华.我国城市地下水污染状况与对策研宄[J].水利发展研宄,2004, 3(23-25.刘春蓁.我国内陆河流域水文循环与其生态功能浅析[J].干旱气象,2005, 23(3): 12-16.冯建州,魏军新.西吉县水资源现状、保住对策和措施[J].节水农业,2010,22): 15-16.