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西北典型干旱区水土资源评价与预测模型的研究

作　者: 孙涛
导　师: 李纪人
学　校: 中国水利水电科学研究院
专　业: 水文学及水资源
关键词: 水土资源开发模型 GIS和遥感地下水土壤盐渍化
分类号: TV213.9
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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引　用: 3次
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内容摘要

我国西北干旱区生态环境脆弱,水土资源开发可能会加剧这种形势。分析干旱区水土资源及其开发利用中存在的主要问题,通过研制相关的模型,加强认识和分析,从而提出相应的建议和策略是十分必要的。本文分析了我国西北干旱区水土资源的特点及其开发利用潜力,对现行水资源开发模式作出客观的解读,指出开发研究相关的水、土资源评价和预测模型可以为干旱区当前生态环境负效应的研究提供有效的技术支撑。本次模型研究包括水土资源开发中涉及的土壤水、地下水及土壤盐渍化三个方面。针对灌区盐渍土改良,在土壤水动力学参数研究的基础上,建立了土壤水均衡和垂向一维运移模型,为建立土壤水地下水耦合的地下水系统模型奠定了坚实基础;建立了基于数量化理论、GIS和遥感技术的耦合土壤水模型的地下水动态模型;在对土壤盐渍化特点、成因机理及驱动因素分析的基础上,建立了干旱区基于GIS平台的一元土壤盐渍化敏感性评价模型和基于遗传神经网络(GABPANN)的二元土壤盐渍化敏感性分析模型,用于区域土壤盐渍化评价和盐渍化因子的灵敏度分析;同时探讨研究和建立了基于遥感信息模型的干旱区土壤盐渍化定量预测模型。本文选取疏勒河流域中下游作为典型研究区,针对移民和水土资源开发,结合流域三大灌区对上述各个模型进行了实例研究和论证。模型结果表明,疏勒河流域洗盐排碱基础上的水土资源开发利用对区域的生态环境有一定程度的不利影响,但是负效应是局部的和暂时的,该区整个绿洲的生态环境呈现不断好转和良性发展的趋势。总体来说,本文所建立的土壤水运移、地下水动态模型和土壤盐渍化评价、预测模型可以用于解决干旱区水土资源开发中的关键问题,能够在一定程度上推广使用。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
正文目录  5-8
图表目录  8-10
第一章绪言  10-28
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 选题依据  12-14
  1.3 典型研究区  14-16
  1.4 研究进展  16-25
    1.4.1 土壤水盐模型研究进展  16-19
    1.4.2 地下水动态模拟模型研究进展  19-22
    1.4.3 土壤盐渍化模型研究进展  22-25
  1.5 研究路线和内容  25-27
  1.6 本章小结  27-28
第二章水土资源及其开发利用  28-39
  2.1 典型区水资源概况  28-29
  2.2 水资源特点及其开发潜力  29-32
    2.2.1 水资源特点  29-31
    2.2.2 水资源开发利用潜力  31-32
  2.3 水资源开发利用模式  32-34
    2.3.1 水资源开发利用中的误区  32-33
    2.3.2 水资源开发利用模式辨析  33-34
  2.4 研究区水土资源开发  34-37
    2.4.1 开发历史  34-35
    2.4.2 移民开发项目  35-36
    2.4.3 研究区潜在生态环境影响  36-37
  2.5 本章小结  37-39
第三章干旱区土壤水盐运动模型研究  39-58
  3.1 水盐运动研究  39-40
  3.2 干旱区灌区洗盐排碱  40-42
    3.2.1 洗盐标准  40-41
    3.2.2 盐分蓄积量及设计排盐量  41
    3.2.3 冲洗定额  41-42
  3.3 土壤水盐均衡模型  42-44
  3.4 垂向一维入渗水盐运移模型  44-49
    3.4.1 垂向一维土壤水运动基本方程  44-45
    3.4.2 垂向一维土壤盐分运移方程  45-46
    3.4.3 模型求解  46-49
  3.5 实例研究  49-56
    3.5.1 研究区洗盐排碱应用  49-50
    3.5.2 研究区土壤水动力学参数获取  50-52
    3.5.3 研究区一维土壤水盐运移模拟  52-56
  3.6 本章小结  56-58
第四章基于遥感和GIS的地下水系统模型  58-91
  4.1 基于遥感和GIS的地下水模型  58-61
  4.2 地下水模型的构建  61-74
    4.2.1 基于数量化理论的水文地质参数研究  62-65
    4.2.2 基于DEM的河渠补给研究  65-68
    4.2.3 基于MODIS的灌溉范围提取研究  68-69
    4.2.4 土壤水地下水耦合数学模型  69-71
    4.2.5 主要源汇项处理  71-73
    4.2.6 总体模型结构  73-74
  4.3 实例研究  74-88
    4.3.1 研究区水文地质条件  74-75
    4.3.2 概念模型和数学模型  75-76
    4.3.3 含水层点参确定  76-80
    4.3.4 边界及源汇项处理  80-85
    4.3.5 模型验证与率定  85-86
    4.3.6 模型运行及结果分析  86-88
  4.4 本章小结  88-91
第五章土壤盐渍化成因机理及其驱动分析  91-99
  5.1 盐渍化定义和特点  91-92
  5.2 盐渍化土壤类型和分级  92-93
  5.3 盐渍化的成因机理  93-94
  5.4 盐渍化驱动因子分析  94-98
  5.5 本章小结  98-99
第六章土壤盐渍化敏感性评价与分析  99-115
  6.1 基于GIS的一元土壤盐渍化敏感性评价模型  99-100
  6.2 基于遗传人工神经网络的二元土壤盐渍化敏感性分析模型  100-105
    6.2.1 人工神经网络和遗传算法原要理  100-103
    6.2.2 面向权重的遗传人工神经网络  103-105
  6.3 实例研究  105-113
    6.3.1 一元土壤盐渍化敏感性评价  105-107
    6.3.2 二元土壤盐渍化敏感性分析  107-113
  6.4 本章小结  113-115
第七章基于遥感信息模型的土壤盐渍化预测探讨  115-125
  7.1 遥感信息模型原理  115-118
  7.2 土壤盐渍化遥感模型的建立  118-120
  7.3 实例研究  120-123
  7.4 本章小结  123-125
第八章研究结论、特色与创新点及展望  125-129
  8.1 主要结论  125-126
  8.2 本文特色与主要创新点  126-128
    8.2.1 本文特色  126-127
    8.2.2 主要创新点  127-128
  8.3 展望  128-129
论文附图、表  129-137
参考文献  137-143
致谢  143-144

西北典型干旱区水土资源评价与预测模型的研究

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