CN110659835B - 一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法 - Google Patents

一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110659835B
CN110659835B CN201910919468.3A CN201910919468A CN110659835B CN 110659835 B CN110659835 B CN 110659835B CN 201910919468 A CN201910919468 A CN 201910919468A CN 110659835 B CN110659835 B CN 110659835B
Authority
CN
China
Prior art keywords
spring
area
drainage unit
spring eye
loess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910919468.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110659835A (zh
Inventor
龚家国
赵思远
贾仰文
牛存稳
王英
冶运涛
尚毅梓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Original Assignee
China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Institute of Water Resources and Hydropower Research filed Critical China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority to CN201910919468.3A priority Critical patent/CN110659835B/zh
Publication of CN110659835A publication Critical patent/CN110659835A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110659835B publication Critical patent/CN110659835B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06313—Resource planning in a project environment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法，其包括获取泉眼分布区域地形数据，提取待研究区域的沟沿线；获取沟沿线上自然泉眼的位置；获取每个泉眼的年均流量；根据泉眼位置及年均流量，依次计算每一组相邻泉眼间的边界位置参数；重复计算，根据边界位置参数制作以各泉眼为参考点的黄土塬区浅层地下水补给‑排泄单元区。本发明能够解决现有技术中缺乏能够对黄土塬区地下水补给‑排泄单元进行划分方法的问题，准确率高、计算可靠、范围大。

Description

一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法
技术领域
本发明涉及水文与水资源技术领域，具体涉及一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法。
背景技术
黄土塬区是指黄土高原地区顶面平坦开阔、周边被沟谷切割的黄土堆积高地，是黄土高原地区主要人口聚集地与主要农耕地所在。黄土塬区地处内陆，属温带半干旱区，具有典型的大陆季风气候特征。黄土塬区在平面上常呈花瓣状分布，塬面平坦宽广，坡度多小于3°，黄土层厚度在100m以上，广泛分布有第三系红层与第四系黄土，地质条件较为均一。由于蒸发量普遍高于实际降水量，该地区水资源利用率较低，消耗量偏大。黄土塬区较少有地表径流发育，浅层地下水埋深多为50-130m之间，是该地区生活生产的主要水源。
大埋深地下水补给-排泄机理研究一直是国内外学者的研究热点，在大埋深土壤水分入渗过程、大埋深优先流运移机理与通量研究、大埋深地下水源区补给-排泄关系等问题上仍是水文水资源与水文地质学界关注的焦点。
我国黄土塬区是研究大埋深地下水补排过程的典型区域，该区域地下水主要补给来源为大气降水，河湖侧向补给来源可以忽略。黄土塬四周被沟壑所包围，因冲刷等因素形成的沟谷常常贯穿黄土塬整个上包气带并切割至基岩以下，创造了大量的泉水排泄出口。
划分黄土塬区地下水排泄单元区是研究地下水补给-排泄关系中的重要环节之一，是开展塬区地下水资源调查、评价、管理等工作的重要基础。然而现有技术中对黄土塬区地下水的补给排泄单元划分缺乏相应的研究。
发明内容
本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中缺乏能够对黄土塬区地下水排泄单元进行划分的方法的问题的基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法。
为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：
提供了一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法，其包括如下步骤：
S1、确定待研究区域内泉眼分布区域；S2、获取并校验泉眼分布区域内自然泉眼的位置Pi，其中，i为泉眼的编号，i＝1,2,…，n，n为自然泉眼总数；
S3、获取每个泉眼的年均流量Qi；
S4、根据泉眼位置P及年均流量Q，依次计算每一组相邻泉眼间的边界位置Vn，其计算公式为：
Figure RE-GDA0002252870800000021
其中，Vn(Pi,λi)为以泉眼i为基准的边界位置参数数据，λi为自然泉眼i的权重参数；
S5、重复步骤S4，根据Vn制作以各泉眼为参考点的黄土塬区浅层地下水补给-排泄单元区。
进一步地，泉眼分布区域通过研究区地形数据提取沟沿线和沟道获得。
进一步地，研究区地形数据包括坡度、坡向、地面曲率等，由研究区范围内精度为30m的DEM图像数据提取获得。
进一步地，获取自然泉眼位置的具体方法为根据获取的待研究区域的地表土壤含水量信息建立土壤湿度像元，取土壤湿度像元中的湿度分布极值所在位置为泉眼分布位置，并对其编号为Pi，i＝1,2,3,……,n，n为沟沿线上的泉眼数量。
进一步地，地表土壤含水量信息借助GIS与雷达、遥感手段获得。
进一步地，校验自然泉眼位置的具体方法为走访与实地勘察。
进一步地，计算泉眼年均流量Q的方法为：
在已人工开发的泉眼上安装自动流量计，获取待研究区域内已人工开发的泉眼的单年度流量值，求其比值的平均数，即得到单个泉眼的年均抽水量；
在未开发的泉眼上安装容积流量计，任取待研究区域中若干个泉眼，从单一年度的每个月1号、10号和20号，分别对选取的泉眼进行流量测量并记录，然后取其各未开发泉源三次测量的平均值Qt，则未开发泉眼的单个泉眼年均流量为：
Figure RE-GDA0002252870800000031
进一步地，黄土塬区地下水的水位呈均匀分布，地下水运动为稳定流。
本发明提供的上述基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法的主要有益效果在于：
本发明通过将待研究区域划分为赋予权重的泰森多边形，并根据泉眼位置及年均流量快速对权重泰森多边形的位置进行划分，从而能够快速、便捷的确定塬区浅层地下水的排泄单元，为研究大埋深浅层地下水补排机理、建立大埋深浅层地下水文模型提供技术支撑。通过将泉水出流量即地下水排泄流量纳入考虑因素范围，相比只考虑距离远近，显著提高了单元区划分的准确性和科学性；同时通过将地形数据与人类活动产生的水电信息数据结合，提高水文地质勘察工作的安全性与科技含量。
附图说明
图1为本发明基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法的流程图。
图2为待研究区域中的沟沿线和自然泉眼位置示意图。
图3为泰森多边形的边界示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，其为本发明基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法的流程图。
本发明的基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法包括如下步骤：
S1、确定待研究区域内泉眼分布区域。。
获取待研究区域内精度30m的DEM图像数据，借助地理信息系统软件GIS 提取研究区地面地形信息，包括坡度、坡向、地面曲率等，并提取研究区域的沟沿线。
在实际处理中，可将沟沿线围成区域转为面文件，该平面V即为目标研究区域。
S2、获取沟沿线上自然泉眼的位置Pi。
进一步地，获取自然泉眼位置的具体方法为根据获取的待研究区域的地表土壤含水量信息建立土壤湿度像元，取土壤湿度像元中的湿度分布极值所在位置为泉眼分布位置，并对其编号为Pi，i＝1,2,3,……,n，n为沟沿线上的泉眼数量。
其中，地表土壤含水量信息可借助GIS与雷达、遥感手段获得。
进一步地，校验自然泉眼位置具体通过走访与实地勘察确定。
在实际处理中，确定泉眼位置后，将其标注在面文件V上，如图2所示，形成点文件P。
S3、获取每个泉眼的年均流量Qi。
其具体计算方法为：
在已人工开发的泉眼上安装自动流量计，获取待研究区域内已人工开发的泉眼的单年度流量值，求其比值的平均数，即得到单个泉眼的年均抽水量；
在未开发的泉眼上安装容积流量计，任取待研究区域中若干个泉眼，从单一年度的每个月1号、10号和20号，分别对选取的泉眼进行流量测量并记录，然后取其各未开发泉源三次测量的平均值Qt，则未开发泉眼的单个泉眼年均流量为：
Figure RE-GDA0002252870800000051
S4、根据泉眼位置P及年均流量Q，依次计算每一组相邻泉眼间的边界位置Vn，其计算公式为：
Figure RE-GDA0002252870800000052
其中，Vn(Pi,λi)为以泉眼i为基准的边界位置参数数据，λi为自然泉眼i的权重参数。
S5、根据Vn划分泰森多边形边界，制作以各泉眼为参考点的黄土塬区浅层地下水排泄单元区，如图3所示。
上面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (6)

1.一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、确定待研究区域内泉眼分布区域；
S2、获取并校验泉眼分布区域内泉眼的位置P i ，其中，i为泉眼的编号，i=1,2,…，n，n为泉眼总数；
S3、获取每个泉眼的年均流量Q i ；
S4、根据泉眼位置P及年均流量Q，依次计算每一组相邻泉眼间的边界位置V n ，其计算公式为：
Figure 173757DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 365704DEST_PATH_IMAGE002
为以泉眼i为基准的边界位置参数数据，
Figure 242393DEST_PATH_IMAGE003
为泉眼i的权重参数；
S5、重复步骤S4，根据V n 制作以各泉眼为参考点的黄土塬区浅层地下水排泄单元区；
获取泉眼位置的具体方法为：根据获取的待研究区域的地表土壤含水量信息建立土壤湿度像元，取土壤湿度像元中的湿度分布极值所在位置为泉眼的位置P i ；
计算泉眼年均流量Q i 的方法为：
在已人工开发的泉眼上安装自动流量计，获取待研究区域内已人工开发的泉眼的单年度流量值，求其比值的平均数，即得到单个泉眼的年均抽水量；
在未开发的泉眼上安装容积流量计，任取待研究区域中若干个泉眼，从单一年度的每个月1号、10号和20号，分别对选取的泉眼进行流量测量并记录，然后取其各未开发泉源三次测量的平均值Q it ，则未开发泉眼的单个泉眼年均流量为：
Figure 127172DEST_PATH_IMAGE004
。
2.根据权利要求1所述的基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法，其特征在于，所述泉眼分布区域通过分析研究区域地形数据提取沟沿线与沟道获得。
3.根据权利要求2所述的基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法，其特征在于，所述泉眼分布区域地形数据包括精度为30m的DEM图像数据，包括坡度、坡向、地面曲率。
4.根据权利要求1所述的基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法，其特征在于，所述地表土壤含水量信息借助GIS与雷达、遥感手段获得。
5.根据权利要求1所述的基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法，其特征在于，所述校验泉眼位置的具体方法为通过走访与实地勘察确定。
6.根据权利要求1所述的基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法，其特征在于，所述黄土塬区地下水的水位呈均匀分布，地下水运动为稳定流。
CN201910919468.3A 2019-09-26 2019-09-26 一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法 Active CN110659835B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910919468.3A CN110659835B (zh) 2019-09-26 2019-09-26 一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910919468.3A CN110659835B (zh) 2019-09-26 2019-09-26 一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110659835A CN110659835A (zh) 2020-01-07
CN110659835B true CN110659835B (zh) 2022-08-05

Family

ID=69039328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910919468.3A Active CN110659835B (zh) 2019-09-26 2019-09-26 一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110659835B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105821889A (zh) * 2016-04-05 2016-08-03 中国地质调查局西安地质调查中心 基于地下水位控制的黄土台塬滑坡综合治理方法
JP2017072431A (ja) * 2015-10-06 2017-04-13 清水建設株式会社 湧水予測方法
CN107780425A (zh) * 2017-09-20 2018-03-09 太原理工大学 一种黄土丘陵沟壑区大型填土场地排水盲沟设置方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017072431A (ja) * 2015-10-06 2017-04-13 清水建設株式会社 湧水予測方法
CN105821889A (zh) * 2016-04-05 2016-08-03 中国地质调查局西安地质调查中心 基于地下水位控制的黄土台塬滑坡综合治理方法
CN107780425A (zh) * 2017-09-20 2018-03-09 太原理工大学 一种黄土丘陵沟壑区大型填土场地排水盲沟设置方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
庆阳市董志塬区地下水动态特征分析;孙秀娟 等;《甘肃科技纵横》;20150531;第44卷(第5期);第16-17页 *
黄土削峁填沟高填方地下水监测与分析;张继文 等;《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》;20160831;第48卷(第4期);第477-483页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110659835A (zh) 2020-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singh et al. Hydrological inferences from watershed analysis for water resource management using remote sensing and GIS techniques
Frankl et al. Factors controlling the morphology and volume (V)–length (L) relations of permanent gullies in the northern Ethiopian Highlands
Paz et al. Large‐scale modelling of channel flow and floodplain inundation dynamics and its application to the Pantanal (Brazil)
Cazorzi et al. Drainage network detection and assessment of network storage capacity in agrarian landscape
Kacimov et al. Control of sea-water intrusion by salt-water pumping: Coast of Oman
Bastawesy Hydrological scenarios of the Renaissance Dam in Ethiopia and its hydro-environmental impact on the Nile downstream
CN108984771B (zh) 基于河道断面坡度值的Mann-Kendall突变检验的河道宽度提取方法
CN112307420A (zh) 一种河口湿地植被生境修复方法
Ibrakhimov Spatial and temporal dynamics of groundwater table and salinity in Khorezm (Aral Sea Basin), Uzbekistan
Milanovic Hydrogeological characteristics of some deep siphonal springs in Serbia and Montenegro karst
Amatya et al. Application of LiDAR data for hydrologic assessments of low-gradient coastal watershed drainage characteristics
Lachaal et al. Groundwater flow modeling for impact assessment of port dredging works on coastal hydrogeology in the area of Al-Wakrah (Qatar)
CN110688609B (zh) 一种黄土塬区浅层地下水补给-排泄单元划分方法
CN110390076A (zh) 一种对土地整治工程布局的生态适应性确定方法
El Bastawesy et al. Impact of the geomorphology and soil management on the development of waterlogging in closed drainage basins of Egypt and Saudi Arabia
CN110659835B (zh) 一种基于维诺图的黄土塬区浅层地下水排泄单元划分方法
CN109147047B (zh) 一种渗渠型傍河水源地数值模型构建方法
Kritsotakis et al. An integrated approach for sustainable water resources management of Messara basin, Crete, Greece
CN115311557A (zh) 一种干旱区荒漠河岸林的生态修复方法及系统
Meneses et al. Identification and Quantification of Surface Depressions on Grassy Land Surfaces of Different Topographic Attributes Using High-Resolution Terrestrial Laser Scanning Point Cloud and Triangulated Irregular Network
Braun et al. A geographic information systems methodology for the identification of groundwater recharge areas in Waukesha County, Wisconsin
Di Salvo et al. Evaluating groundwater resource of an urban alluvial area through the development of a numerical model
Alawneh et al. Modeling of groundwater recharge by rainwater harvesting-Wadi Bayer (Case Study)
Prakasam et al. Evaluation of geomorphic resources using GIS technology: a case study of selected villages in Ausgram Block, Burdwam District, West Bengal, India
CN109271471A (zh) 一种基于矢量数据模型的南方丘陵区汇流网络构建方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant