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济南市城市扩展对地下水补给的影响研究

作　者: 高守英
导　师: 吴泉源
学　校: 山东师范大学
专　业: 自然地理学
关键词: 济南市城市扩展地卜水补给降水入渗系数 3s技术
分类号: P641.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 293次
引　用: 6次
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内容摘要

济南市是以泉水著称的国家级历史文化名城，泉水的动态变化对济南市的社会经济、环境有着重大的影响。近20年来，泉水的喷涌量、喷涌时间不断减少，究其原因是多方面的。许多学者、研究机构从不同角度对济南市的泉水进行了科学的研究，特别在济南市地下水补给方面，并提出城市扩展对地下水补给量具有影响。本文就是在前人研究的基础上，利用了3S技术，从空间角度分析了城市扩展导致下垫面变化，从而引起地下水补给量的减少。研究结果表明，城市扩展是导致地下水补给量减少的主要原因之一，研究结果验证前人的科学观点。研究范围：济南市区与长清县界为西边界，南以长城岭地表分水岭为界，东界到东坞断裂，北部以石炭、二叠系和火成岩交界处为北界，整个研究区范围位于济南泉域区内，面积大约为1003.5km~2。研究方法：本次工作在前人研究的基础上，以水文学、水文地质学理沦为依据，通过收集国内外有关资料和研究区有关研究成果，科学地论证了地下水补给量与下垫面之间的关系。并以此为理论依据和分类指标，利用先进的3S技术，在MAPINFO、ARCVIFW、ERDAS等软件支持下，提取研究区不同时期的空间信息，将空间信息转化为水文信息，根据研究区三水转化关系，分三部分计算研究区地下水补给减少量：降水入渗补给减少量、水体渗漏补给减少量、灌溉回灌水补给减少量，得出城市扩展对研究区地下水补给的影响情况。主要研究成果： 1、借鉴前人的理论成果及试验数据，结合研究区下垫面的实际情况，采用变参系数法，比较合理的确定了不同下垫面的入渗系数。 2、通过分析计算，验证了城市扩展对地下水补给量有很大影响的科学判断。 3．研究结果表明，自1995年至2000年期间，由于城市扩展导致正常年份每年减少地下水补给：1995—1998年减少231.9万m~3；1998—2000年减少288.4万m~3。 4．从土地利用类型变化分析城市扩展，耕地的城市化是影响地下水补给量减少的主要因素，其次是草地。由此可见，城市扩展应尽可能避免占用耕地。绿化是增加地下水补给量的有效方法。 5．从空间角度分析城市扩展，城市扩展速度与地形地貌关系密切。平原、丘陵地区的城市扩展速度是占主要地位，因而平原、丘陵地区的降水入渗减少量最大。因此，平原、丘陵地区的城市化又是导致地下水补给量减少的主要原因。 6、借用3S技术，从不同时间、不同角度分析城市扩展的发展变化规律是一项十分有效地技术手段。同样，地下水的补给涉及到地貌、土地利用、降水量等各项要素，反映这些要素的数据量十分大，传统的研究方法很难做到同步、准确、及时。本项研究仅用了3个时相的遥感图像，便可以准确的提取不同时期的下垫面信息。 7、试验观测到的数据是本文写作的基础，没有前人的研究成果、试验数据，便不可能合理准确的获得本次研究成果。因此，传统的研究手段也是不可缺少的，只有将传统的研究方法与现代技术融合在一起，才能有效地提高研究水平。

全文目录

中文摘要  5-6
英文摘要  6-8
1 序言  8-11
  1.1 研究工作的背景及意义  8-9
    1.1.1 研究工作的背景  8-9
    1.1.2 研究工作的意义  9
  1.2 研究现状  9-11
    1.2.1 国内外研究现状  9-10
    1.2.2 项目研究现状  10-11
2 研究区概况  11-13
  2.1 研究区范围的界定  11
  2.2 自然环境条件  11-13
    2.2.1 地形地貌  11-12
    2.2.2 地层、构造  12
    2.2.3 气象、水文  12-13
  2.3 社会经济条件  13
3 研究内容与方法  13-14
  3.1 研究内容  13
  3.2 研究方法  13-14
4 影响降水入渗的因素分析及降水入渗系数获得方法确定  14-18
  4.1 研究区三水转换  14
  4.2 影响降水入渗的因素分析  14-17
    4.2.1 气候影响降水入渗  15
    4.2.2 植被影响降水入渗  15
    4.2.3 坡度影响降水入渗  15-16
    4.2.4 坡向影响降水入渗  16-17
    4.2.5 地层影响降水入渗  17
  4.3 研究区降水系数获得方法确定  17-18
5 城市扩展对下垫面影响的空间信息提取  18-26
  5.1 资料收集  18
  5.2 图形处理及信息提取  18-19
    5.2.1 地形图配准  18-19
    5.2.2 其他数据的标准化  19
    5.2.3 非遥感信息提取  19
  5.3 遥感数字图像处理和信息提取  19-25
    5.3.1 遥感数字图像的几何校正  20
    5.3.2 遥感数字图像增强处理和建立解译标志  20-25
  5.4 研究区遥感解译结果分析  25-26
    5.4.1 1995年遥感解译结果分析  25
    5.4.2 1998年遥感解译结果分析  25
    5.4.3 2000年遥感解译结果分析  25-26
6 研究区下垫面类型划分及确定其降水入渗系数  26-31
  6.1 DTM模型分析  26-28
    6.1.1 研究区地形专题图分析  27-28
  6.2 研究区VirtualGis proiect分析  28
  6.3 研究区降水入渗下垫面类型划分  28-29
    6.3.1 研究区地貌类型划分  28
    6.3.2 研究区降水入渗下垫面类型划分  28-29
  6.4 确定研究区下垫面降水入渗系数  29-31
    6.4.1 研究区降水专题图处理  29
    6.4.2 确定研究区平均降水入渗系数  29-30
    6.4.3 确定研究区下垫面降水入渗系数  30-31
  6.5 下垫面降水入渗系数验证  31
7 研究区土地利用动态变化分析  31-35
  7.1 研究区土地利用类型面积变化分析  31-33
    7.1.1 1995-1998年土地利用类型面积变化分析  31-32
    7.1.2 1998-2000年土地利用类型面积变化分析  32-33
  7.2 土地利用方式转移矩阵分析  33-34
    7.2.1 1995-1998年土地利用方式转移矩阵  33
    7.2.2 1998-2000年土地利用方式转移矩阵  33-34
    7.2.3 平均降水入渗系数下的土地利用方式转移矩阵分析  34
  7.3 城市扩展的空间变异分析  34-35
8 城市扩展对地下水补给的影响分析  35-38
  8.1 计算城市扩展使降雨入渗补给减少量  35-36
  8.2 计算城市扩展使田间回灌补给减少量  36
  8.3 计算城市扩展使水体补给减少量  36-37
  8.4 城市扩展对地下水补给量的影响分析  37-38
9 结论  38-40
参考文献  40-42
附表  42-50
附图  50-51
发表论文  51-52
致谢  52

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