奇台绿洲地下水时空变异性研究

论文摘要

地下水资源是干旱、半干旱地区稀缺资源之一,是平原绿洲的生存命脉。随着科学技术的发展,人类活动在地下水循环中起着重大的干扰作用。由于人类过量的开采以及不合理的使用地下水引发了一系列环境恶化问题,如地表生态景观退化、土壤盐渍化、地下水咸化等。本文应用地统计方法,完成对研究区内地下水埋深时空动态模拟及时空变异性的讨论。通过分析地下水埋深的时间变化、空间变化,结合相关分析的方法,分析出影响地下水时空变化的因素,并得到以下结论:(1)奇台绿洲1950年至2005年55年间,地下水呈现出显著的变异性,地下水埋深迅速下降的地区主要是绿洲中部地区和绿洲下部地区,造成这种现象的主要原因是农业的迅速发展加强了对地下水的开采力度。(2)奇台绿洲1950年地下水埋深变异系数为1.87,属于高变异强度。但是随着时间的延长,变异系数逐渐减小,到了2005年变异系数变为0.56,体现为弱变异强度。半变异函数分析结果显示:地下水具有局部空间强相关性,1950年空间自相关距离为0.59km,空间自相关距离随时间呈现波动变化,到2005年变为0.33km。这是由于研究区内地下水埋深早期受结构性因素(如气候、地形、含水层类型等)的影响较大,后期随着开采强度的逐渐加大受到随机性因素(如耕作制度、灌溉措施、开采强度等人为活动)作用较为强烈。利用普通克里格插值方法绘制了地下水埋深空间插值分布图及地下水埋深等值线图,反映出绿洲整体地下水埋深空间上由南向北逐渐变小,时间上整体呈现迅速下降的趋势。研究区内绿洲上部区域地下水埋深多年变幅较小,绿洲中部和绿洲下部地下水埋深多年变化剧烈;整体上看,研究区多年地下水埋深空间分布呈连续性分布。(3)奇台绿洲地下水埋深时空变化受抽水量和泉水量的影响较大。通过相关分析可知,抽水量和地下水埋深相关系数为0.95,表现为强相关性。由于绿洲的农业灌溉较大程度的依赖开采地下水,地下水的补给量远远无法弥补开采量留下的缺口,因此地下水埋深随着开采量的逐年增加直线下降。研究区地下水泉水溢出带虽然在一定程度上环解了地下水埋深不断增加的情况,但是开采量的激增的使得泉水涌水量急剧减少,到2001年多数泉水河已经消失,多口泉水自流井干枯。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 选题背景
• 2 研究背景
• 3 研究目的及意义
• 4 国内外研究进展
• 4.1 国外研究进展
• 4.2 国内研究进展
• 第二章 研究区概况及数据收集
• 1 自然地理概况
• 1.1 地理位置
• 1.2 气象
• 1.3 水文
• 2 地貌概况
• 3 水文地质概况
• 3.1 补给区
• 3.2 径流区
• 3.3 排泄区
• 4 地下水动态变化概况
• 4.1 地下水水位变化情况
• 4.2 水温变化情况
• 4.3 地下水水质变化情况
• 5 数据的来源与数据的收集
• 第三章研究方法与技术路线
• 1 地统计方法介绍
• 1.1 地统计学的理论基础
• 1.2 地统计学研究方法
• 2 相关分析原理
• 3 研究条件
• 3.1 硬件环境
• 3.2 软件环境
• 4 技术路线图
• 第四章 绿洲地下水时空变异性
• 1 地下水时空变化
• 2 经典统计分析
• 3 绿洲地下水的时空变异性分析
• 3.1 数据的预处理
• 3.2 半变异函数的构建
• 3.3 绿洲地下水埋深地统计学分析
• 3.4 绿洲地下水埋深的Moran’s I 系数分析
• 3.5 绿洲地下水埋深克里格插值分析
• 第五章 地下水埋深时空变化的相关分析
• 1 影响地下水时空变化相关性因子的选取
• 2 结果分析
• 第六章 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢