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基于GIS的农村饮水工程规划研究

侯景伟  
【摘要】: 饮水不安全是我国农村地区面临的重大问题之一。按照我国《农村饮水安全工程总体规划和“十一五”规划工作大纲》,要求2015年以前完成农村饮水不安全人口比例减半以上,在2020年以前基本上解决农村饮水不安全问题。因此,区域饮水规划和工程建设是地方政府的重要工作。针对传统饮水工程规划存在周期长、难以优化等不足,本文尝试引入GIS技术研究农村饮水工程区域规划的方法和关键技术。 本文在相关理论回顾和规划实践总结的基础上,以河南省镇平县为研究对象,评估饮水安全现状、中长期需求和水资源分布,提出基于GIS的农村饮水工程规划方案。主要研究内容包括:利用GIS技术建立了农村饮水工程规划数据库;分析了农村饮水安全空间现状,建立了农村用水量预测综合模型;初步规划了农村水源类型和最佳水源地位置;优化设计了农村饮水管网,确定了农村饮水工程的最优数目、最佳位置和最优容量以及供水管网的最优路径和尺寸。相关的数据管理、地图制图、模型计算均在ArcGIS 9.0软件支持下完成。 案例研究发现:(1)镇平县农村饮水安全、需水量和缺水严重程度以及水源利用现状都具有空间差异。(2)人均人口机械增长总数是平原区最高,丘陵区次之,山区最低;人均标准畜头数相反,山区最高,丘陵区次之,平原区最低。(3)根据中长期饮水需求预测和缺水程度,发现该县23个村为饮水工程规划重点村。(4)使用最大效果测度值理论能较好地选择最佳水源地;利用单亲遗传算法进行饮水管网设计,能自动、高效地生成饮水管网线路图,最终优化饮水管网的设计。 案例研究表明GIS技术在农村饮水工程规划中具有不可替代的作用。GIS不但能满足农村饮水安全评估、专题制图和空间分析的需要,而且能动态地查询各村在不同规划期内的用水量大小,客观真实地反映预测用水量和缺水严重程度的空间差异。结合水资源空间分布特征,GIS还能对农村无设施区、引泉区、分散井水区和井水到户区进行因地制宜地规划;特别是与管网计算理论和系统优化理论相结合,GIS在农村饮水工程规划中具有很大的应用潜力。


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