灞河流域信息特征提取及水文水质模拟研究

发布时间：2017-07-16 13:21

  本文关键词：灞河流域信息特征提取及水文水质模拟研究

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【摘要】：近年来,快速的工业化、城市化加速了水环境恶化,加之人们治水理念的偏差及对水环境功能的认识不足,各类水环境问题愈演愈烈,城市河流更是面临严重问题。本课题选取典型城市河流灞河流域为研究对象,在把握研究区概况前提下,基于GIS平台以分辨率为90m的SRTM_DEM数据为依托,提取流域地形和水系信息特征。利用ENVI软件,从分辨率为30m的TM影像中提取流域土地利用类型,结合相关资料获取流域土壤类型及降雨数据,建立流域CN值统计表,验证SCS水文模型对灞河流域的适用性。同时,以2014-2015年对灞河流域水质调查数据为基础,应用WASP模型,模拟流域富营养化水质指标氨氮(NH3-N)和溶解氧(DO)的变化,并基于水质现状模拟设定不同类型的情景模拟。最后,综合上述信息提取及水质模拟结果,明确灞河流域地形特征和水质污染分布特征,提出土地规划利用建议和水质改善意见。灞河流域坡度小于25°的地区占流域总面积的87.12%；平坦地面占流域总面积的56.25%,东向坡面积最小,仅占8.43%。统计地形起伏度,小起伏山地占流域总面积的31.98%,且多分布于流域东南部；流域地表粗糙度变化范围为1～1.9。河流水系提取阈值确定为3000,依据河网分布特征将流域分别划分为42个集水区域和9个子流域,子流域面积误差范围为0.07%～0.95%,提取结果精度高。经监督分类,灞河流域土地利用类型分为林地(占27.86%)、草地(占27.41%)、耕地(占24.21%)、城乡居民用地(占12.4%)及水域(占8.12%)5种类型。流域土壤以B类和C类为主。全流域平均水平条件(中等湿润状况)下CN值取值范围为68.88-88.16,结合年内降雨数据,应用SCS模型模拟灞河流域降雨径流,合格率高达80%。将流域河流划分为14个河段进行NH3-N和DO水质模拟分析,各河段DO值全年均高于7.3mg/L,满足水质标准。河段NH3-N值变化各异,上游河段在丰水期无法满足Ⅱ类和Ⅲ类水水质指标：中游第10河段NH3-N值全年高于0.5mg/L,不达标；下游第12河段枯水期部分时段NH3-N值高达5.6mg/L。以灞河水质达标为目的,基于模拟结果,设定了污染负荷消减、边界条件改变和水文条件优化三种情景模拟。综合上述研究结果,分析流域不同地形土地利用方向及不同河段污染特征,提出相应的建议和意见,为灞河流域水土资源管理提供依据,并为灞河流域水资源数字化管理方法的研究奠定基础。
【关键词】：灞河流域 流域信息特征 SCS WASP
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 符号说明8-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 研究背景与意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 流域信息特征提取研究现状13-14
• 1.2.2 SCS模型研究现状14-16
• 1.2.3 WASP模型研究现状16-17
• 1.3 技术路线与研究内容17-20
• 1.3.1 技术路线17-19
• 1.3.2 研究内容19-20
• 2 研究基础20-28
• 2.1 灞河流域基本概况20-22
• 2.2 灞河水文水质特征22-23
• 2.3 研究方法23-28
• 2.3.1 3S技术应用23-24
• 2.3.2 水文预测方法24-25
• 2.3.3 水质模拟方法25-28
• 3 流域信息特征提取分析28-40
• 3.1 流域地形信息提取分析28-34
• 3.1.1 微观地形因子29-31
• 3.1.2 宏观地形因子31-34
• 3.2 流域水系信息提取分析34-39
• 3.2.1 无洼地DEM生成34
• 3.2.2 汇流累积量计算34
• 3.2.3 水流长度计算34-35
• 3.2.4 河网提取35-37
• 3.2.5 流域分割37-39
• 3.3 本章小结39-40
• 4 流域水文模拟与分析40-46
• 4.1 SCS模型建立40-44
• 4.1.1 土壤湿润程度40-41
• 4.1.2 土壤类型41
• 4.1.3 土地利用类型41-42
• 4.1.4 灞河各子流域CN值42-44
• 4.2 水文模拟验证与分析44-45
• 4.3 本章小结45-46
• 5 流域水质模拟与分析46-64
• 5.1 现状模拟与分析46-59
• 5.1.1 条件假设46
• 5.1.2 污染负荷分析46-48
• 5.1.3 河流空间概化48-52
• 5.1.4 现状监测52-53
• 5.1.5 模型建立与运行53-55
• 5.1.6 模拟结果输出与分析55-59
• 5.2 情景模拟与分析59-62
• 5.2.1 情景一 污染负荷消减59-61
• 5.2.2 情景二 边界条件改变61
• 5.2.3 情景三 水文条件优化61-62
• 5.3 本章小结62-64
• 6 结论、创新点与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 创新点65
• 6.3 展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-74
• 攻读学位期间发表的学术论文目录74
• 攻读硕士期间参与项目74-75

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本文编号：548877