基于DRASTIC与不确定性理论的下辽河平原浅层地下水脆弱性评价

摘要

下辽河平原是辽宁省的地理以及经济发展中心，近年来，伴随工农业及城市建设的发展，与地下水有关的问题日益严重。地下水脆弱性评价与污染区划作为地下水监测保护、地下水污染防治以及土地利用规划的基础性工作具有重要实际意义。然而地下水系统是人地开放的大系统，受土地利用方式变化、人口变化、污染物排放等人为因素的长期影响，致使影响地下水脆弱性的相关影响因子发生变化，因此地下水脆弱性及其相关参数在时空分布上具有复杂性、随机不确定性和动态变化性等特点，决策者如果仅从现状年或多年平均的单一参数值获得地下水脆弱性分布的单一结果是片面的，与客观事实存在偏差。且地下水脆弱性在空间分布上具有连续性，受人类活动、自然变化等因素的影响，地下水脆弱性在不同时期具有不同规模和不同程度的空间集聚性。因此，在考虑影响因子的不确定性的基础上开展地下水脆弱性研究，并用合适的方法表征不确定性，对于理论研究和实际应用均具有重要意义。
　　本次研究以ArcGIS、Geoda095i与ENVI软件为研究平台，以国际上最为通用的地下水脆弱性评价方法DRASTIC模型为基础，考虑下辽河平原人为影响因子的实际情况建立地下水脆弱性的指标体系，并用实测氮元素浓度资料检验评价结果的合理性。研究主要分两个主线:第一条主线是从时间方向考虑地下水脆弱性分布的不确定性，通过计算不同年份下辽河平原地下水脆弱性的时空分布，分析时空演变规律。在此基础上利用半方差函数与空间自相关模型探索地下水脆弱性的空间异质性与关联性，并用G指数方法与标准差椭圆定量分析地下水脆弱性热点区域的变动规律。第一条主线的时空规律分析考虑了参数的时间效应，反映了下辽河平原地下水脆弱性的空间结构的变异规律与驱动机制，能够为决策者提前做好地下水污染防治工作提供相关参考依据。第二条主线从空间分布的不确定性入手，考虑的不确定性因素主要包括参数在空间分布的模糊性与随机性、评价结果的不确定性。这部分研究的理论基础接受了不确定性客观存在的事实，用蒙特卡罗法与DRASTIC模型相结合产生多组伪随机数，通过设定模糊性参数的可能性水平与脆弱性指数的百分位，各个研究分区可得到多重地下水脆弱性的指数区间。在此基础上，根据不同可能性水平下脆弱性指数的上限区间模糊期望值和下限区间模糊期望值分别绘制保守分布图和冒险分布图（地下水脆弱性分布软区划）。第二条主线的研究打破了传统评价方法下单一结果的局限性，不仅能够更加详细地体现地下水脆弱性的空间分异规律，而且能够直观表达不确定性、信任度等信息，能为决策者制定管理方案时提供调节余地，可提高决策的科学性与有效性。

目录

声明

摘要

绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．2．1 科学意义

1．2．2 实践意义

1．3 国内外研究概况

1．3．1 地下水脆弱性评价

1．3．2 地下水脆弱性区划的研究

1．4 存在问题

1．5 本文研究主要内容

1．6 论文创新点

2 下辽河平原概况

2．1 自然地理条件

2．1．1 分布范围

2．1．2 气候特点与气象要素

2．1．3 地表水系分布

2．2 经济地理状况

2．3 地质与地貌

2．3．1 地质条件

2．3．2 地貌特征

2．4 水文地质概况

2．5 地下水水质概况

3 下辽河平原地下水脆弱性时空演变研究

3．1 基于DRASTIC模型的地下水脆弱性评价方法的建立

3．2 数据处理与网格划分

3．2．1 数据来源及处理

3．2．2 网格划分

3．3 地下水脆弱性时空演变分析

3．3．3 各时期地下水脆弱性分布

3．3．4 评价结果合理性分析

4 下辽河平原地下水脆弱性的空间结构分析与热点变动分析

4．1 方法简介

4．1．1 地统计学方法

4．1．2 空间自相关分析

4．1．3 G指数

4．1．4 重心法

4．2 空间结构分析

4．2．1 空间变异性分析

4．2．2 空间关联性分析

4．3 热冷点分布及其变动分析

4．3．1 热冷点分析

4．3．2 热点变动分析

5 不确定条件下的下辽河平原地下水脆弱性评价及软区划研究

5．1 下辽河平原的流域分区与数据处理

5．1．1 流域分区

5．1．2 数据处理

5．2 DRASTICH模型的建立

5．3 参数的不确定性分析与随机模拟过程

5．3．1 随机性参数

5．3．2 模糊性参数

5．3．3 确定性参数

5．3．4 蒙特卡罗法

5．3．5 随机模拟过程

5．4 评价结果分析

5．5 地下水脆弱性分布软区划分析

5．5．1 地下水脆弱性分布软区划

5．5．2 结果合理性分析

5．5．3 空间关联格局分析

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢