关中地区干旱预警与应急水源配置研究

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1、分类号:P64110710-2009029004博士学位论文关中地区干旱预警与应急水源配置研究乔亮导师姓名职称钱会教授申请学位类别博士学科专业名称水文学及水资源论文提交日期2015年10月9日论文答辩日期2015年12月18日学位授予单位长安大学StudyontheDroughtEarlyWarningandUrgentWaterResourcesAllocationinGuanzhongAreaADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：QiaoLia

2、ngSupervisor：Pro.QianHuiChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：2015年12月21日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以

3、任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：2015年12月21日导师签名：2015年12月21日本论文得到水利部公益性行业科研专项项目“渭河中下游干旱预警与应急水源配置（201301084）”的支持，特此致谢！摘要自古以来关中地区就是我国农业最为发达的地区之一，在秦、汉、唐时期更是全国的政治、经济、文化中心，但由于地处半干旱地区，属于资源型缺水区，人均占有水资源量和亩

4、均占有水量分别只有全国平均水平的17.3%和15%。加上本地区蓄水工程较少，调蓄能力差，供水保证率低，干旱缺水严重，旱灾十分频繁，是制约该地区农业生产、阻碍经济发展、困扰人民生活的严重自然灾害。为改变长期以来被动、盲目应对干旱灾害的局面，减少干旱灾害造成的损失，及时消除干旱对社会经济的不良影响，加强干旱预警研究，并据此对干旱的应急水源进行合理配置已成为当务之急。本文在野外调查、资料收集的基础上，采用统计分析、遥感解译、模糊分析等方法研究了关中地区的干旱特征，探索了干旱的遥感监测方法，建立了关中地区干旱预警系统，并

5、制定和计算了不同干旱等级下的供用水方案和缺水量，为应急水源配置奠定了基础，取得下述研究成果：（1）通过对关中地区降水、地表水和地下水的动态变化规律进行研究，总结分析了该地区水资源时空分布特征，对研究区水资源总量和可利用水资源量进行了评价。关中地区气候干燥，水资源时空分布差异较大。从地理分布来看，降水由南向北、由西向东呈递减趋势；地表水以渭河为界，渭河以南显著丰富于渭河以北；地下水水位受地形地貌影响，由南北山前向中部渭河逐渐减小。从时间分布来看，降雨和地表水的年内分布基本一致，降水量的60～75%、地表水径流量的5

6、0—65%集中于汛期（6～9月）4个月，且多年来地表水来水量有衰减的趋势。（2）运用数理统计方法分析了1949年至1995年关中地区的历史干旱资料，计算出关中地区各区县干旱频次，并采用K-means方法对其进行了聚类分析，绘制了关中地区干旱灾害频次分布图。干旱频次分析表明关中地区干旱十分频繁，几乎年年有旱，在统计的47年中，发生的小区干旱达到280次，四季中夏季发生旱灾的比例最高，达到35.8%。干旱发生的空间特点为东西两头极重、中北部次之、中部再次之、中南部最轻。以粮食产量为基础数据，通过引入旱灾累计程度概念，

7、计算了各区县20年来因旱损失程度，反映了各区县抗旱能力的差I异，绘制了关中地区各区县旱灾累计程度分布图，展现了在相似气候条件下，人类活动对于旱灾结果的影响。（3）基于遥感技术的干旱监测具有监测尺度大、时效性强和监测成本低廉的优点，论文采用美国地球观测系统（EOS）中分辨率成像光谱仪（MODIS）500m精度数据，进行关中地区遥感干旱监测研究。结合归一化植被指数（NDVI）和归一化水体指数（NDWI）的优势，应用归一化干旱指数（NDDI）实现了对关中地区2014年伏旱的遥感干旱监测并进行了结果分析。并利用MODIS

8、影像分析结果，获得各区县的受旱面积和受旱程度。（4）论文以模糊可变集理论为基础，建立了关中地区干旱预警系统。该系统综合考虑了关中地区干旱灾害发生频次指标、干旱灾害程度累计指标、连续无雨天数指标和MODIS遥感干旱监测等级指标，通过分析各指标的阈值，构建标准矩阵和可变区间矩阵，实现了不同层次、不同纬度影响因素的标准化考量和综合评估，完成对关中地区的干旱状态评价，并根据评估结