基于地下水均衡的灌区合理渠井用水比例

基于地下水均衡模型,分析了陕西泾惠渠灌区不同频率典型年的地下水均衡状况,结果表明降水入渗补给、渠系渗漏及田间灌溉入渗补给、井灌回归补给是灌区地下水的主要补给源,占总补给量的85.99%~82.89%;而人工开采是灌区地下水的主要排泄途径,农灌地下水开采量、人畜和工业用水开采量占总排泄量的69.7%~72.86%.以2010年为现状基准年,2020年为规划水平年,结合灌区发展规划,设置了4种不同的灌区发展情景模式,运用所建立的地下水均衡模型计算了不同情景模式下的地下水位埋深,其变化范围为0~0.07 m;以地下水位变幅最小为准则,得出了不同频率典型年合理的渠井用水比例范围为1.49~1.53,从而为灌区地下水资源的高效持续利用提供了依据.     

水均衡法评价玛纳斯河流域莫索湾灌区地下水资源

莫索湾灌区位于玛纳斯河下游,地下水补给以侧向径流补给和灌溉水入渗补给为主,因此,地下水位多年动态变化特征基本上反映了地下水开采量的变化特征。基于水均衡分析法,分析了研究区地下水资源利用情况,对灌区1998-2007年地下水系列各项补给量和排泄量进行平衡计算,指出灌区地下水位明显受灌溉用水量和人工开采量的双重控制,尤其是人工开采量对地下水位变化影响最大。基于此,地下水开采应该以保证生态环境为前提,合理地开发利用地下水资源,实现地下水资源的可持续利用。     

青铜峡灌区地下水埋深演变及驱动要素贡献率解析

【目的】定量分析青铜峡灌区地下水埋深演变规律及影响因素,科学指导灌区合理调控地下水位,维持水系统健康平衡。【方法】采用水量平衡法分析了青铜峡灌区1998—2017年地下水时空演变特征及地下水补排平衡贡献率。【结果】1998—2017年青铜峡灌区地下水埋深增大了0.69 m,增加速率为0.038 m/a,年内地下水埋深呈双峰双谷特征,空间上银川灌区地下水埋深增大明显,银川市区和银北灌区的大武口区形成大漏斗区。年际地下水变化的主要影响要素依次为渠系渗漏补给(39.71%)侧向排泄(28.24%)潜水蒸发(14.16%)田间入渗补给(7.46%);4—8月和11月渠系渗漏补给对地下水变化贡献最大(45.33%),9—10月和12月地下水侧向排泄是地下水变化第一驱动因素(45.6%);空间上,水位变化的第一驱动要素均为渠系渗漏补给,第二驱动要素各有不同,银川、银南和河东灌区为侧向排泄,银北灌区为潜水蒸发。【结论】引黄水量持续减少是青铜峡灌区地下水埋深增大的最主要原因,而合理的地下水埋深对于维持灌区的生态平衡具有重要意义。     

基于人工示踪法的位山灌区地下水补给特征研究

为分析位山灌区地下水补给特征。采用溴离子作为示踪剂,选择不同区域、作物类型和灌溉条件进行示踪试验,通过综合补给系数和克里格空间插值法,对大气降水和地表水灌溉对地下水补给强度的影响进行了区分。结果表明,灌区降水和地表水灌溉对地下水补给强度均值为167.7 mm/a,在有灌溉地区补给强度为193.1 mm/a,无灌溉地区补给强度均值104.4 mm/a;冬小麦～夏玉米在有、无灌溉条件下降水和地表水灌溉对地下水的补给强度为198.6和110.7 mm/a,棉花在有、无灌溉条件下降水和地表水灌溉对地下水的补给强度为138.3和85.5 mm/a;灌区综合入渗补给系数范围为:13.7%～22.4%,均值为19.36%,上游灌区地下水的综合入渗补给系数大于下游的地下水补给系数。通过对地下水水位的空间分布和综合入渗补给系数的比较发现,地下水水位与综合入渗补给系数之间存在正相关关系。研究的结果可为位山灌区水资源分析提供参考和指导。     

玛纳斯河下游灌区地下水埋深变化特征及成因分析

根据新疆玛纳斯河下游莫索湾灌区具有代表性的14个长期观测井多年(1998—2010年)地下水位数据,运用水量均衡法和Mann-Kendall突变检验法分析了灌区地下水埋深动态特征及成因。结果表明,研究区除147团地下水埋深略有减小外,其他各区地下水埋深均呈增大趋势,其中150团地下水埋深增大最为明显。灌区地下水埋深变化存在时空差异,并且在2004年之后的不同年份出现了变化趋势转折,其根本原因是受到了灌溉入渗和地下水开采的影响。灌区地下水埋深年际、年内变化基本都呈现出人工-自然双重影响下的变化特征,年内变化最为明显,且不同区域影响地下水位变化的主次因素有所不同。总体而言,人类活动已经成为玛纳斯河下游灌区地下水埋深变化的主要驱动力,其次是自然因素,其中灌溉入渗、地下水开采和潜水蒸发是影响研究区地下水埋深变化的主要因素。     

灌区耗水量变化对地下水均衡影响研究

从宝鸡峡灌区水资源形成及转化的角度出发界定了灌区耗水量的概念。通过对灌区水量平衡关系分析,建立了灌区地下水量平衡模型,通过模型计算与分析,结果表明渠系及田间入渗补给量、地下水开采量是主要的地下水平衡要素;宝鸡峡灌区1991~2003年渠系蒸发及浸润损失量和渠系渗漏补给量总体呈递减的趋势,当渠首引水量和渠系利用系数一定时,渠系蒸发及浸润损失量和渠系渗漏补给量呈反比关系。灌区田间灌溉耗水量与田间灌溉入渗补给量也呈递减趋势;灌区地下水耗水量和地下水开采量总体呈上升趋势。     

水资源评价新途径商榷

<正> 通常在利用地面水灌溉的规划设计中,都是按照灌溉面积、灌水次数和灌水定额的乘积,除以渠系水的利用系数,计算灌区灌溉用水量,在开发利用地下水灌溉规划设计中、常根据地下水的补给量(降水和地面水的入渗补给、地下径流的侧向补给、不同含水层间的越流补给,以及灌溉回归水的补给等)计算地下水的可开采量,然后与灌区需要的水量对比,说明地下水资源的盈亏。     

基于MODFLOW的地下水动态变化特征分析——以位山灌区为例

地下水数值模拟对灌区地下水资源的开发利用具有重大意义。为了科学有效的了解位山灌区地下水的均衡状态,在位山灌区翔实的地下水位动态观测资料和对灌区的地下水补给影响因素分析的基础上,采用地下水数值模拟软件Visual Modflow建立模型,模拟不同条件下位山灌区的地下水水位和水量动态变化,分析灌区浅层地下水系统均衡状态。结果表明目前位山灌区地下水补给量是103 508.2万m~3,排泄总量是106 743.8万m~3,二者之差是-3 235.6万m~3,由此可知在模拟期内位山灌区地下水系统处于负均衡状态。模拟结果符合当前灌区浅层地下水资源开发利用现状。本文主要通过模拟地下水均衡状态,探究灌区地下水的补给排泄特征,为灌区地下水资源可持续开发利用提供理论依据。     

基于采补平衡的河套灌区井渠结合模式及节水潜力

确定合理的渠井结合比以保证地下水采补平衡,是发展井渠结合灌溉、保证灌区节水和可持续发展的重点和难点。根据井渠结合区的地下水可开采量与井渠结合井灌区的灌溉用水量之间的平衡关系,建立地下水补给均衡模型。该模型考虑各级渠道输水、田间灌溉和降雨入渗对地下水的补给,地下水开采量则根据井灌区灌溉用水量确定,建立地下水补给与地下水开采量之间的均衡方程,通过求解该均衡方程,得到井渠结合区渠井结合比的合理范围在2.3~3.4之间。同时,通过局部敏感性分析方法,分析了该模型涉及参数中对渠井结合比影响程度较大的5个参数,敏感性从大到小依次为:地下水可开采系数、土地利用系数、渠道输水补给地下水系数、田间灌溉补给地下水系数、降雨补给地下水系数。进一步根据渠井结合比,计算了灌区实施井渠结合灌溉的节水潜力,结果表明,井渠结合全部实施后,灌区的节水潜力在3.4~4.6亿m~3,节水效果显著。     

泾惠渠灌区节水改造对地下水空间分布影响

为了客观评价泾惠渠灌区节水改造环境效应及制定适宜的农业节水方案,寻求灌区地下水合理开发利用模式,综合应用GMS和ArcGIS软件建立了灌区地下水分布式模型,结合灌区渠系衬砌、田间节水及农业种植结构的实际情况设置8种真实情景和假定情景分析了灌区节水改造对地下水空间分布的影响.结果表明:灌区田间节水工程可减少18.5%～33.4%的井灌水量,对缓解地下水位下降效果尤为明显;灌区渠系节水工程使渠系水利用系数增加16.9%,减少地下水开采的作用次之;灌区泾阳、杨府、楼底、张卜等地区农业种植结构与水土资源空间布局匹配不合理抵消了节水改造对地下水位下降的部分抑制作用,地下水降落漏斗呈扩大趋势.建议进行地下水人工调蓄、完善地下水取水许可制度、加大田间节水力度、合理调整农业种植结构,实现灌区水资源高效持续利用及节水农业可持续发展.     

干旱灌区地下水位动态变化及驱动因素分析

地下水作为干旱区的主要水源,研究其变化规律及其驱动因素对水资源的可持续利用具有重要意义。本文根据玛纳斯河流域典型灌区147团1996-2010年的地下水位监测资料,采用水均衡法对灌区地下水动态变化特征进行分析,并采用主成分分析法分析了影响地下水位变化的驱动因子。结果表明:该地区地下水动态处于正均衡状态,均衡差为246.322万m3/a,地下水年内、年际变化的趋势都逐渐减小。人为因素的影响占64%,比自然因素对该地区地下水位变化的影响大,其中灌水量和开采量是影响该地区地下水埋深的主要因子,它们的荷载分别为0.945和0.930。     

典型草原区河谷带地下水位对水均衡要素变化的响应

近几年锡林河流域开始进入降水偏丰周期,但地下水“入不敷出”的情况愈加明显,过量的地下水开采需求只能通过消耗地下水储蓄量来实现。基于水均衡原理和统计学方法分析锡林河平原区地下水位对降水量和开采量间的响应程度。研究结果表明,各个观测井对降水时序变化的响应差异较大,其中饲草料基地井与农场三队井地下水位变幅对降水较为敏感;水位埋深与开采量之间存在明显的正相关关系,从水位-开采量关系曲线变化趋势来看,随着地下水开采量增加,农场三队、饲草料基地和奶牛场的水位响应最明显;农作物大棚种植区地下水位主要受降水量与开采量共同作用,响应程度为51.16%,而饲草料基地受开采量影响最大,达到60.71%,压减灌溉饲草料地规模、调整集中连片布局为分散式利用是缓解农灌区地下水超采、促进农牧业安全发展的主要途径。     

基于MIKE SHE模型的干旱区节水灌溉对地下水位的影响研究

以新疆干旱区玛纳斯河流域莫索湾灌区150团为例,以2005年为基准年进行模型相关参数率定,以现状年2010年实测地下水数据进行模型验证,以2020年为规划年进行地下水预测,利用具有物理基础的分布式水文模型MIKE SHE模型模拟自然-人工复合水循环过程,并对比现状年与规划年节水灌溉情况及地下水模拟结果。结果表明,由节水灌溉比例的增加引起的地下水位下降值为0.021m,对地下水位下降变化的贡献比例为24.7%。     

阿克苏河下游区灌溉入渗补给系数计算及影响因素分析

【目的】准确获取阿克苏河下游区灌溉入渗补给系数,对该区灌溉入渗补给系数的影响因素进行分析,为绿洲带高强度人工灌溉模式下地表水地下水转化机理研究,提高研究区地下水数值模拟精度提供基础。【方法】选取阿克苏下游区不同灌溉制度、包气带厚度、土壤结构下代表性点进行野外取样及室内灌溉试验,并结合Hydrus-1d进行包气带水流数值模拟,通过改变灌溉制度、包气带厚度,应用Hydrus-1d模型计算该土壤结构下的灌溉入渗补给系数变化。在模型计算结果的基础上,首先分析灌溉制度、包气带厚度与灌溉入渗补给系数的关系;其后重点利用模型计算结合数理统计的方法分析土壤结构中影响灌溉入渗补给系数的主要因素。【结果】研究区内滴灌条件下灌溉入渗补给系数的范围为0.320～0.474;畦灌条件下灌溉入渗补给系数的范围为0.408～0.561,即不同灌溉制度下灌溉入渗补给系数不同;而伴随包气带厚度增大,灌溉入渗补给系数也随之减小;土壤结构对灌溉入渗补给的主要影响因素为土壤渗透系数、土壤体积质量、土壤初始含水率。【结论】根据室内试验结合数值模型计算出不同灌溉制度下的灌溉入渗补给系数变化范围,得出灌溉入渗补给系数的影响因素为灌溉制度、包气带厚度和反映土壤结构的土壤渗透系数、土壤体积质量及土壤初始含水率,为干旱区下游区灌溉入渗补给系数选取及后续研究提供理论依据。     

河套灌区典型区土壤水-地下水动态与转化关系研究

为确定限制引水背景下河套灌区土壤水-地下水动态及其转化关系,为优化农田水管理策略提供理论依据,选取河套灌区典型斗渠区域,基于2年土壤水、地下水的监测数据,分析在不同作物种植区、不同灌溉期的农田土壤水、地下水的动态变化规律。运用水量平衡法对地下水浅埋区农田土壤水与地下水的转化关系进行定量研究,结果表明：生育期内农田土壤水分变化属于“灌溉降水入渗补充-腾发消耗型”;受灌溉影响,不同时期地下水埋深动态具有显著的灌溉型特征,土壤水渗漏补给地下水明显抬升地下水位,地下水排水和潜水蒸发又降低地下水位;在作物生育期内,土壤水与地下水进行双向补给,且不同时期具有不同的转化特征;研究区2年生育期内灌溉降水补给土壤水分别为544.56mm和541.85mm,平均腾发量为465.5mm和434.8mm,土壤储水量减少61.96mm和63.1mm,土壤水补给地下水为207.73mm和236.94mm。研究可为当地及相近地区农业节水灌溉提供科学依据。     

人民胜利渠灌区适宜井渠用水比研究

为合理利用灌区地表水和地下水资源,改善灌区生态环境,以人民胜利渠灌区为例,在对灌区地下水开发利用现状及其水位动态进行分析的基础上,将地下水模拟模型与GIS技术进行结合,并设置8个情景方案,预报了灌区5 a后地下水位变化趋势,并提出了灌区适宜的井渠用水比。结果表明,目前灌区地下水位呈不断下降趋势,削减灌区地下水开采量对地下水位的恢复有明显的作用。平水年削减10%的地下水开采量,人民胜利渠灌区井渠用水比例调整为1/0.78,上游调整为1/1.24,中游调整为1/0.85,下游调整为1/0.41,灌区机井数从原来的20 261眼削减到14 315眼,可以基本实现地下水的采补平衡。     

卫宁灌区迎水桥水源地地下水均衡变化研究

地下水是重要的生态因子,地下水的均衡状态往往影响着该区域生态系统的天然平衡。地下水均衡计算是区域地下水资源评价的重要环节,是对地下水各均衡要素的定量化研究。应用水均衡法与数值模拟法对卫宁灌区某水源地自然条件与开采条件下的地下水各均衡要素进行计算分析。两种方法互为论证,计算结果接近,表明其具有较好的可信度,可以为合理开采地下水提供科学依据。综合两种计算结果,水源地在开采条件下,地下水补给项与排泄项各要素的量与其所占比例均发生了很大的变化,同时水源地地下水在自然条件下的正均衡变为开采条件下的负均衡,说明人工开采地下水是影响水源地地下水天然均衡状态的重要因素,应提出相应措施保障区域的供水安全。     

基于地统计学的降水入渗补给系数的空间变异特征分析

降水入渗补给系数是水资源评价中重要的参数之一。采用地统计学原理和方法研究了参数的空间变异特征。使用克里金插值法,绘制降水入渗补给系数插值图与地下水埋深图和地形图对比分析。分析表明降水入渗补给系数大小与研究区地形和地下水埋深有关。     

辽源市地下水水位动态特征分析及预测研究

利用辽源市1980-2011年地下水动态监测数据,采用地质、水文地质学理论和方法,分析研究区地下水动态变化规律,及地下水动态类型。同时运用BP神经网络模型对辽源市地下水水位进行模拟预测。结果表明:研究区的地下水动态类型主要有降水入渗-蒸发型、径流型、降水入渗-开采型;利用BP神经网络技术建立辽源市地下水位预测模型,预测结果较为理想;研究区地下水位多年来呈下降趋势,2006-2012年地下水位下降2m左右。通过对辽源市地下水动态特征的研究,为今后对辽源市地下水的研究和生产、生活的开采利用提供了科学依据和指导意义。     

砂姜黑土区有无作物生长土壤水与地下水转化关系研究

为研究砂姜黑土区有无作物生长条件下土壤水与地下水的转化关系,采用五道沟实验站蒸渗仪1991-2015年10-5月份小麦生长期及同期裸地不同地下水埋深水平下蒸发和入渗实测资料,分析了不同下垫面条件下潜水蒸发量、入渗补给量和潜水补耗差随地下水埋深变化规律。结果表明:小麦生长条件下,潜水蒸发主要发生在2.5 m以浅,裸地潜水蒸发主要发生在0.4 m以浅,且其均随地下水埋深增加而递减;裸地累积入渗补给量大于小麦地累积入渗补给量,均随地下水埋深增大而减小,裸地与小麦地累积入渗量之间差值随地下水埋深的增大呈先增加后减少趋势,在2～3 m时小麦地蓄水能力最大;在种植小麦条件下,潜水补耗差与地下水埋深呈对数关系,土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深为1.62 m,地下水埋深小于1.62 m,潜水消耗起主导作用,地下水向土壤水转化,大于1.62 m,土壤水补给地下水,裸地条件下土壤水与地下水转化量的均衡临界埋深0.2～0.5 m之间。土壤水与地下水的转化受作物和均衡临界埋深共同影响。