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董志塬地下水系统动态及水资源合理利用

作　者: 李文艳
导　师: 李常斌
学　校: 兰州大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 土壤水库地下水库动态 SWAT WEAP 董志塬
分类号: P641.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

以董志塬为研究区,采用时间序列分析方法就该区水文气象要素的变化趋势和周期进行分析；根据水量平衡原理,采用水文模型方法和遥感反演等手段量化台塬区土壤水库动态,采用GIS和地下水动力学方法计算泉水溢出量；根据地区地下水开采量化人类活动对台塬区地下水月、年尺度的影响。在土壤水库和地下水库补排计算的基础上,构建降水、土壤水和地下水之间的“三水”转化关系。并以2010年为基准年,以2015、2020和2030年为规划年,以水资源持续利用和缺水量最小目标,由三种主要影响因素构造八种水资源供应预案,基于WEAP模型模拟和预测董志塬2011～2030年的水资源供需平衡。主要结论如下：(1)过去60年,董志塬地区气温呈上升趋势,上升速率为0.36℃／10a；降水呈下降趋势,下降速率为9.58mm/10a;M-K检验结果表明,气温在整个研究时段呈显著的上升趋势,降水则无显著变化趋势；小波分析结果表明气温年际变化存在33年、9年和4年等三个主周期,年降水量存在3年、13年和8年、20年等四个主周期。(2)董志塬地区降水入渗主要发生在6-9月(雨季,占全年66.88%)；陆表蒸发量发生在4-10月份(植被生长期,占全年93.20%)。董志塬地区降水入渗补给增加速率(1.55%)远低于陆表蒸散发增加速率(19.89%)。董志塬土壤水库动态主要表现为负均衡。其中,5、6月份土壤水分亏缺明显。(3)过去30年,地下水库垂向补给量锐减,2000s较1980s减少34%；开采量递增,2000s较1980s增加了49.38%；两者共同作用,致使该区地下水位连续下降(平均累计下降15.7m)；地下水位下降导致泉水衰减,2000s的泉水溢出量比1980s累计减少36.50%。(4)基于董志塬经济社会发展规划对社会水资源系统水资源供需进行量化,根据董志塬地区影响水资源利用的三个主要因素构造八种供需预案,基于WEAP模型进行模拟,基于供需关系对比确定推荐预案。推荐预案下,各规划年水资源供需矛盾得到较好的缓解,表明所遴选预案对董志塬水资源合理利用具有一定实践意义。研究可为黄土台塬区地下水系统综合研究和水资源合理利用及优化配置提供模式借鉴。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第1章绪论  11-16
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究现状  12-14
    1.2.1 “三水”转换研究现状  12
    1.2.2 地下水动态研究现状  12-13
    1.2.3 基于WEAP的水资源合理利用研究现状  13-14
  1.3 研究内容  14-15
  1.4 技术路线图  15-16
第2章研究区概况  16-23
  2.1 地理位置  16-17
  2.2 气候  17
  2.3 地质地貌  17-18
  2.4 水文地质  18-20
    2.4.1 区域水文地质格局  18-19
    2.4.2 地下水富水性  19-20
    2.4.3 地下水补给与排泄  20
  2.5 土壤植被  20-21
  2.6 河流水系  21
  2.7 社会经济  21-22
  2.8 水资源及利用  22-23
第3章董志塬气温、降水的趋势分析  23-31
  3.1 气温、降水变化趋势  23-25
    3.1.1 气温变化  23-24
    3.1.2 降水变化  24-25
  3.2 气温、降水m-k检验  25-27
    3.2.1 m-k检验原理  25
    3.2.2 m-k检验结果  25-27
  3.3 气温、降水周期分析  27-30
    3.3.1 小波分析原理  27-28
    3.3.2 小波分析结果  28-30
  3.4 小结  30-31
第4章土壤水库动态研究  31-52
  4.1 基于SWAT模型的产流计算  32-40
    4.1.1 SWAT模型简介  32-33
    4.1.2 数据收集  33
    4.1.3 SWAT模型的构建及应用  33
    4.1.4 径流曲线数CN值的确定  33-34
    4.1.5 模型率定和验证  34-40
  4.2 SWAT模型应用：面域入渗补给  40-45
    4.2.1 径流模拟  41-42
    4.2.2 降水入渗补给  42-43
    4.2.3 农灌入渗补给量  43-44
    4.2.4 面域入渗补给总量  44-45
  4.3 陆表蒸散发  45-48
  4.4 土壤水库动态  48-50
    4.4.1 月动态  49-50
    4.4.2 年际年代动态  50
  4.5 小结  50-52
第5章地下水库动态研究  52-65
  5.1 地下水天然储存量  52
  5.2 垂向运移补给量计算  52-56
    5.2.1 土壤水下渗补给量  53-54
    5.2.2 降水局地快速补给量  54-55
    5.2.3 地下水总补给量  55-56
  5.3 地下水排泄量计算  56-62
    5.3.1 泉水溢出量  56-60
    5.3.2 人工开采量  60-61
    5.3.3 地下水排泄总量  61-62
  5.4 深层地下水动态  62-64
    5.4.1 月动态  62-63
    5.4.2 年代际动态  63-64
  5.5 小结  64-65
第6章基于WEAP的董志塬水资源评估  65-84
  6.1 董志塬水资源供需概况  65-70
    6.1.1 供水  65-68
    6.1.2 需水  68-69
    6.1.3 供需平衡  69-70
  6.2 WEAP模型简介  70-71
  6.3 基于WEAP的董志塬水资源评估模型构建  71-73
    6.3.1 空间范围设置  71
    6.3.2 时间跨度设置  71-72
    6.3.3 供水端  72
    6.3.4 需水端  72-73
  6.4 模型运行及率定  73-74
  6.5 董志塬社会经济预测  74-76
    6.5.1 人口及大小牲畜  75
    6.5.2 工业  75
    6.5.3 农业及生态  75-76
  6.6 预案设定  76-78
  6.7 需水预测  78-79
  6.8 供水预测  79
  6.9 模拟结果及分析  79-83
    6.9.1 预案模拟结果分析  80
    6.9.2 推荐预案水资源供需分析  80-83
  6.10 小结  83-84
第7章结论与展望  84-86
  7.1 结论  84-85
  7.2 展望  85-86
参考文献  86-91
在校期间研究成果  91-92
致谢  92

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