山东省灌溉农业分区及节水潜力预测

论文摘要

山东省南北相距约四个纬度,东西跨越约七个经度,大部分属半湿润地区,也有一小部分属半干旱地区,地区差异大。全省水资源和降雨在地区上分布不均衡,分布趋势由东南沿海向西北内陆减少。省内地形复杂,地貌类型多样,山地、丘陵、平原、湖泊洼地均有分布,其中平原面积约占50.4%,山丘区约占37.6%,湖泊洼地占12%。省内不同地区的经济水平也有所差别。山东省各地区不同的自然条件、经济条件、水资源条件以及经济发展水平,决定了山东省灌溉农业发展具有不平衡性和非一致性,不能“一刀切”。为了更好地把握山东省各地市未来灌溉农业的节水潜力、节水发展规划及节水灌溉技术发展方向等,有必要对山东省的灌溉农业进行分区。本论文首先对山东省的地形地貌、气候特征、水资源情况、农业用水情况以及经济条件进行了调查分析,通过对分区方法的比较,确定出主成分分析和系统聚类法相结合的方法对山东省灌溉农业进行了分区,在分区的基础上,对山东省未来相对节水潜力进行了计算分析,得出了各个阶段的相对节水潜力。主要研究内容如下:(1)山东省农业用水发展历程及节水灌溉现状研究。调查了山东省的自然情况、水资源情况及农业用水发展历程,通过对节水灌溉状况的研究,总结出了目前山东省农业节水灌溉中存在的问题,说明灌溉农业存在很大的节水潜力,应该针对各地市的情况进行研究。(2)通过对分区方法的比较,筛选出主成分分析与系统聚类法相结合的分区方法。通过对灌溉分区的众多影响因素内部结构的研究,找出影响灌溉分区的互不相关并为原指标的线性组合的数个综合指标,替代原来的指标,继而利用系统聚类方法对山东省进行灌溉农业分区。这种方法既有效地减轻了工作量,同时又可以保留原始指标的主要信息,并且指标彼此间的相关性也得以弱化。(3)针对山东省的具体情况,确定了地形地貌指标模块、气候特征指标模块、缺水程度指标模块、灌区类型指标模块、农业结构指标模块、用水水平指标模块以及经济水平指标模块七项指标模块,包括15个指标因子的灌溉农业分区指标。并调查了山东省2000年~2005年六年的相关数据资料,将这15个指标进行了量化。(4)山东省灌溉农业分区。首先利用主成分分析法,通过DPS数据处理系统,对15个指标因子进行降维处理,确定出主成分,然后运用系统聚类方法中的离差平方和标准对山东省进行灌溉农业分区。最终将山东省分为五大区,分别为:鲁中丘陵区(Ⅰ区)(包括济南市、淄博市、泰安市、莱芜市);胶东丘陵区(Ⅱ区)(包括潍坊市、青岛市、烟台市、威海市);鲁西南平原区(Ⅲ区)(包括济宁市、菏泽市、聊城市、德州市);鲁南山区(Ⅳ区)(包括日照市、临沂市、枣庄市);鲁西北平原区(Ⅴ区)(包括东营市、滨州市)。经过分区讨论,各分区的指标基本一致,证明此分区比较合理。(5)以2000年为基准年,以2010年、2020年、2030年为规划年,根据山东省的灌溉农业的发展,预测规划年灌溉水利用效率、作物种植比例、有效灌溉面积等,计算出规划年(2010年、2020年、2030年)的灌溉需水量,分别与基准年(2000年)灌溉用水量之差即为基准年到规划年的相对灌溉农业节水潜力。经计算得,2000～2010年山东省相对灌溉农业节水潜力为17.94亿m3,2010～2020年相对灌溉农业节水潜力为7.79亿m3,2020～2030年相对灌溉农业节水潜力为5.84亿m3。此结果说明:山东省相对灌溉农业节水潜力从2000～2030年呈现不断减少的趋势。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 研究依据及研究内容
• 第二章 山东省农业用水与节水现状
• 2.1 山东省自然情况
• 2.2 山东省水资源状况
• 2.3 山东省农业用水发展历程
• 2.4 山东省农业节水现状分析
• 2.5 山东省农业节水存在的问题
• 2.6 小结
• 第三章 分区方法的确定
• 3.1 农业节水区划分区方法简介
• 3.2 分区方法确定
• 3.3 主成分分析法的基本原理
• 3.4 系统聚类分析方法的基本原理
• 3.5 主成分分析与系统聚类法相结合方法的计算步骤
• 3.6 小结
• 第四章 山东省灌溉农业分区指标
• 4.1 分区原则
• 4.2 分区基本单元的确定
• 4.3 分区指标
• 4.4 小结
• 第五章 基于主成分分析与系统聚类结合法的山东农业灌溉分区
• 5.1 DPS 数据处理系统概述
• 5.2 对山东省农业灌溉分区的DPS 数据处理
• 5.3 分区讨论
• 5.4 分区的优点
• 5.5 小结
• 第六章 山东省灌溉农业节水潜力预测
• 6.1 节水潜力的概念及计算方法
• 6.2 山东省相对灌溉农业节水潜力预测
• 6.3 规划年节水潜力预测
• 6.4 小结
• 第七章 结论及展望
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 展望
• 主要参考文献
• 附录
• 致谢
• 论文发表情况