基于WAS模型的陕北农牧交错带水资源配置研究

发布时间：2020-11-02 15:37

　　 陕北农牧交错带处于毛乌素沙地与黄土高原的过渡地带,在气候、地貌、植被和产业经济等方面具有明显的过渡性,属于资源性缺水地区。随着社会经济的迅猛发展,人类社会对水资源的需求迅速增长,水资源已成为影响人类社会发展的重要因素,基于二元水循环理论的水资源配置,对解决日渐突出的水资源供需矛盾和实现水资源精细化管理具有重要意义。本文在调查统计陕北农牧交错带的气象、径流、土地利用、供水工程等资料的基础上,构建了基于二元水循环过程的WAS模型,并以1966～2010年的还原径流数据对模型自然水循环过程的模拟结果进行验证,以2015年的实际供水数据对模型社会水循环过程的模拟结果进行验证,根据规划年不同来水频率下需水量和可供水量的预测结果,基于WAS模型进行水资源配置研究。论文取得了以下主要研究成果:(1)陕北农牧交错带WAS模型的构建与验证。根据研究区的行政区划、水资源分区及DEM高程划分出17个计算单元,同时确定了水库与计算单元之间的供水关系。根据4个水文站的还原年径流量验证模型的径流模拟效果,在调参期相关系数和Nash系数的平均值分别为0.91、0.67,在验证期相关系数和Nash系数的平均值分别为0.76,0.54,多年平均径流总量和25%、50%、75%典型频率年径流总量误差率的平均值分别为3.6%、7.1%、12.4%、6.9%;模型对水资源配置总量模拟的误差率为0.4%。结果表明模型对径流过程和水资源配置的模拟具有较好的效果。(2)不同来水频率下的需水量与可供水量预测。采用定额法计算得到2030年交错带在25%、50%和75%来水频率下的总需水量分别为14.60亿m3、18.67亿m3、21.22亿m3。通过WAS模型计算得到在25%、50%和75%来水频率下的本地地表水资源量分别为16.04亿m3、14.95亿m3、12.59亿m3,地下水资源量分别为17.55亿m3、15.34亿m3、13.70亿m3;根据交错带供水工程的建设规划,预测2030年在25%、50%和75%来水频率下外调水可供水量分别为9.19亿m3、8.35亿m3、6.68亿m3,雨水集蓄可供水量分别为1107万 m3、940 万 m3、768 万 m3。(3)基于WAS模型对规划年的水资源进行配置与分析。2030年交错带在25%、50%和75%来水频率下的总供水量分别为13.08亿m3、16.14亿m3、17.62亿m3,总缺水率分别为10.4%、13.6%、17.0%。采用堪培拉指数分析用水量与社会经济发展要素的匹配程度,结果表明用水量与GDP、人口、耕地面积的匹配程度依次降低,并根据模型计算结果对二元水循环转化关系进行了分析。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TV213.4
【部分图文】：

2研究区域概况92研究区域概况2.1自然地理概况陕北农牧交错带地处陕西省最北端，涵盖榆林市北部的1市2区3县（神木市、榆阳区、横山区、府谷县、靖边县、定边县），位于黄河中游，属于黄土高原和毛乌素沙地的交汇地带，地理坐标在东经107°28′~111°15′，北纬36°57′~39°34′。交错带地处陕、甘、宁、蒙、晋五省区交界接壤地带，东与山西以黄河为界，南接陕西延安，西连甘肃、宁夏，北与内蒙古鄂尔多斯相邻，是我国中西部结合地带，地理位置优势明显。地域东西长385km，南北宽263km，总面积为33575km2，占榆林市土地面积的78.0%。交错带的行政区划和水系分布情况如图2-1所示。图2-1陕北农牧交错带行政区划和水系分布Fig.2-1AdministrativeDivisionsandDistributionofWaterSystemsintheANS陕北农牧交错带平均海拔1276m，地势大致从西向东倾斜，西部定边县平均海拔1519m，东部府谷县平均海拔1112m。交错带地貌可分为风沙滩区和黄土丘陵沟壑区两大类。风沙滩区主要位于长城沿线以北、毛乌素沙漠南缘一带，西与宁夏沙区相接，东与窟野河相邻，区域内地形起伏不大，风积沙丘绵延不断，植物稀少，已经沙化的土地达到96.8%；黄土丘陵沟壑区大致位于长城沿线以南，包括榆阳、横山、靖边、定边的南部，神木、府谷的东部，区内沟壑纵横，梁峁起伏，地面破碎，水土流失严重。交错带内的河流分为内流水系与外流水系。内流水系包括神木市西北部的红碱淖水系、定边县北部的盐湖和八里河流域。外流水系为黄河水系，黄河作为陕晋界河，流经府谷县和神木市，其在交错带境内的主要支流包括“三河四川”，“三河”是指窟野河、秃尾河、无定河，其中窟野河和秃尾河是神木市境内的两大河流，无定河发源于定边县，流经定边

2研究区域概况1110%，三县（区）增长总人口为20.53万人。图2-2陕北农牧交错带2006~2015年常住人口变化Fig.2-2TheChangeofResidentPopulationintheANSfrom2006to2015交错带2015年实现生产总值2385.25亿元，各县（区）生产总值见表2-1。第一产业生产总值94.79亿元，占4.0%；第二产业生产总值1571.99亿元，占65.9%，其中工业生产总值在第二产业生产总值中的比例为96.6%；第三产业生产总值718.47亿元，占30.1%。表2-1陕北农牧交错带2015年国内生产总值单位：亿元Tab.2-1GDPoftheANSin2015行政区第一产业第二产业第三产业合计工业建筑业合计榆阳25.07274.9836.01310.99207.04543.10神木11.99548.746.43555.17250.25817.41府谷5.84275.232.14277.37100.55383.76横山14.2560.215.0465.2537.01116.51靖边19.74178.312.48180.7966.31266.84定边17.90181.830.59182.4257.31257.63交错带94.791519.3052.691571.99718.472385.25交错带内能源矿产资源丰富，拥有石油、岩盐、煤炭等重要资源，开发潜力巨大。自1998年榆林市得到国家科委批准发展能源化工基地以来，煤炭、电力、油气、化工等产业已形成相当规模，作为陕北国家级能源化工基地的一部分，能源化工产业已成为交错带经济收入的主要支撑力量。2.4水资源状况2.4.1地表水资源量根据《榆林市水资源综合规划（2018年）》，交错带多年平均地表水资源量14.01亿m3，其中神木市最多，多年平均地表水资源量4.06亿m3，占交错带的28.9%；定边县最少，多年平均地表水资源量1.38亿m3，占交错带的9.8%。交错带非汛期河道内生态流量3.61亿m3，汛期难于控制利用洪水量4.24亿m3，不可利用的地表水资源量为7.85亿m3，可利用地表水资源量为6.22亿m3，各县（区）地表水资源量及其可利用量如图2-3所示。

西安理工大学工程硕士专业学位论文12图2-3陕北农牧交错带地表水资源量与可利用量Fig.2-3SurfaceWaterResourcesandAvailabilityintheANS2.4.2地下水资源量根据《榆林市水资源综合规划（2018年）》，交错带地下水资源总量为14.52亿m3，其中风沙滩区地下水源量为10.37亿m3，山丘区地下水源量为4.14亿m3。地下水资源量以榆阳区所占比例最多，横山区所占比例最少，各县（区）地下水资源量比例如图2-4所示。图2-4陕北农牧交错带各行政区地下水资源量比例Fig.2-4ProportionofGroundwaterResourcesinVariousAdministrativeRegionsintheANS交错带地下水可开采量为3.84亿m3（只计矿化度小于等于2g/L的淡水资源），其中榆阳区可开采量为1.23亿m3，占交错带的32.2%；府谷县可开采量为0.23亿m3，占交错带的6.1%，各县（区）地下资源量及其可开采量如图2-5所示。交错带地下水可开采率为26.4%，其中靖边县和定边县地下水可开采率最大，为29.0%；神木市地表水可开采率最小，为22.3%。
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本文编号：2867233