黑方台农作物分区种植对地下水分布特征及滑坡灾害影响的研究

论文摘要

黑方台位于我国甘肃省永靖县盐锅峡镇,由于长期采用大水漫灌的农业灌溉方式,导致台塬地下水位不断上升,诱发了数百起黄土滑坡,被称为“现代滑坡天然试验室”,大量滑坡的产生严重制约了当地的经济发展。目前国内外学者的对黑方台灌溉水入渗机理、滑坡机理等进行了大量研究,但忽视了不同农作物灌溉分区对地下水分布特征的影响,已有的防控建议大多是改变灌溉方式和建立排水设施,未充分考虑地下水补给源头即农作物的种植结构和分布特征对地下水的影响。因此,本文以农作物不均匀灌溉为切入点,研究农作物灌溉特征与地下水分布特征之间的关系。首先,收集黑方台地区多期高空间分辨率遥感影像,在实地调查基础上,采用面向对象的遥感影分类方法提取黑方台地区多年农作物种植数据;然后,利用核密度估算法得出农作物灌溉特征,找出黑方台灌溉聚集区并分析该区各种类农作物灌溉量所占比重,确定导致灌溉聚集区的主要因素;在此基础上,将农作物灌溉特征与水位监测数据和高密度电法反演地下水分布特征进行对比分析;随后建立黑方台滑坡数据库并进行时空演化规律分析,最后以地下水分布为衔接点,通过研究地下水分布特征对滑坡演化的影响,侧面说明农作物灌溉特征对滑坡演化的影响,为后期黑方台地区科学种植提供依据。通过研究,本论文主要得到如下结论:⑴采用面向对象的多层次规则遥感影像分类方法对黑方台地区14景高空间分辨率遥感影像进行农作物提取,得到2010~2017年黑方台地区玉米、小麦、蔬菜等农作物分区种植特征,结果表明:黑方台各种类农作物种植具有不同的种植热区,小麦主要种植在北部,玉米主要种植在西部和北部,蔬菜主要种植在中部和东部。各种类农作物虽然单次灌溉量相差不大,但年灌溉次数相差较大,具体为:蔬菜>小麦>玉米,最终导致台塬存在四个灌溉聚集区,蔬菜是最主要的影响因素。⑵水位监测数据显示,黑方台地区地下水是不均匀上升的,台塬中部上升速率大于塬边水位上升速率;通过在黑方台布设50余条、累计长度38km的高密度剖面线反演得出的地下水位分布结果表明:黑方台地区地下水位分布不均匀,存在3个地下水位拱顶。⑶采用核密度估算得到的黑方台地区2014~2017年农作物灌溉特征与地下水分布特征对比发现,灌溉聚集区与地下水位拱顶能够较好的吻合,表明农作物的不均匀灌溉影响着地下水的不均匀分布。⑷建立了1972~2019年黑方台滑坡数据库,结果表明:黑方台地区共发育滑坡82处,其中方台发育滑坡8处,黑台74处,已累计发生滑坡215起。其中,黄土基岩型滑坡14处,累计发生滑坡21起;浅层崩滑型滑坡39处,累计发生滑坡106起;黄土泥流型滑坡6处,累计发生滑坡17起;静态液化型滑坡23处,累计发生滑坡72起。⑸根据农作物提取的时间跨度,选取黑方台党川段进行时空演化分析,结果表明:时间分布上,党川段滑坡经历着由浅层崩滑型滑坡→静态液化型滑坡这一斜坡破坏类型转变的过程;空间分布上,党川段静态液化型滑坡整体上由西向东发育。地下水累计上升是党川段近期滑坡频发和斜坡破坏类型转变的主要因素,地下水的分布特征则影响党川段静态液化型滑坡整体由西向东发育。⑹农作物灌溉特征影响地下水位分布分布特征,地下水位分布特征则影响滑坡的发育和演化,即农作物灌溉特征可影响着滑坡的演化。依据研究成果提出了黑方台农作物灌溉方式调整、种植结构调整和产业结构调整的建议,以减缓该地区滑坡的进一步发生。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
•   1.1 选题依据及研究意义
•   1.2 国内外研究现状现状
•     1.2.1 黄土滑坡分类研究现状
•     1.2.2 灌溉诱发型黄土滑坡研究现状
•     1.2.3 遥感影像在滑坡调查中的研究现状
•     1.2.4 遥感技术在农作物分类的应用现状
•   1.3 研究内容以及技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 拟解决的关键科学问题
•     1.3.3 研究思路及技术路线
•     1.3.4 主要创新点
• 第2章 研究区地质环境条件
•   2.1 研究区概况
•   2.2 气象水文
•     2.2.1 气象
•     2.2.2 水文
•   2.3 地形地貌
•     2.3.1 地形
•     2.3.2 地貌
•   2.4 地层岩性
•   2.5 水文地质条件
•   2.6 地质构造
•   2.7 人类工程活动
•   2.8 本章小结
• 第3章 数据源预处理及影像分类方法
•   3.1 遥感数据来源
•     3.1.1 历史航片
•     3.1.2 卫星影像
•     3.1.3 无人机航拍影像
•   3.2 遥感数据处理
•     3.2.1 航片数据处理
•     3.2.2 卫星影像预处理
•     3.2.3 无人机航拍影像处理
•   3.3 遥感影像分类
•     3.3.1 基于像元的遥感影像分类方法
•     3.3.2 面向对象的遥感影像分类方法
•     3.3.3 精度评价
•   3.4 本章小结
• 第4章 面向对象的黑方台农作物分类
•   4.1 黑方台农作物野外调查及解译标志建立
•     4.1.1 野外调查
•     4.1.2 解译标志建立
•   4.2 数据筛选及分类体系建立
•     4.2.1 数据筛选
•     4.2.2 分类体系建立
•   4.3 多层次影像分割
•     4.3.1 影像分割试验
•     4.3.2 多层次的最优分割尺度参数
•   4.4 对象特征选取
•     4.4.1 光谱特征
•     4.4.2 纹理特征
•     4.4.3 形状（几何）特征
•   4.5 影像分类
•   4.6 精度验证
•   4.7 小结
• 第5章 农作物灌溉特征对地下水分布特征的影响研究
•   5.1 农作物灌溉特征研究
•     5.1.1 农作物时空分布变化特征研究
•     5.1.2 基于灌溉次数的农作物灌溉特征研究
•     5.1.3 农作物灌溉分区
•   5.2 地下水分布特征研究
•     5.2.1 水位监测数据
•     5.2.2 高密度电法数据
•   5.3 小结
• 第6章 地下水分布特征对滑坡灾害的影响研究
•   6.1 黑方台黄土滑坡解译及编目
•     6.1.1 黑方台滑坡解译
•     6.1.2 黑方台滑坡编目
•   6.2 地下水分布特征与滑坡灾害演化关系研究
•     6.2.1 黑方台滑坡时空演化规律研究
•     6.2.2 党川段滑坡时空演化规律研究
•     6.2.3 地下水分布特征对党川段滑坡灾害演化的影响研究
•   6.3 防治措施建议
•     6.3.1 农业灌溉方式改变
•     6.3.2 种植结构调整
•     6.3.3 产业结构调整
•   6.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位论文期间取得学术成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郭鹏

导师: 许强

关键词: 面向对象,农作物灌溉特征,地下水分布特征,黄土滑坡演化,种植结构调整

来源: 成都理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 成都理工大学

基金: 国家自然科学基金重大项目“黄土高原重大工程灾变机理与防控”中的课题五“面向人地协调的黄土重大工程灾变防控研究”

分类号: P642.22;P641

DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000996

总页数: 113

文件大小: 23795K

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