基于GIS的灌区地下水资源评价系统研究

论文摘要

地下水资源的开发利用为灌区提供了优质、可靠的水源,促进了灌区的可持续发展。但是,由于灌区在地下水资源宏观管理方面缺乏科学合理的规划和有效的监管,致使一些区域出现了地下水位大幅度下降和地下水质污染的问题,这些问题已经影响到了灌区的发展。然而遗憾的是,由于多方面的原因,目前灌区地下水资源评价工作尚未引起足够的重视,使得灌区地下水资源的合理开发利用缺乏强有力的科学指导。随着计算机技术的发展,地下水资源评价已向信息化发展,本文深入分析了灌区地下水资源评价与GIS集成的必要性和可行性,构建了灌区地下水资源评价空间数据库;研究了GIS在水文地质参数的获取、地下水均衡要素的计算、地下水均衡分析、地下水水质评价和地下水开发利用潜力评价方面的应用;并以宝鸡峡灌区为例开发了基于VB + SuperMap Objects的灌区地下水资源评价系统,进行了宝鸡峡灌区地下水资源评价。研究结果表明:GIS作为快速发展的高新技术,在空间信息处理方面具有突出优点,将GIS与灌区地下水资源评价集成,可以实现灌区地下水资源的可视化评价,客观反映灌区地下水资源数量、质量和开发利用潜力的空间变异性。灌区地下水资源评价空间数据库为基于GIS的灌区地下水资源评价提供强有力的数据支持,是基于GIS进行灌区地下水资源评价的前提。借助于GIS和建立的灌区地下水资源评价空间数据库,实现了相关水文地质参数获取和地下水均衡要素计算的空间离散和可视化。开发了基于GIS的灌区地下水资源评价系统,该系统具有地下水资源数量评价、地下水质量评价、地下水开发利用潜力评价的综合功能,能够满足灌区地下水资源评价的需求。通过宝鸡峡灌区地下水资源评价得出,灌区平水年地下水可开采量为2.67亿m3,枯水年地下水资源可开采量为2.34亿m3,特枯水年地下水可开采量为2.07亿m3;2002年灌区地下水水质良好,可作为农田灌溉用水和农村小型供水水源;灌区内武功县北部、乾县南部、兴平市南部为基本采补平衡区,礼泉县南部、兴平市中部和咸阳南部地区为严重超采区,其余区域为弱潜力区。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 地下水资源开发利用与灌区发展
• 1.1.2 灌区所面临的主要地下水问题
• 1.1.3 灌区地下水资源评价的必要性
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.1 地下水资源评价方法
• 1.2.2 GIS 在水资源研究领域的应用
• 1.2.3 GIS 在地下水资源评价中的应用
• 1.2.4 存在的问题与不足
• 1.3 论文主要的研究内容
• 1.3.1 建立灌区地下水资源评价空间数据库
• 1.3.2 研发基于GIS 的灌区地下水资源评价系统
• 1.3.3 基于GIS 的灌区地下水资源评价系统的应用研究
• 1.4 研究方法和技术路线
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 研究的技术路线
• 第二章 灌区地下水资源评价与GIS 集成
• 2.1 地下水资源评价与GIS 集成的概念
• 2.1.1 地理信息系统简介
• 2.1.2 GIS 的基本功能
• 2.1.3 发展趋势
• 2.2 灌区地下水资源评价信息化
• 2.2.1 灌区地下水资源评价信息化的必要性
• 2.2.2 GIS 在灌区地下水资源评价中的作用
• 2.3 灌区地下水资源评价与GIS 的集成
• 2.3.1 地下水资源数量评价与GIS 的集成
• 2.3.2 灌区地下水水质评价与GIS 的集成
• 2.3.3 灌区地下水资源开发利用潜力评价与GIS 的集成
• 第三章 灌区地下水资源评价空间数据库的构建
• 3.1 建库流程
• 3.2 数据准备
• 3.3 专业应用图层的划分
• 3.4 图形数据采集
• 3.4.1 图形扫描
• 3.4.2 图形要素的矢量化
• 3.4.3 图面的检查
• 3.4.4 误差校正
• 3.4.5 图形校正
• 3.4.6 拓扑形成区、建立拓扑关系
• 3.4.7 图层文件的生成
• 3.4.8 投影转换
• 3.5 属性数据采集
• 3.5.1 属性数据表结构
• 3.5.2 属性数据的搜集
• 3.5.3 属性数据的录入
• 3.5.4 属性表数据的核查
• 3.6 数据的集成
• 3.7 空间数据库建库的质量控制
• 3.7.1 建库准备阶段的质量控制要点
• 3.7.2 图形矢量化阶段的质量控制要点
• 3.7.3 图形校正处理
• 3.7.4 拓扑一致性的保证
• 3.7.5 属性库形成阶段的质量控制要点
• 3.7.6 空间数据库形成阶段的质量控制要点
• 第四章 基于GIS 的灌区地下水资源评价系统设计与实现
• 4.1 系统概述
• 4.2 系统分析
• 4.2.1 系统可行性分析
• 4.2.2 用户需求分析
• 4.2.3 数据分析
• 4.2.4 应用系统功能分析
• 4.2.5 系统开发目标分析
• 4.3 系统设计
• 4.3.1 系统设计的基本原则
• 4.3.2 系统基本功能设计
• 4.3.3 系统界面设计
• 4.4 开发环境
• 4.5 系统实现
• 第五章 基于GIS 的灌区地下水均衡要素计算的原理及方法
• 5.1 构建灌区地下水资源评价空间数据库
• 5.2 栅格化方法和空间插值
• 5.2.1 计算分区栅格化
• 5.2.2 降水量空间插值
• 5.3 空间分析
• 5.3.1 栅格代数运算
• 5.3.2 栅格分带统计
• 5.3.3 表面分析
• 5.4 基于GIS 的地下水均衡要素计算
• 5.4.1 均衡区的划分
• 5.4.2 均衡时段的确定
• 5.4.3 均衡要素的分析计算
• 第六章 基于GIS 的灌区地下水资源评价系统应用实例
• 6.1 宝鸡峡灌区概况
• 6.1.1 自然地理
• 6.1.2 地形地貌及水文地质条件
• 6.1.3 灌溉水源
• 6.1.4 水利工程及灌溉用水情况
• 6.1.5 灌区地下水资源开发利用中存在的问题
• 6.2 宝鸡峡灌区地下水资源数量评价
• 6.2.1 评价范围及内容
• 6.2.2 均衡区的划分
• 6.2.3 水文及水文地质参数的确定
• 6.2.4 均衡时段确定
• 6.2.5 均衡要素分析计算
• 6.2.6 地下水水均衡计算
• 6.2.7 地下水资源量计算
• 6.2.8 地下水可开采量计算
• 6.3 灌区地下水水质评价
• 6.3.1 农田灌溉水质评价
• 6.3.2 饮用水水质评价
• 6.4 灌区地下水开发利用潜力评价
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 问题与建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介