建三江管理局水土资源复合系统分形特征分析

【摘要】：建三江管理局是我国为数不多商品粮生产基地中的典型代表。最近几年，随着经济的迅速发展与人口的持续增加，人类对农业水土资源要素的干扰日益增强，农业水土资源的复杂性特征日益明显。能否准确分析当地水土资源系统复杂性已成为实现水土资源优化配置，实现土地利用与水资源开发相适应的关键，同时也是当地社会、经济、生态平衡发展的关键。因此，从和谐发展理念出发，全面的对研究区水土资源系统复杂性特征进行深入挖掘，提出提高区域水土资源开发利用程度的优化配置方案，对于促进区域经济发展及保障我国粮食安全具有重要意义。 本文以黑龙江农垦建三江管理局为研究对象，以分形理论为指导，分别对地下水埋深、降水、土地资源利用类型等水土资源要素进行复杂性测度分析，并在此基础上对建三江管理局水土资源利用进行优化配置研究。主要内容及成果如下： （1）根据黑龙江省建三江管理局水务局提供的建三江管理局各场区地下水埋深资料和历年降水资料，采用双谱分析法对数据进行双谱估计，确定数据序列的非线性特征。结果表明：建三江管理局下属各场区监测数据的双谱分析结果都是非平坦图形，且其俯视图均表现出明显的对称性，说明建三江管理局15个场区的地下水埋深序列和降水序列监测资料不是随机正态序列，而是非线性时间序列。与其他谱分析方法相比，所采用的双谱分析方法具有结果清晰、分辨率高、双谱峰值位置明确等特点； （2）分别应用基于曲线长度的时间序列-分形维数法、菱形邻域内的G-P算法、多时间尺度半方差分维方法对建三江管理局逐月地下水埋深序列、降水序列复杂性进行了测度分析，绘制复杂性分区空间分布图，并通过可变参量分析确定出多时间尺度半方差分维方法稳定性最高；根据研究区域耕地、林地、水面、可垦荒地等各种土地利用类型结构特点，采用边界维数法及GIS技术分析了土地利用结构分形特征； （3）采用等权平均方法度量了水土资源复合系统整体复杂性特征，利用GIS的可视化功能，绘制了建三江管理局各分区水土资源复合系统复杂性空间分布图。结果显示：建三江管理局水土资源复合系统复杂性中区最高，南区次之，北区最低且具有明显的分区特征。 （4）以建三江管理局各分区复杂性特征研究成果、各年地下水和降水年鉴资料、各土地利用类型统计结果为资料依据，以实现经济效益、社会效益和生态环境效益的协调统一，可持续发展为最终目标，建立建三江管理局2015年及2020年水土资源优化配置模型。利用基于粒子群算法的主从多博弈主体演化博弈方法对模型进行求解。进一步采用主成分分析法计算各子系统之间协调发展系数以反映各子系统平均发展水平。结果显示：经过水土资源优化配置，建三江管理局水土资源复合系统的各子系统之间基本呈现协调发展的趋势。 （5）总结论文研究成果，提出今后研究展望。

【关键词】：分形理论 复杂性 水土资源系统 优化配置 建三江管理局
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TV213.4;F323.21
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