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黄骅市水土资源空间格局及其平衡调控研究

作　者: 申立莹
导　师: 徐东瑞
学　校: 河北师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 水资源土地资源水土平衡空间格局分析土地利用调控
分类号: F301.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

水土资源作为黄骅市社会经济发展的物质基础，因自然及人类经济活动的强力干扰，水土资源矛盾日益突出。如何合理利用水土资源，协调经济与生态效益的关系，已成为研究区未来可持续发展的核心问题。通过研究黄骅市水土资源平衡关系，明确水土资源平衡空间格局和变化机制，计算其小尺度空间水土资源空间匹配关系，为资源合理利用及调控土地利用规划与水资源的矛盾提供科学依据。本文以黄骅市规划年2020年基本下垫面条件为基础，在SWAT模型支持下，用平水年（P=50%）的气象数据作为输入量，模拟规划期末研究区水资源量的空间分布。利用空间抽样方法，在明确种植业结构的基础上，根据FAO P-M模型计算不同水文响应单元农用地各土地利用类型以及各建设用地类型的需水量。通过构建水土资源平衡方程与匹配系数，确定小尺度空间的水土资源空间匹配关系，对黄骅市2020年基本农田、建设用地这两个导致规划期区域水土资源不平衡的主要地类进行空间调控与重构。研究结果如下：（1）通过调查收集相关资料，对黄骅市降水、径流数据进行整理，确定了P=50%平水年为2010年，将其相关的气象数据作为规划年水资源量计算的基础。运用ArcSWAT，以数字高程模型、土地利用规划图、土壤图作为输入的下垫面要素，通过叠置分析来划分水文响应单元。由于黄骅市位于滨平原区，高程差异小，直接对DEM提取的河流与真实流域不相符。本文运用brun-in方法对DEM进行凹陷化处理，重新提取河流，将黄骅市划分50个集水区，再与规划年土地利用图和土壤类型图进行叠加，并进行空间离散化将黄骅市划分为266个水文响应单元。（2）以水文响应单元为基本计算单元，把平水年2010年的气象数据输入到ArcSWAT软件气象组件中，对土地利用规划年2020年产流量进行空间模拟，计算每一水文响应单元相应的产流量，通过汇流分析得出黄骅市规划年水资源量为1.861×108m3。根据水文响应单元产流量绘制了黄骅市水资源量空间分布图。（3）不同土地类型对水资源的需求量具有明显的时空差异，而农用地与建设用地的需水机制又存在很大区别。农用地的需水量主要涉及耕地、园地、林地和草地，由于每一水文响应单元的种植结构可能存在不同的比例，增加了需水量计算的复杂性。考虑到近五年来黄骅市种植结构相对比较稳定，因此，把2012年作物种植结构近似为规划年的种植结构比例。种植业结构的计算选取随机抽样方法，通过空间优化步骤，采用SSSI空间抽样及统计工具来推测规划年地类结构特征，按农用地不同的利用类型分别计算水资源需求量。建设用地各类型的需水量依据“城市给水工程规划规范”及“城市综合用水量标准”进行拟定。2020年生活需水量采用GM（1，1）灰色预测法来确定。在上述的基础上绘制了规划年水资源需求量空间分布图。（4）构建水土资源平衡计算模型，对黄骅市规划年水资源量与不同土地利用方式水资源需求量进行匹配，分别对每个水文响应单元进行模拟计算，并将匹配度计算结果划分为匹配度较优、良好、较差和极差四个级别，编制了规划年水土资源匹配度空间分布图，并对其空间格局分布特征进行了研究。（5）水资源的有限性要求区域土地利用总体规划，应充分考虑水土资源之间的平衡关系，把水资源作为土地规划各地类空间布局的主要约束条件，根据每一水文响应单元水土资源匹配特点及其空间结构特征，将水土资源平衡指标进行优化配置，在水资源的约束下，对规划期基本农田、建设用地进行了空间调控与重构。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 引言  11-17
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-15
    1.2.1 水资源研究现状  12-13
    1.2.2 水土资源平衡研究现状  13-15
  1.3 主要研究内容、方法及技术路线  15-17
    1.3.1 研究内容  15
    1.3.2 研究材料与方法  15-16
    1.3.3 技术路线  16-17
2 黄骅市基本概况  17-22
  2.1 自然环境概况  17-19
    2.1.1 气候  17
    2.1.2 地质地貌  17-18
    2.1.3 水文  18-19
    2.1.4 土壤  19
  2.2 社会经济概况  19-22
    2.2.1 人口状况  19-21
    2.2.2 经济指标  21-22
3 黄骅市水资源量计算  22-36
  3.1 降水资料的搜集与整理  22-25
    3.1.1 降水资料的可靠性和一致性审查  22-23
    3.1.2 资料的代表性审查  23-25
    3.1.3 降水频率的计算  25
  3.2 径流资料的搜集与整理  25-26
  3.3 水资源量计算方法  26-31
    3.3.1 SWAT 方法  27-28
    3.3.2 水文响单元的划分  28-31
  3.4 黄骅市水资源量计算  31-34
    3.4.1 模型输入  31-33
    3.4.2 水资源计算结果  33-34
  3.5 水资源量计算结果验证  34-36
4 黄骅市规划年不同用地类型需水量分析  36-49
  4.1 耕地需水量的确定  36-42
    4.1.1 研究区种植结构的确定  36-38
    4.1.2 作物需水量计算  38-42
  4.2 园地需水量的确定  42-43
  4.3 林地与草地需水量的确定  43-45
    4.3.1 林地需水量的确定  43-44
    4.3.2 草地需水量的确定  44-45
  4.4 建设用地类需水量的确定  45-47
    4.4.1 商服用地需水量  45-46
    4.4.2 工业用地需水量  46
    4.4.3 仓储用地需水量  46
    4.4.4 宅用地及特殊用地需水量  46
    4.4.5 公共用地需水量  46-47
  4.5 生活需水量的确定  47-49
5 水土资源空间格局分析及其平衡调控研究  49-64
  5.1 黄骅市水土资源平衡关系分析  49-52
    5.1.1 水土资源平衡分析及模型建立  49-51
    5.1.2 水土资源平衡计算  51-52
  5.2 规划年水土资源空间匹配度结构特征研究  52-54
  5.3 水资源约束下黄骅市规划期土地利用空间调控与重构  54-64
    5.3.1 水资源约束下 2020 年规划期水土资源平衡空间调控流程  55-56
    5.3.2 水土资源非平衡区土地利用空间调控与重构  56-64
6 结论及创新点  64-66
  6.1 结论  64
  6.2 创新点  64-66
参考文献  66-71
致谢  71-72
硕士学习期间论文情况  72

黄骅市水土资源空间格局及其平衡调控研究

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