基于GIS和Matlab技术的民勤绿洲地下水时空变化及预测研究
绿洲不同尺度地下水时空动态变化特征及成因分析
Ｓ ｃ ｅ ｉ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｕ ｒ ｕ ｍ ｑ ｉ ８ ３ ０ ０ ４ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；４ ． Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ Ｏ ａ ｓ ｉ ｓ Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｏ Ｍｉ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｒ ｆ ｏ
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水位变化受人 口因素影响深 ， 乡级尺度受耕地面积因素影响更大。乡级尺度 中， 西 一东方 向农业发 展历史长 的乡镇地下水埋深早期下降快 ， 后期逐渐趋缓。而早期 以畜牧业发展为 主的地区则 反之。南—北 方 向， 地下
民勤绿洲地下水埋深影响因素分析及其变化趋势预测
第２期
中 国 水 土 保 持 科 学
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ｏ ｆ Ｓｏ ｉ ｌ ａ ｎｄ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｃ０ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ０ ｎ
Ｖ０ Ｉ ． １ １ ＮＯ ． ２ Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ３
２ ０１ ３年 ４月
民勤 绿 洲 地 下 水 埋 深 影 响 因素分 析 及 其变 化趋 势预 测
下水埋深呈下降趋势 。
关键词 ： 地 下水 埋 深 ； 影 响 因素 ；预 测 ；民勤 绿 洲
中图 分 类 号 ：￥ ２ ７ ３ ． ４ 文 献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ２ — ３ ０ ０ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ４ ５ — ０ ６
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｕｎ ｄｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕｎ ｄ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｄ ｅ ｐｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ
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进行预测 ， 可 为 绿 洲 地 下 水 资 源 合 理 开 发 和 利 用 提 供 科 学 依 据 。利 用 相 关 性 分 析 法 ， 找 出与 民 勤 绿 洲 地 下 水 埋 深
观 测 值 相关 性 较 好 的 影 响 因 素 ， 然 后 运 用 主 成 分 线 性 回归 法 确 定 地 下 水 埋 深 观 测 值 与 其 主 要 影 响 因 素 的 定 量 关 系， 并 利 用 灰 色 预 测 法 对 影 响绿 洲 地 下 水 埋 深 变化 的 主 要 因 素 （ 包括人 Ｉ Ｓ ｌ 、 粮食产 量和上游来水 量 ） 及 地 下 水 埋 深 进 行 趋 势 预 测 。结 果 表 明 ： 民勤 绿 洲 的 人 口 、 粮食 产量 、 上 游来水量 、 Ｇ Ｄ Ｐ 、 蒸 发 量 和 大 牲 畜 存 栏 量 与 地 下 水 位 变 化 密切相关 ； 人Ｅ ｌ 和粮 食 产量 的增 加会 导 致 地 下 水 埋 深 的下 降 ， 且 人 口增 加 对 地 下 水 埋 深 的 影 响远 大 于 粮 食 产 量 增 加对地下水埋深的影响 ； 未 来 ６年 中 ， 民勤 绿 洲 人 口 和粮 食 产 量 总 体 呈 增 长 趋 势 ， 上游来水量 呈逐年减 少趋势 ， 地
生态调水对民勤盆地地下水位变化的影响分析
生态调水对民勤盆地地下水位变化的影响分析
王晓军
【期刊名称】《皮革制作与环保科技》
【年(卷),期】2024(5)8
【摘要】民勤绿洲是河西走廊石羊河流域下游将巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠分割的一块绿洲,对于这两大沙漠的合拢有着极其重要的意义,也对河西走廊的生态保障有着不凡的作用。
本文基于GIS平台,利用石羊河流域智慧水资源管理平台采集的数据,分析了民勤盆地地下水位年内、年际变化特征和地下水位埋深的空间分布规律。
结果表明,近5年内民勤盆地地下水位年内变化波动较大,年际变化相对平稳,处于回升状态,平均回升0.33 m。
当地管理部门应继续合理规划水资源配比,以实现水资源的可持续发展。
【总页数】4页(P176-179)
【作者】王晓军
【作者单位】甘肃省水利厅石羊河流域水资源利用中心
【正文语种】中文
【中图分类】TS5
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4.塔
里木河下游生态输水工程对地下水位变化的影响分析5.民勤绿洲现状土地利用模式影响下地下水位时空变化的预测
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基于MODIS植被指数的民勤绿洲演变分析
等 。本 文 中 的 民 勤 县 土 地 利 用 图 来 源 于 国家 自然 科 学 基 金 委 员 “ 国 西 部 环 境 与 生 态 科 学 数 据 中 中
心” 。重新分 类后 的土 地类 型主要 包括 耕地 、林 地 、草地 、沙漠 戈壁 等 （ ２ 。 图 ）
（ ） 始 １： ０ 土 地 利 用 分 类 图 ａ原 １刀
民 勤 县及 民勤 绿 洲 示 意
作 者 简介 ：王 锦 （９ ５ ） １８ 一 ，女 ，陕 西 人 ，硕 士 生 ，主要 从 事遥 感 生 态 监 测 技 术 研 究 。Ｅ ｍａｌ ａｇ ｉ． ｒｅ＠ｔ３ｃｉ － ｉ：ｗ ｎ ．ｎｍａｖｌ ６ ． ｎ ｊ ｏ
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图１ 收 稿 日期 ：２ １～ ９ １ ０００— ６
摘 要 ：植 被 指数 作 为 反 映 地 表 植 被 状 况 的一 个 重 要 指 示 因 子 ，在遥 感 监 测 大 范 围 土 地 利 用 和 土地 覆 盖 变 化 及 生 态 演 变 方 面 具 有重 要 作 用 。本 文 基 于 中 分 辨率 成 像 光 谱 仪 的 植被 指数 产 品 ，采 用 变 化 矢 量 分 析 法 ，对 比分 析 了 甘 肃
文章 编 号 ：６ ２ ３ ３ （ ００ ０ — ２ ６ ０ １７ — ０ １２ １ ）４ ０ ６ — ５
基于GIS的地下水水文学与环境敏感性研究
基于GIS的地下水水文学与环境敏感性研究地下水是地球重要的自然资源之一，具有广泛的应用领域。
为了科学管理和保护地下水资源，研究人员使用地理信息系统（GIS）技术来进行地下水水文学与环境敏感性研究。
本文将就基于GIS的地下水水文学及环境敏感性研究进行探讨。
首先，地下水水文学研究是基于GIS的关键领域之一。
水文学是研究水的循环和分布规律的学科，而地下水水文学则着重研究地下水资源的分布、利用和保护。
GIS技术通过将空间数据与属性数据整合在一起，可以为地下水水文学研究提供精确的地理信息。
例如，通过GIS技术，研究人员可以获取地下水位、含水层厚度、地下水流方向等空间数据，以建立地下水模型，预测地下水的变化趋势和分布规律，为地下水资源管理提供科学依据。
其次，基于GIS的地下水环境敏感性研究也具有重要意义。
环境敏感性是指环境对某种压力或干扰因素的响应能力。
在地下水环境敏感性研究中，GIS技术可以用于分析地下水污染的敏感区域、脆弱区域等。
通过收集和整理大量的地下水水质监测数据、土地利用数据、地质地貌数据等，结合GIS技术进行空间分析，可以准确划定地下水保护区和地下水污染风险区，为地下水环境保护与修复提供科学指导。
基于GIS的地下水水文学与环境敏感性研究在实践中也取得了显著成果。
例如，研究人员利用GIS技术对某地区的地下水资源进行了评估和管理。
通过构建地下水模型，他们可以模拟不同情景下的地下水变化，评估地下水资源的可持续利用性，并提出相应的保护措施。
此外，GIS技术还可以结合多指标评价方法，对地下水环境敏感性进行定量评估。
通过分析水质监测数据、土地利用和水文地质等因素，可以识别出潜在的地下水污染风险区域，并采取相应措施保护地下水资源。
当然，基于GIS的地下水水文学与环境敏感性研究仍然面临一些挑战。
首先，地下水数据获取和整理是一个复杂而繁琐的过程，需要投入大量的人力和物力资源。
其次，地下水水文学与环境敏感性的研究往往涉及到多个学科的交叉，需要研究人员具备综合性的专业知识。
基于GIS技术的民勤绿洲地下水模型
关
键
词 ：Ｇ Ｓ技术 ；Ｆ Ｆ Ｏ Ｉ Ｅ Ｌ Ｗ；有限单元法 ；地下水模型 ；地 下水位 ；民勤绿洲
文 献 标 识 码 ： Ａ ｄｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ —３９ ２ １ ．３ ０ ６ ｏ：０ ３ ６ ／． ｓ．００ １７ ．０ １０ ． １ ｓ
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ １ １ Ｖ １．
１ 研究区概况
１ １ 地 理位置 ．
民勤绿洲位于甘肃省西部 、 河西走廊东段 的石羊河流 域下 游， 隶属 于甘肃省武威市 ， 是我国典型 的荒 漠绿洲之 一 ， 也是 生 态问题 最 严 重 地 区之 一。研 究 区 由西 南 向 东 北 倾 斜 ， 拔 海
ｔ２６～ｌ ６ ， 面坡 降 为 ０ ５ 。 ． ％ 。 民 勤 绿 洲 位 于 红 ７ ８ｉ 地 ４ ｎ ．％ ～０ ９ ｃ
１ ２ 水 文地 质条件 ．
根据民勤绿洲水文地质构造特征 ， 四系 巨厚 松散沉积 物 第 构成的含水层系 自上而下 可分 为全新 统 一中上更 新统 含水 层
组 和 下 更 新 统 一上 新 统 含 水 层 组 。 （ ） 新 统 一中 上 更 新 统 含 水 层 组 。该 含 水 利 用引起 生态 环境 变化是 一个 普遍性问题 。随着 经济建 设 的迅猛 发展 ， 石羊 河流 域 ， 特别 是 位于下游 的民勤绿 洲环境 问题 日益 突 出 。 由于 民勤 绿洲
内无 自产 径 流 ， 此 上 游 水 资 源 的不 当开 发 直 接 导 致 了 来 水 减 因
北 部含水层 多为细沙 ， 水位埋深 为 １ ５ｍ。 ～ （） ２ 下更新统 一上新统含水 层组 。其顶 界埋 深为 ２ ０～１５ ２ ｉ， ｎ 含水层 岩性 南北变化较大 ， 南部 由沙 卵砾石组 成 ， 中部含砾 沙， 北部为沙层 ， 均为多 层结构 ， 导水性 较弱 ， 含水 层厚 度大 于
民勤盆地地下水时空格局分析及数值模拟研究的开题报告
民勤盆地地下水时空格局分析及数值模拟研究的开题报告1. 研究背景和意义民勤盆地是一个典型的内陆干旱区，其主要的水源是地下水。
随着城市化进程的加快和农业生产的发展，民勤盆地的地下水资源受到了严重的威胁，出现了严重的水资源问题。
为了更好地管理民勤盆地的地下水资源，需要深入了解其时空格局和规律，为地下水资源的有效利用和保护提供依据。
2. 研究内容和目标本研究旨在通过采用数值模拟和时空分析方法，研究民勤盆地地下水的时空格局及其影响因素，并对该区域的地下水资源进行评估和预测。
具体研究内容包括：（1）搜集民勤盆地的地下水数据，建立地下水时空分布模型，并通过GIS技术展示地下水时空分布格局。
（2）探究影响民勤盆地地下水时空分布的主要因素，如下垫面、降雨量等，并对其进行分析。
（3）建立民勤盆地地下水数值模型，评估该区域的地下水资源储量及其稳定性，对未来地下水资源做出预测和规划。
3. 研究方法和技术路线本研究采用的方法和技术路线如下：（1）数据搜集和处理：收集民勤盆地的地下水数据，包括水位、水质等，通过数据处理和分析，建立相应的时空分布模型。
（2）时空分析方法：采用地理信息系统（GIS）技术，将采集的地下水数据进行可视化，通过时空分析方法探究其时空分布规律及主要影响因素。
（3）数值模拟：基于水文地质模型，建立民勤盆地地下水数值模型，利用模型模拟该区域地下水的水动力过程，评估地下水资源储量及其稳定性，并对未来地下水资源做出预测和规划。
4. 研究预期成果和应用价值本研究的预期成果和应用价值如下：（1）建立民勤盆地地下水时空分布模型，深入探究地下水时空分布规律及其影响因素，为决策者提供依据。
（2）通过GIS技术提供地下水信息可视化，方便决策者进行决策和规划。
（3）建立民勤盆地地下水数值模型，评估其地下水资源储量及未来的地下水资源变化趋势，为地下水资源有效管理提供技术支持。
（4）为其他地区的类似研究提供参考，并为科学家对内陆干旱区地下水资源的研究提供新思路。
基于ANN与FEFLOW的民勤绿洲地下水位动态模拟研究的开题报告
基于ANN与FEFLOW的民勤绿洲地下水位动态模拟研究的开题报告一、研究背景民勤县位于甘肃省中部，是典型的内陆河流域荒漠绿洲地区。
该地区地下水资源丰富，是支撑当地生产和民生的重要水源。
然而，由于人类活动和气候变化等因素的影响，地下水位的变化对当地生态环境和经济发展造成了重要影响。
因此，为了科学合理地管理和利用该地区的地下水资源，需要对其地下水位变化进行动态模拟研究。
目前，人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）和地下水数值模拟软件FEFLOW等技术被广泛应用于地下水位模拟分析中。
二、研究目的本研究旨在采用ANN与FEFLOW相结合的方法，对民勤绿洲地下水位进行动态模拟研究，达到以下目的：1、探究民勤绿洲地下水位的空间分布规律和动态变化规律，为当地的水资源管理和利用提供科学依据。
2、通过建立ANN模型，预测未来一段时间内的地下水位变化趋势，为当地的防灾减灾工作提供一定的参考。
3、使用FEFLOW软件，对民勤绿洲的地下水流动过程进行数值模拟，深入了解水文地质条件对地下水位变化的影响，并为水资源管理与保护提供技术支持。
三、研究内容本研究将采用以下研究内容：1、收集民勤绿洲地下水位历史数据，分析其变化趋势，构建ANN模型，预测未来地下水位变化趋势。
2、根据当地的水文地质条件，使用FEFLOW模拟软件，建立地下水位模拟模型。
3、利用FEFLOW模拟软件对土壤含水量、降雨量等因素的影响进行数值模拟，预测未来一段时间内地下水位变化趋势。
4、通过比对ANN预测结果和FEFLOW模拟结果，验证ANN模型预测的准确性，并对模型进行进一步修正。
四、研究意义本研究对民勤绿洲的水资源管理和生态环境保护具有重要意义。
通过对地下水位的动态模拟分析，可以为当地的水资源管理提供科学依据，以保证其可持续利用，推动民勤县的经济发展。
同时，本研究所采用的技术手段，为类似地区的水资源管理和保护提供了有益的参考和借鉴。
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基于GIS和Matlab技术的民勤绿洲地下水时空变化及预测研究
发表时间：2015-12-30T15:15:36.580Z 来源：《基层建设》2015年19期供稿作者：范冬丽
[导读] 四川省安全科学技术研究院四川成都民勤绿洲作为干旱、半干旱地区的一种独特的生态单元，是维系干旱地区人类生存、活动与发展的基本场所。
范冬丽
四川省安全科学技术研究院四川成都 610045
摘要：本文运用ArcGIS软件对2005年到2014年民勤绿洲地下水的水文数据进行插值处理，分析水位埋深及矿化度数值的时空分布及变化，得出分布规律。
使用Matlab语言编程，通过对灰色预测和时间序列两种预测模型进行比较，选出拟合效果较好的模型—灰色预测模型，对未来三年地下水位及矿化度的变化进行了预测分析并提出了建议。
关键词：地下水埋深；地下水矿化度；灰色预测模型；Matlab
前言
民勤绿洲作为干旱、半干旱地区的一种独特的生态单元，是维系干旱地区人类生存、活动与发展的基本场所。
如何合理、协调、持续地利用和开发绿洲是当今干旱、半干旱地区面临的一项具有重大理论与现实意义的研究课题。
民勤绿洲作为我国西北部重要的绿洲，其生态环境的恶化严重影响着当地的经济发展以及人们的生活，因此研究民勤绿洲的地下水资源具有重大的意义[1]。
1 民勤绿洲时空分布与变化研究
通过将原始的地下水埋深的点状数据进行预处理，运用ArcGIS中的空间插值功能转换成面状数据，选择克里金方法得到插值结果。
从插值图可以看出，民勤绿洲地下水位呈现出明显的空间趋势，水位埋深由南向北，由西向东逐渐减小，总体来看，荒漠区地下水位下降幅度远小于绿洲区，而越往绿洲中心，下降幅度越大。
从时间上看，地下水位明显呈逐年下降趋势。
对插值结果进行相减运算，得到水位埋深随时间变化差值图，由差值图可以看出，绿洲地下水位下降的过程也存在着空间分异，绿洲中心地带地下水位降落的速率经历了前期变化快，后期变化慢的发展过程，而边缘地带地下水位降落的速率恰与之相反，经历了前期变化慢，后期快的发展过程。
总体来讲，下降速率约为0.6m，变化最大的地区相邻两年水位下降约10m。
2 预测模型的基本原理
由于地下水位动态模拟的模型多种多样，而对于不同特点的数据其模拟的效果也不同[2]，因此，本文分别采用了灰色预测及时间序列两种方法对部分已知样本数据进行了简单模拟，其基本原理如下。
2.1 灰色预测基本原理
3 实验处理结果
根据2005-2014年的水位及矿化度数据分别采用灰色预测GM（1，1）模型和时间序列方法，通过MATLAB编程预测出2015-2017年的水位及矿化度值。
根据对模拟结果的比较可知，两种方法的模拟结果差别不是很大，但是对于预测值来说，灰色预测模型所得到的结果精度更高，因此
本研究选择更为恰当的方法—灰色预测GM（1，1）模型进行预测。
预测结果如图1、图2所示。
由灰色预测模型预测图可以看出，在未来三年民勤绿洲地下水埋深及矿化度的时空分部及变化趋势与前十年相比并没有太大变化，水位埋深值仍然不断下降，矿化度仍逐年增加。
因此，如果不采取有效措施对地下水资源进行合理开发利用，民勤绿洲的地下水质及生态环境将会不断恶化，从而制约着民勤地区居民的日常生活及整个地区的经济发展。
综合以上分析，要合理开发利用地下水资源，尽可能地退耕还林，运用南水北调等方法减少民勤绿洲地下水的开采，从而有效的保持地下水质。
（a）2015年地下水位埋深图（b）2016年地下水位埋深图（c）2017年地下水位埋深图
图1 灰色预测GM（1，1）模型预测2015-2017年地下水位埋深图
（a）2015年地下水矿化度图（b）2016年地下水矿化度图（c）2017年地下水矿化度图
图2 灰色预测GM（1，1）模型预测2015-2017年地下水位矿化度图
4 总结
民勤绿洲的地下水位在空间上的变化主要表现在中心区域水位低于边缘区域，形成了地下漏斗，并且中心区域地下水位下降速率大于边缘区域；在时间上主要表现为水位逐年下降，在未来三年里，空间分布及变化不会有太大变化下降范围仍由中心向边缘扩展；在时间上的变化主要表现在水位逐年降低，并且在未来三年里仍将继续降低。
民勤绿洲地下水矿化度在空间分布上从南到北逐渐增大；在变化趋势上，除绿洲东南部略有下降外，整个绿洲地下水矿化度都增大；从时间上看，矿化度的平均值逐年上升，在未来三年里其分布情况及变化趋势并没有太大改变。
民勤绿洲作为石羊河水系的终端，土壤盐分累积明显，大规模的灌溉，强烈的开采地下水和利用高矿化度地下水对于绿洲内土壤的积盐和地下水质将产生影响，最明显是地下水矿化度的升高，从整个绿洲来看，随着地下水位的下降，民勤绿洲地下水的水质也呈明显的恶化趋势。
与此同时，矿化度的提高严重影响了耕地的质量，从而需要更多地抽取地下水，导致水位下降，形成了恶性循环。
参考文献：
[1]矫树春，颉耀文.近40年来民勤绿洲空间变化研究.干旱区资源与环境，2008，18（8）：92-96.
[2]颉耀文，陈发虎.基于数字遥感图像的民勤绿洲20 年变化研究.干旱区研究，2012，19（1）：69-73.
[3]张启敏.灰色预测模型.宁夏大学学报，2010，23（2）：147-149.
[4]李红艳，安瑞强，魏永霞.运用G M（1，1）模型预测建三江垦区地下水动态.农机化研究，2013，3：42-43.
[5]杨忠平，卢文喜，李平.时间序列模型在吉林西部地下水动态变化预测中的应用.水利学报，2012，36（12）：1475-1478.。