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基于GIS的黄土高原小流域降雨径流调控利用潜力计算及评价

作　者: 牛俊
导　师: 吴普特；赵西宁
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 水土保持与荒漠化防治
关键词: 计算模型计算参数 GIS技术空间分析
分类号: S157
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

降雨径流调控利用是同步缓解黄土高原干旱缺水与水土流失的有效手段。研究降雨径流调控利用潜力对于黄土高原降雨径流合理利用的宏观决策与规划设计具有重要意义。本文以黄土高原典型小流域为例,以可调控利用的降雨地表径流为研究对象,采用已有基础资料收集整理、野外模拟降雨试验、室内数值分析相结合的方法,对小流域降雨径流调控利用潜力进行研究,取得以下主要研究成果:1.通过野外模拟降雨试验,获得了天然草地及地表施用高分子聚合物(聚丙烯酸钠)后的坡面产流产沙规律。试验结果表明,草地坡面平均产流强度与雨强呈正相关关系,与裸地相比,草地具有明显的减流减沙效果。聚丙烯酸钠施用量介于0～2.42 g/m~2时,可延长坡面起流时间,施用量为1.21 g/m~2时,延缓起流效果最明显;施用量介于0～3.31g/m~2时,可减小坡面产流强度,施用量为1.65g/m~2时的减流效果最明显;施用聚丙烯酸钠可减少坡面产沙量,其施用量与减沙效果呈正相关关系;地表施用聚丙烯酸钠后,对坡面产流产沙过程影响不大,对产流产沙强度峰值影响显著。2.在分析黄土高原小流域降雨径流调控利用特征及内涵的基础上,提出了小流域降雨径流调控利用潜力计算模型。依据野外模拟降雨试验及前人研究成果,选取影响坡面产流的植被盖度、耕作及整地方式、坡度等重要因素,通过综合分析,确定出黄土区典型小流域坡耕地、林地、草地、道路四种下垫面类型的降雨径流调控利用潜力计算参数。3.以ArcGIS9.0为技术平台,完成了小流域不同下垫面措施、不同降水频率条件下的降雨径流调控利用潜力分析、预测与评价。结果表明:在现有下垫面措施条件下,50%、75%、95%降水保证率下的降雨径流调控利用潜力分别为31914m~3、27254m~3和21627m~3,现状降雨径流资源开发利用规模远小于其潜力值。小流域内坡耕地全部改为枣园后,降雨径流调控利用潜力相应地发生变化,枣树栽植初期、3年及5年后的下垫面措施下,保证率50%时的降雨径流调控利用潜力分别为28589m~3、26182m~3、25561m~3,75%保证率下为25175m~3、23120m~3、22589m~3,95%保证率下为20894m~3、19263m~3、18843m~3。其中,50%和75%保证率下,流域内地表径流调控利用潜力完全满足枣园补充灌溉量,且有部分水量盈余,95%保证率时缺水较严重,枣树栽植初期、3年及5年后的山地枣园补灌用水量亏缺度分别为32.50%、37.77%和39.12%。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章前言  9-16
  1.1 研究背景、目的及意义  9-10
    1.1.1 背景  9
    1.1.2 研究目的及意义  9-10
  1.2 相关研究进展  10-15
    1.2.1 黄土高原水土流失治理理论的发展  10-11
    1.2.2 降雨径流调控利用研究进展  11-15
  1.3 存在的问题  15-16
第二章研究内容与方法  16-22
  2.1 研究目标  16
  2.2 研究内容  16
    2.2.1 坡面产流产沙规律模拟试验研究  16
    2.2.2 小流域降雨径流调控利用潜力计算及其参数分析  16
    2.2.3 小流域降雨径流调控利用评价  16
  2.3 研究方法与实施方案  16-22
    2.3.1 研究方法  17
    2.3.2 技术路线  17
    2.3.3 实施方案  17-22
第三章模拟降雨条件下不同下垫面产流产沙规律研究  22-31
  3.1 草地产流产沙规律  22-25
    3.1.1 产流强度  22-23
    3.1.2 产沙强度  23
    3.1.3 坡面产流过程模拟  23-25
  3.2 施用SP对坡面产流产沙的影响  25-28
    3.2.1 施用SP对初始产流时间的影响  26
    3.2.2 施用SP对产流强度的影响  26-27
    3.2.3 施用SP对产沙强度的影响  27
    3.2.4 水沙动态过程  27-28
  3.3 小结  28-31
第四章黄土高原小流域降雨径流调控利用潜力计算模型及计算参数确定  31-43
  4.1 黄土高原小流域降雨径流调控利用的特征及内涵  31-33
    4.1.1 黄土高原小流域水文循环特征  31-32
    4.1.2 黄土高原小流域降雨径流调控利用的内涵  32-33
  4.2 黄土高原小流域降雨径流调控利用潜力的概念及计算模型  33
  4.3 降雨径流调控利用潜力计算参数分析  33-42
    4.3.1 具体下垫面类型降雨径流调控利用潜力计算参数的确定  34-38
    4.3.2 降雨径流调控利用潜力计算参数的影响因素分析  38-42
    4.3.3 降雨径流调控利用潜力计算参数取值  42
  4.4 小结  42-43
第五章基于GIS的小流域降雨径流调控利用潜力评价  43-54
  5.1 基于GIS的小流域降雨径流调控利用潜力计算方法  43
  5.2 下垫面分级分类  43-48
    5.2.1 下垫面坡度分级  43-45
    5.2.2 下垫面分类  45-46
    5.2.3 坡度与地类叠加分析  46-48
  5.3 小流域降雨径流调控利用潜力计算及评价  48-52
    5.3.1 小流域降雨径流调控利用潜力计算  48-51
    5.3.2 小流域降雨径流调控利用评价  51-52
  5.4 小结  52-54
第六章结论与展望  54-56
参考文献  56-61
致谢  61-63
作者简介  63

基于GIS的黄土高原小流域降雨径流调控利用潜力计算及评价

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