灌區(qū)灌溉渠道系統(tǒng)是一個從水源取水并通過渠道及其附屬建筑物經(jīng)由田間工程,向農(nóng)田供水,進行農(nóng)田灌溉的工程系統(tǒng)。在灌區(qū)灌溉渠系中包含干、支、斗、農(nóng)等各級灌溉渠系,它們和下面的渠道系統(tǒng)無論是在水力特性還是在渠系輪廓上都與整體的灌區(qū)灌溉渠系都很多相似之處,形成了一個具有自相似特性的分形體。灌溉渠道系統(tǒng)雖然是在人的主觀能動性作用下的產(chǎn)物,但它跟天然水系一樣,也有分形特性,即渠道系統(tǒng)在一定標度域中,在不同空間尺寸上表現(xiàn)出統(tǒng)計自相似性。所以,分形理論和Horton河系定律可以被引入灌區(qū)灌溉渠系的研究當中。本文通過對位于陜西黃土區(qū)的寶雞峽灌區(qū)和涇惠渠灌區(qū)的渠系進行分形研究,并以黃土溝谷體系分維值和灌區(qū)分維值為標準,結(jié)合Horton定律進行對比分析,然后從平面結(jié)構(gòu)布置的角度分析灌區(qū)灌溉渠系的服務(wù)功能(灌溉區(qū)域的充分性)和分布形態(tài)特征之間的相互關(guān)系和作用機理,并對灌區(qū)渠系平面結(jié)構(gòu)布置的合理性進行分析。主要結(jié)論有:(1)寶雞峽灌區(qū)的渠系分維值在0.56~1.02之間,其中大部分集中于0.6~1.0之間,整體分維值為0.89;一級渠系的分維值為0.99,并且各一級渠系分維值介于0.92~1.02之間;二級渠系的分維值為0.89,各渠系分維值最介于0.19~1.03之間;三級渠系的分維值為0.80,各渠系分維值介于0.56~0.96之間,大多數(shù)集中在0.6~0.9之間;另寶雞峽灌區(qū)一、二級渠系的分支比為8.25;二、三級渠系的分支比為0.70,一、二級渠系長度比為1.78,二、三級渠系的長度比為0.36。(2)涇惠渠灌區(qū)的渠系分維值在0.67~1.04之間,其中大部分集中于0.8~1.0之間,而涇惠渠灌區(qū)的整體分維值為0.92;涇惠渠灌區(qū)的一級渠系的分維值為0.89,其中涇惠總干渠的分維值為0.92,北干渠的分維值為0.78;二級渠系的分維值為0.94,各渠系的分維值在0.86~0.98之間;三級渠系的分維值為0.92,各渠系的分維值介于0.67~1.04之間;四級渠系的分維值為0.91,且各渠系的分維值介于0.80~1.03之間;另涇惠渠灌區(qū)一、二級渠系的分支比為2,二、三級渠系的分支比為1.5,三、四級渠系的分支比為1.5,一、二級渠系長度比為4.5,二、三級渠系的長度比為1.1,三、四級渠系的長度比為0.98。(3)通過總結(jié)黃土溝谷體系和灌區(qū)渠系的分形理論和Horton定律的相關(guān)研究,得出以下結(jié)論:溝網(wǎng)分支比Rb數(shù)值變化范圍為3~5,河長比Rl數(shù)值變化范圍為1.5~3.5;黃土溝谷體系的分維值一般為1.15~1.52之間,灌區(qū)渠系的分維值一般在1.1~1.3之間。(4)寶雞峽灌區(qū)渠系布局合理性分析:灌區(qū)二級渠系數(shù)目過多,三級渠系數(shù)目過少,所以應(yīng)該在允許范圍內(nèi)適當減少冗雜的二級渠系并合理發(fā)展三級渠系,并在可能范圍內(nèi)合理增加渠系級數(shù)。灌區(qū)渠系長度比與標準值比較可以發(fā)現(xiàn)二、三級的區(qū)渠系長度比過小,因此應(yīng)該合理發(fā)展三級渠系,增加三級渠系長度。(5)涇惠渠灌區(qū)渠系布局合理性分析:灌區(qū)的主要問題為渠系數(shù)目少且有的渠系過長,因此應(yīng)該在綜合考慮各種因素的情況下化長渠為短渠,并合理發(fā)展三、四級渠系,以調(diào)整渠系在平面上的布置情況,讓渠系在灌區(qū)范圍內(nèi)均勻分布,使水量可以盡可能自流的到達灌區(qū)各處,從而提高用水效率。
【學位單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：S277
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究的意義和目的
        1.2.1 研究的目的
        1.2.2 研究的意義
    1.3 應(yīng)用研究進展
        1.3.1 分形理論在河網(wǎng)水系研究中的應(yīng)用
        1.3.2 對黃土區(qū)溝谷體系分形特征的研究
        1.3.3 對灌區(qū)渠系分形特征的研究
    1.4 研究內(nèi)容
    1.5 研究方法
    1.6 技術(shù)路線
第二章 分形基礎(chǔ)理論
    2.1 分形的概念及基本特性
        2.1.1 分形的定義
        2.1.2 無標度區(qū)間
    2.2 分形的基本性質(zhì)
    2.3 常用分形維數(shù)定義與計算
        2.3.1 盒維數(shù)
        2.3.2 信息維數(shù)
        2.3.3 關(guān)聯(lián)維數(shù)
第三章 寶雞峽灌區(qū)渠系的分形特征研究
    3.1 研究區(qū)概況
        3.1.1 行政區(qū)劃和社會經(jīng)濟概況
        3.1.2 水資源狀況
        3.1.3 水利設(shè)施基本情況
    3.2 寶雞峽灌區(qū)渠系分維值計算
        3.2.1 渠系分維值計算步驟
        3.2.2 寶雞峽灌區(qū)渠系分維值分析
    3.3 寶雞峽灌區(qū)各級渠系分維值計算
        3.3.1 寶雞峽灌區(qū)一級渠系分維值計算
        3.3.2 寶雞峽灌區(qū)二級渠系分維值計算
        3.3.3 寶雞峽灌區(qū)三級渠系分維值計算
        3.3.4 寶雞峽灌區(qū)Horton河系定律特征參數(shù)計算
第四章 涇惠渠灌區(qū)的渠系分形特征研究
    4.1 研究區(qū)概況
        4.1.1 地理位置
        4.1.2 水文氣象
        4.1.3 社會經(jīng)濟概況
    4.2 涇惠渠灌區(qū)渠系分維計算
        4.2.1 渠系分維值計算步驟
        4.2.2 涇惠渠灌區(qū)渠系分維值分析
    4.3 涇惠渠灌區(qū)各級渠系分維計算
        4.3.1 涇惠渠灌區(qū)一級渠系分維值計算
        4.3.2 涇惠渠灌區(qū)二級渠系分維值計算
        4.3.3 涇惠渠灌區(qū)三級渠系分維值計算
        4.3.4 涇惠渠灌區(qū)四級渠系分維值計算
        4.3.5 涇惠渠灌區(qū)渠系Horton河系定律特征參數(shù)計算
第五章 黃土灌區(qū)渠系布局合理性分析
    5.1 寶雞峽灌區(qū)渠系結(jié)構(gòu)布局合理性分析
    5.2 涇惠渠灌區(qū)渠系結(jié)構(gòu)布局合理性分析
    5.3 小結(jié)
第六章 結(jié)論與討論
    6.1 結(jié)論
    6.2 建議和展望
參考文獻
致謝
作者簡介

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本文編號：2880050