SWAT模型在地下水浅埋灌区的改进与应用研究结题摘要

在地下水浅埋灌区，地下水可通过潜水蒸发对作物耗水产生贡献，而作物种植和灌溉等农业活动又影响潜水蒸发和地下水埋深。本研究使用蒸渗仪组开展试验，揭示了作物根区土壤水分状况对潜水蒸发的影响，并提出反映作物根区土壤水分等多因素影响的潜水蒸发计算模型。在此基础上，发展适用于地下水浅埋灌区的SWAT模型，引入地下水埋深变量，反映灌溉和降雨等因素对潜水蒸发和地下水埋深的作用。基于改进SWAT分析灌溉制度和土壤类型对潜水蒸发和地下水的影响。 在田间尺度上，基于蒸渗仪试验提出了反映作物根区土壤水分等多因素影响的潜水蒸发计算模型。对于潜水蒸发的两个重要影响因素：极限地下水埋深和根区稳定储水量，基于蒸渗仪试验和HYDRUS-1D数值模拟重点分析了这两个变量的影响因素和确定方法。结果表明，对于试验所用冬小麦和粉土，极限地下水埋深约为5m。地下水埋深从0.5 m增加到2.5m时，潜水蒸发线性减小；地下水埋深从2.5m增加到5m时，潜水蒸发以幂函数形式减小。地下水埋深从0.5m增加到2m时，根区稳定储水量Ws（地表下60 cm土层的稳定储水量）线性减小；地下水埋深超过2m时，Ws不再受地下水埋深的控制。 在灌区尺度上，改进了SWAT模型的潜水蒸发计算模块，引入了地下水埋深变量，并基于地下水平衡原理计算浅层含水层水量及地下水埋深，考虑了潜水蒸发对地下水埋深的影响。改进SWAT可为每一个水文响应单元输出逐日地下水埋深，可用来分析土地利用方式变化、气候变化或农业管理措施对灌区地下水埋深和潜水蒸发的影响。基于改进SWAT初步分析了黄河下游灌区灌溉制度对潜水蒸发和地下水埋深的影响。结果表明，随着灌溉水量和灌溉频率的增加，多年平均地下水埋深减小，但灌溉对潜水蒸发的影响较为复杂。对于黄河下游灌区最主要的三种土壤（壤砂，砂壤和粉壤），粉壤的多年平均地下水埋深和潜水蒸发量均最大，壤砂的最小。本研究对认识地下水浅埋灌区水分循环特征和改善灌区水文模拟能力有积极意义。 2100433B

在地下水浅埋灌区，地下水可通过潜水蒸发对作物耗水产生贡献，而作物种植和灌溉等农业活动又影响潜水蒸发和地下水埋深。本研究使用蒸渗仪组开展试验，揭示作物根区土壤水分状况对潜水蒸发的影响，并提出反映作物根区土壤水分等多因素影响的潜水蒸发计算模型。在此基础上，发展适用于地下水浅埋灌区的SWAT模型，引入地下水埋深变量，反映灌溉和降雨等因素对潜水蒸发和地下水埋深的作用。在收集资料的基础上，利用改进SWAT在黄河下游灌区建立模型。通过径流与地下水埋深实测数据对改进模型进行识别、验证和评价。基于改进SWAT模拟，在灌区尺度上探讨作物种植和灌溉等农业活动对黄河下游灌区潜水蒸发和地下水埋深的影响规律。本研究对认识地下水浅埋灌区的作物、土壤水和地下水相互作用规律、提高灌区水文模拟能力及改善灌区水资源管理有积极意义。

前言

第一章绪论

第一节研究背景和意义

第二节国内外研究现状和发展趋势

第三节研究内容与目标

第四节研究方法与技术路线

第二章灌区地下水承载力理论

第一节灌区地下水承载力的概念、内涵和特征

第二节灌区地下水承载力影响因素

第三节灌区地下水承载力研究的理论基础

第四节灌区水文循环模式的基本理论与模型

第三章灌区地下水承载力评价方法与指标体系

第一节灌区地下水评价方法和模型

第二节灌区地下水承载力评价指标体系

第三节灌区地下水承载力评价与预测系统

第四章灌区地下水开采模式及机井合理布局

第一节典型研究区的选择及灌区机井现状调查

第二节系统研发及类型区的划分

第三节灌区供需水量平衡分析

第四节灌区机井合理布局方案

第五节灌区机井布局调整的策略

第五章灌区地下水与地表水联合利用技术

第一节人民胜利渠灌区的运行特点与存在问题

第二节灌区水盐与水资源的调控管理

第三节灌区地下水与地表水联合调度数值模拟和运用技术研究

第四节灌区地下水与地表水联合调度智能监控系统

第六章灌区机井新技术

第一节机井技术综述

第二节新型塑料井管力学性能与水力学特性

第三节弱透水性含水层增大出水量的成井方法

第四节卵砾石含水层辐射井技术

第七章灌区受损机井诊断与修复技术

第一节灌区机井受损类型

第二节受损机井诊断技术

第三节受损机井修复技术

第四节遗物打捞

第五节旧井修复增水技术

第八章灌区地下水开发利用关键技术应用

第一节应用实例

第二节推广应用前景

参考文献 2100433B

内容简介

本书河北省石津灌区为例，针对北方井渠结合灌区的独有特点，开展了北方井渠结合灌区地表水地下水联合调度研究，并进行了示范推广。全书共分为6章，主要内容包括：第一章绪论、第二章井渠结合灌区结构与功能分析、第三章灌区地表水地下水联合调度模型、第四章地表水地下水联合调度软件研制、第五章地表水地下水联合调度软件在石津灌区的应用、第六章结论与展望。 2100433B