基于开采总量及水位控制的灌区地下水协同管理模式研究

发布时间：2017-08-28 18:40

  本文关键词：基于开采总量及水位控制的灌区地下水协同管理模式研究

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【摘要】：地下水是北方大型灌区的重要供水水源,其合理开发利用对当地社会经济发展及生态环境维护具有重要的支撑作用。近年来,受气候变化及人类活动因素的综合影响,北方灌区水资源供需矛盾日渐突出,农灌活动对地下水的依赖程度不断增强,一些灌区地下水采补失衡导致地下水位大幅度下降,由此引发了一系列农田生态环境问题,直接影响灌区水资源的高效安全利用和可持续发展,因此,研究基于开采总量与地下水位“双重控制”的地下水协同管理模式,对灌区实行最严格水资源管理制度,促进水资源的高效安全利用具有重要的科学意义和应用价值。本文在归纳、总结前人研究工作的基础上,以陕西省泾惠渠灌区为研究对象,运用定性分析与定量研究相结合的方法,研究了基于开采总量及水位控制的灌区地下水协同管理模式,主要研究结论如下:(1)从地下水系统的组成、功能和结构角度出发对灌区地下水系统进行概化,分析了其各功能属性之间的内在联系;近30年来灌区地下水补排关系发生变化,表现为降水入渗和渠系渗漏补给减少,人工开采量增加;地下水埋深年内变化由“两峰一谷”过渡为“波谷”型,再转变为“阶段性下降”型动态特征,年际变化呈持续下降趋势;运用主成分分析法筛选得到了灌区地下水埋深变化的自然驱动因子和人为主控因素。(2)基于水量均衡原理,分析了地下水均衡状态与水位变化、开采总量与地下水位之间的内在关系;根据“动静结合”的地下水位管理思想,辨析了适宜埋深状态、预警埋深状态和危急埋深状态的概念及内涵,并对地下水协同管理目标进行了探讨;构建了以前期地下水开发利用程度评价和后期监督考核为主的地下水协同管理指标体系,提出了灌区地下水协同管理模式流程。(3)构建了灌区地下水均衡模型,以各水文地质分区为计算单元,进行了地下水开发利用程度评价,结果表明近10年来灌区地下水处于一般超采状态,多年平均超采量为1759.91万m3/a,开采系数为1.10;各分区中,IB区为有潜力区,IIB区为采补平衡区,IA、IIA、IIC及IIIB区均为一般超采区,IV区为严重超采区。(4)根据控制性关键地下水埋深的内涵,运用定性分析结合定量研究方法确定了灌区各分区的合理地下水埋深范围,全灌区平均合理地下水埋深上限阈值为2.51m,预警值为6.54m,下限阈值为17.83m,合理地下水埋深区间与潜水埋深变化规律类似,即由西北向东南呈逐渐减小趋势,且在灌区中部呈高水位区。(5)拟定未来十年灌区地下水埋深回升至合理埋深区间范围,以控制性地下水埋深为管理依据计算各分区年均地下水埋深管理变幅指标,以多变量时间序列模型为技术手段,综合考虑现状基准年(2010年)灌区供水能力及节水灌溉水平,通过试算法确定了翌年丰、平、枯三种降水情景下的地下水协同管理方案;有针对性地提出灌区地下水管理策略及相关保障性措施。
【关键词】：开采总量 合理埋深 控制管理 CAR模型 泾惠渠灌区
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641.8
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 选题背景及研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及进展13-19
• 1.2.1 灌区地下水循环特征研究13-15
• 1.2.2 地下水开采总量控制研究15-17
• 1.2.3 地下水水位控制研究17-18
• 1.2.4 地下水开采总量与水位双控研究18-19
• 1.3 研究中存在的主要问题19
• 1.4 主要研究内容19-20
• 1.5 研究方法及技术路线20-22
• 1.5.1 研究方法20-21
• 1.5.2 技术路线21-22
• 第二章 研究区概况22-27
• 2.1 自然地理概况22-24
• 2.1.1 地理位置22-23
• 2.1.2 水文气象23
• 2.1.3 地质条件23-24
• 2.2 社会经济概况24
• 2.3 渠井结合灌溉发展历程24-25
• 2.4 灌区高效安全用水面临的问题25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 灌区地下水系统及循环特征分析27-37
• 3.1 灌区地下水系统27-30
• 3.1.1 地下水系统的概化27-28
• 3.1.2 地下水系统的组成28-29
• 3.1.3 地下水系统的功能29-30
• 3.2 地下水循环要素变化特征30-31
• 3.2.1 人类活动对灌区水循环的影响30
• 3.2.2 地下水补给量的变化30-31
• 3.2.3 地下水排泄量的变化31
• 3.3 地下水埋深动态及其主控因素分析31-36
• 3.3.1 地下水埋深年内动态特征31-33
• 3.3.2 地下水埋深年际动态特征33-34
• 3.3.3 地下水埋深动态主控因素分析34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 灌区开采总量与地下水位协同管理技术37-49
• 4.1 地下水协同管理基本概念37-40
• 4.1.1 均衡状态与水位变化37-38
• 4.1.2 开采总量与地下水位38
• 4.1.3 控制性地下水埋深状态38-39
• 4.1.4 地下水协同管理目标39-40
• 4.2 灌区地下水协同管理指标40-44
• 4.2.1 开发利用程度评价指标41
• 4.2.2 监督性考核指标41-42
• 4.2.3 指标取用原则42-44
• 4.3 开采总量与地下水位协同机制44-47
• 4.3.1 水均衡法44-45
• 4.3.2 解析法45-46
• 4.3.3 数值法46
• 4.3.4 随机模型法46-47
• 4.4 灌区地下水协同管理流程47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 灌区地下水协同管理方案研究49-73
• 5.1 灌区地下水开发利用程度评价49-56
• 5.1.1 均衡区划分及均衡方程49-50
• 5.1.2 地下水均衡补排量计算50-53
• 5.1.3 均衡分析及开发利用程度评价53-56
• 5.2 灌区控制性关键地下水埋深确定56-62
• 5.2.1 合理地下水埋深上限阈值56-57
• 5.2.2 合理地下水埋深预警值57-61
• 5.2.3 合理地下水埋深下限阈值61-62
• 5.3 基于时序理论的水量水位协同技术62-67
• 5.3.1 CAR模型基本原理62-65
• 5.3.2 水量水位协同关系65-66
• 5.3.3 模型适用性评定66-67
• 5.4 开采总量与地下水位协同管理方案67-71
• 5.4.1 降水典型年的确定67-68
• 5.4.2 地下水协同管理方案的确定68-71
• 5.5 本章小结71-73
• 第六章 灌区地下水管理策略及保障性措施73-76
• 6.1 地下水可持续利用管理策略73-74
• 6.2 地下水协同管理保障性措施74-75
• 6.3 本章小结75-76
• 第七章 结论与讨论76-78
• 7.1 结论76-77
• 7.2 讨论77-78
• 参考文献78-83
• 致谢83-84
• 作者简介84

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本文编号：748915