黑龙江省友谊农场地下水资源评价与可持续利用建议

摘要

鉴于友谊农场地下水开发利用中存在着诸多不合理因素，导致了灌区地下水水位呈区域性下降的形势。国内外针对地下水动态趋势、降落漏斗向纵深发展等诸多问题的相关研究均说明水环境问题正在日益明显。在参阅了大量相关的国内外文献资料之后，在系统分析研究区的自然地理、地形地貌、地质特点、气候水文状以及水文地质条件等诸多因素的基础上，分析研究区水资源情况。
　　(1)在搜集、分析自然地理和地质地貌背景资料的基础上，全面的了解友谊农场的存在环境水文地质问题及地下水的开发利用现状的情况，得到研究区的地质构架，为全面进行地下水资源的评价奠定了基础，对友谊农场地下水资源的开发利用现状，及机电井的建设情况进行综合分析，并且详尽的讨论了地下水超采的原因及其带来的严重后果。
　　(2)农业灌溉区水资源管理的一项重要依据是该区地下水动态变化规律。研究友谊农场灌溉区地下水水位变化特征，利用实测地下水数据(1992-2011)，采用Mann-Kendall分析方法研究地下水埋深序列的趋势突变点，结合水稻面积增长数据进行对比分析，找出地下水动态趋势突变与灌溉面积的响应关系。同时运用标准化降水指数(SPI)方法来分析研究地下水动态趋势变化与降水之间的响应关系。结果表明:受季节性灌溉、人为开采等多种因素的影响，地下水下降趋势具有明显的突变特征且呈现周期性，趋势突变时间在2001-2002、2006-2007年间;地下水水位下降趋势变化受水稻种植与降水影响，主要受水稻种植面积增长的控制。
　　(3)在地下水资源开发利用规划，以2010年为基准年，通过预测2020及2030规划年的供需量，从供需两方面入手，在把握需水量与供水量的基础上，研究水资源是否具有保障能力，能否支撑经济社会的可持续发展。再以井灌农业区为典型区，利用水量平衡原理、统计降尺度和概率统计等研究方法，分析计算现状条件下粮食作物需水量及地下水可开采量，并建立了粮食生产地下水保障程度指标体系。对友谊农场的粮食生产地下水保障程度进行了分析评价结果为提出缓解水资源短缺提出控制水稻面积、通过节水灌溉技术减少灌溉定额和开发地表水等有效措施阐明理论依据。显示友谊农场的农业灌溉具有较大的节水空间节水灌溉及大力开发引用地表水工程，可以在保证研究区供水需求的前提上显著改善区域地下水环境，缓解地下水降落的趋势及产生的后果。
　　(4)在对友谊农场的地下水资源量的研究中，主要是确定地下水资源量、可开采量。针对不同的计算量，结合现有可获得资料情况选用相应合适的计算方法。运用水均衡方法和开采系数法计算水资源量，利用有效的数学方法推导出研究区地下水流动的偏微分方程定解问题的数学模拟模型，并运用在原有理想状态进行强化的情况下推导出数学模拟模型对计算水资源量涉及的参数及结果进行验证，其参数和计算结果量均符合实际条件。结果:地下水资源总量分别为64021.72×104m3/a，可开采量为13276.02×104m3/a。其结果从理论的角度上为友谊农场地下水开发利用的问题提供数据支撑。
　　(5)结合上述计算得到的分析结果，找出水资源短缺的原因并实现地下水及水稻生产可持续发展提出对策建议。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．2．1 理论意义

1．2．2 实践意义

1．3 国内外研究现状综述

1．3．1 地下水位动态趋势评价

1．3．2 水资源保障研究方法

1．3．3 地下水资源量评价

1．4 研究的主要内容和研究方法

2 研究区概况

2．1 地理概况

2．1．1 地理位置

2．2．2 地形地貌

2．2 气象水文

2．2．1 气象特征

2．2．2 水文特征

2．3 区域水文地质条件

2．3．1 地下水的形成与分布

2．3．2 含水岩特征

2．3．3 地下水开发利用条件

3 地下水资源开发利用现状

3．1 机电井建设

3．1．1 机电井发展状况

3．1．2 现状年机电井状况

3．2 地下水开采量

3．2．1 历年地下水开采量

3．2．2 现年地下水开采量

3．3 地下水位开采动态分析

3．3．1 影响地下水动态的主要因素

3．3．2 地下水动态成因类型

3．4 地下水开采产生的环境地质问题

3．4．1 地下水水位下降

3．4．2 地下水水质污染

4 地下水位动态趋势分析

4．1 资料来源

4．2 分析方法

4．2．1 趋势突变分析方法

4．2．2 标准化降水指数

4．3 结果与分析

4．3．1 地下水动态趋势突变分析

4．3．2 水稻灌溉与SPI影响分析

4．4 小结

5 水资源保障能力分析

5．1 水资源保障能力研究

5．1．1 需水量计算与预测

5．1．2 可供水量预测

5．1．3 水资源供需保障能力分析

5．2 灌区农业地下水资源保障能力分析

5．2．1 研究方法

5．2．2 结果分析

5．3 小结

6 地下水资源量的计算与模拟

6．1 水均衡法

6．1．1 平原区地下水资源量计算

6．1．2 山丘区地下水资源量计算

6．1．3 地下水资源总量

6．1．4 地下水开采资源的分析

6．2 地下水数值模拟模型

6．2．1 水文地质模型的概化

6．2．2 数学模拟模型

6．2．3 数学模拟模型的导出

6．2．4 地下水数学模型的验证结果

6．3 小结

7 地下水资源存在问题及建议

7．1 地下水资源存在的主要问题

7．1．1 地下水资源缺乏长远规划

7．1．2 地下水环境监管力不足

7．1．3 地下水监测网密度有待提升

7．1．4 农业节水制度不完善

7．2 地下水资源可持续建议

7．2．1 政府措施

7．2．2 水稻种植方面

7．2．3 工程措施

8 结论及不足

8．1 结论

8．2 不足

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学位论文