GIS支持下的丘陵山地区耕地水约束状态量化及应用研究——以重庆市黎香溪流域为例

摘要

在耕地的利用过程中，水资源的总量和利用效率是关系到农业生产有收无收、收成好坏的关键因素。西南丘陵山地区降水充足，水资源总量大，然而长期以来受旱灾威胁严重，复杂的地形是影响耕地用水的重要因素。针对丘陵山地区地形对水资源的初次分配和再分配的约束，文章根据丘陵山地区耕地土壤水循环机理，分析了在耕地水资源初次分配中，地形对土壤水循环的土壤水分蒸发、土壤蓄水以及土壤水分表层壤中流三个环节的影响。在此基础上，提出了一种基于地形的耕地灌溉成本计算方法，以此来分析地形对灌溉用水获取能力的约束作用。综合上述影响因子，选择重庆市黎香溪流域为研究区，收集了DEM、土地利用现状数据、土壤数据、水文资料，建立土壤水循环机理与地形特征结合的层次评价模型，在GIS技术支持下对各约束因子进行提取，通过多因素加权法对丘陵山地区耕地用水约束状态进行综合评价，并根据用水约束状态采用象限法和多维加权贴近度法分析了耕地的高标准基本农田建设时序。主要研究结果如下：
　　（1）将约束状态分为轻度、一般、较重、严重、极重5个等级。流域内耕地受轻度约束的比例极低，仅占耕地总面积的0.47％；约束等级为一般和较重的耕地比例占总耕地面积的79.26%，可进行积极的农业开发建设耕地资源较为充足，但面对极端干旱天气时受威胁程度很高；严重约束和极重约束的耕地占比分别为13.55%和6.72%。
　　（2）通过1170个样本的抽样调查，结果总体正确率为78%，正确率随着约束等级的降低而降低，从极重到轻度正确率分别为85.00%、81.67%、78.33%、75.00%和68.33%.
　　（3）研究区有灌溉条件的耕地比例较高，占耕地总量的88.23%，无灌溉条件耕地为52.62km2；从空间分布来看，约束条件较轻的耕地分布于临近水源区域，但它的逆命题并不成立。在灌溉成本的限制下，灌溉区域实际可灌溉面积缩减29%，44.35km2的耕地受地形作用无法得到有效灌溉。
　　（4）研究区可积极开发的耕地面积较大，通过对高标准基本农田建设的时空布局的分析发现，可开发建设的耕地面积76.16 km2；其中优先建设区8个，面积54.95km2。采用多维加权贴近度法对8个优先建设区进行优选排序，其优先顺序为：龙潭镇片区、蔺市镇北部片区、同乐乡片区、蔺市镇南部片区、大顺乡南部片区、乾丰乡片区、增福乡片区、大顺乡北部。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 文献综述

1.4 研究内容及方法

第2章 评价体系的构建及权重确定

2.1 耕地水循环原理

2.2 丘陵山地区耕地水循环特征

2.3 指标选择

2.4 评价指标体系的构建

2.5 指标的标准化方法

2.6 权重配置

第3章 研究区概况与数据预处理

3.1 研究区概况

3.2 资料收集

3.3 数据预处理

第4章 耕地水约束的自然条件分析

4.1 土壤持水能力

4.2 表层壤中流

4.3 土壤水蒸发

4.4 自然约束因子评价

第5章 耕地的灌溉条件评价

5.1 灌水定额值的确定

5.2 灌水定额的限值设置

5.3 灌溉范围的确定

5.4 灌溉成本的计算

5.5 灌溉条件的评价

第6章 耕地水约束状态的综合评价

6.1 综合评价

6.2 评价精度分析

6.3 评价结果分析

第7章 应用研究——高标准基本农田建设的时空布局

7.1 高标准基本农田的建设条件分析

7.2 耕地用水约束状态在高标准基本农田建设工程中的应用

7.3 基于水约束的建设时序

第8章 结论与讨论

8.1 结论

8.2 讨论

参考文献

致谢

在校期间发表的论文及参加的课题