基于GIS的宝鸡峡灌区经济用水模式研究

作     者：杨芳 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卫海燕

授予年度：2008年

学科分类：081603[工学-地图制图学与地理信息工程] 082802[工学-农业水土工程] 081802[工学-地球探测与信息技术] 07[理学] 08[工学] 070503[理学-地图学与地理信息系统] 09[农学] 0828[工学-农业工程] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0705[理学-地理学] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：GIS 经济用水 专题制图 宝鸡峡灌区 

摘      要：地理信息系统（GIS）以其强大的空间数据处理分析和地图可视化功能受到了各级政府、管理部门的青睐,目前正广泛应用于土地利用、国土整治、城市规划、交通指挥、水利水电、测绘、环境保护等部门。水资源是农业自然资源中最宝贵的资源之一。近年来,随着水资源的日益紧缺,在干旱和半干旱地区,水资源缺乏成为制约农业发展的最主要因素。灌区经济用水已成为资源缺水型地区的必要战略选择,水资源管理的信息化建设已成为各大灌区的必由之路。 宝鸡峡灌区位于陕西省关中西部,是陕西省目前最大的灌区,也是全国十大灌区之一。因此,对宝鸡峡灌区进行经济用水模式的研究,不但对宝鸡峡灌区的水资源利用具有巨大的实用价值,也对关中乃至整个西北资源型缺水地区的灌区合理有效水资源利用具有参考意义。 农业节水的目的就是科学的利用有限水量去获得最大可能的产量和产值。水资源合理配置的本质,是按照自然规律和经济规律,对流域水循环及其影响水循环的自然与社会诸因素进行多维整体调控。 本课题是在宝鸡峡灌区实地调查,收集整理,拥有大量第一手真实、准确资料的基础上,通过多目标最优化、灰色系统、运筹学、系统理论等大量的数学模型和方法,对宝鸡峡灌区进行了不同降雨典型年供需水量的计算和预测,以及不同灌溉制度和不同灌溉保证率下经济用水优化模型的构建和分析,为制定农业发展战略和节水规划提供了有效依据。并以GIS为技术手段,利用其丰富的图形编辑功能,方便的数据库管理系统和强大的空间数据分析处理功能,根据宝鸡峡灌区的现实水资源条件通过空间叠合分析、相关分析等方法,进行地图的数字化、空间数据拓扑关系的建立、水资源等属性的数据输入、数据库的连接、成果图形的表现、成果图输出等一系列制图程序,绘制出了宝鸡峡灌区经济用水模式的各种专题地图,为宝鸡峡灌区经济用水模式信息化建设提供了基础和保障。最后通过对水权水市场等管理模式的研究,对宝鸡峡灌区经济用水管理模式进行了探讨,以期为灌溉管理宏观决策提供依据。 本文在分析了宝鸡峡灌区已有的用水模式和参考了其它大中型灌区节水灌溉与用水管理的经验与模式的基础上,利用先进的GIS技术和大量的数学建模方法,对宝鸡峡灌区进行了经济用水模式的研究,得到的主要研究结论如下: （1）对宝鸡峡灌区从1991至2005年共15年间的供需水量按分区作了逐月的量化研究,发现用水量有逐渐增长的趋势,其中生活及工业用水增长尤为迅速,而由于灌溉面积减少等原因,农业需水反而有所减少。但因为年际降水量的不平衡和同一年内降水和需水的不均衡,宝鸡峡灌区水资源的供需矛盾依然严峻。 （2）在国家规定的用水总量限制的基础上,以“有多少水,办多少事和“量水而行,以水定发展为指导思想,大胆地提出了适用于整个宝鸡峡灌区的经济用水优化模式。从过去的“粗放型用水转向“集约型用水,充分考虑水资源对自然生态的影响和重要性。 （3）利用多目标最优化、因子权重法等运筹学、规划学数学方法和理论,构建了宝鸡峡灌区经济用水优化模型,并计算得出宝鸡峡灌区理论上的最佳水资源配置,为宝鸡峡灌区合理利用水资源提供了切实可行的理论依据。 （4）利用灰色模型等系统理论对宝鸡峡灌区今后的供需水作了量化预测分析,并构建了可实时更新的预测模型,经检验,模型预测效果较好。 （5）利用GIS强大的图形绘制和分析功能,对宝鸡峡灌区的供需水情况、缺水程度和水资源配置情况等作了专题地图绘制和分析,为灌区经济用水模式提供了直观的指导和GIS专业分析,促进了灌区经济用水的信息化建设。 本课题的研究也是地理信息系统在灌区水资源利用和管理方面的一次尝试和应用,对大中型资源缺水地区的灌区水资源信息化建设有一定推动作用和借鉴意义。