基于Saltmod的河套灌区节水条件下地下水动态变化分析

以内蒙古河套灌区为研究对象,基于水均衡模型Saltmod构建了灌区地下水动态预测模型,利用灌区2000-2013年多年实测地下水埋深和排水量对模型进行了率定和验证,采用验证后的模型预测了4种引水量和4种降雨情况下河套灌区地下水动态变化过程,4种引水量分别为45.1(现状)、42、40和36.4亿m~3,降雨量分别为现状条件的100%、75%、50%和25%。结果表明,Saltmod模型可以较好地运用于河套灌区地下水动态变化预测分析。在现状条件下,未来10年灌区地下水埋深和排水量基本保持稳定,当引水量下降时,灌区的地下水埋深小幅增加,排水量明显减少。4种降雨量情况下,当引水量为40亿m~3时,地下水埋深较现状条件依次增加0.02、0.06、0.09、0.12 m,排水量依次减少1.404、2.031、2.590、3.083亿m~3;当引水量为36.4亿m~3时,地下水埋深较现状条件依次增加0.04、0.08、0.10、0.13 m,排水量依次减少2.364、2.918、3.465、3.946亿m~3。可见,在引水量和降雨量同时减小时,灌区地下水埋深增加较大,排水大幅减少,降幅超过50%,这将导致灌区盐分排泄减少,增加土壤盐渍化风险。可为确定维持灌区可持续发展的引水量阈值提供参考。     

河套灌区井渠结合数值模拟及水资源分析预报

随着黄河水资源逐年紧缺,河套灌区迫切需要提高区内的水资源利用效率。井渠结合采用抽取地下水和引黄水共同灌溉,在不减少灌溉用水的情况下减少了引黄水量,是一种切实有效的节水措施。应用Visual MODFLOW建立了河套灌区的地下水模型,通过对模型的率定与验证,较好地反映了河套灌区实际水文地质条件,可用来预测该地区地下水运动及水资源状况,分析该地区采取井渠结合节水措施后对地下水的影响。模型预测结果表明:河套灌区实施井渠结合节水措施后,可减少黄河引水约4.09亿m3,井渠结合区内生育期平均地下水埋深由2.17 m增至2.68 m,秋浇期由1.91 m增至2.82 m,冻融期由2.28 m增至2.50 m。     

渠道衬砌对农田水土环境的影响研究——以隆胜节水示范区为例

在引黄水量大幅减少且河套灌区大范围实施节水改造工程的背景下,为研究河套灌区渠道衬砌前后对农田水土环境的影响,通过对隆盛节水改造典型示范区的环境效应进行监测分析研究,结果显示示范区环境变化主要与灌水量有关,渠道衬砌有效提高了灌溉水利用系数,对地下水埋深及土壤盐碱化有一定影响。为控制灌区土壤盐碱化,示范区地下水埋深阈值为1.6~1.8 m,西济支渠区域适宜引水量为1 645~1 850万m~3。渠道衬砌后灌区具有535万m~3节水潜力,研究结果将为灌区节水改造提供理论基础。     

内蒙古河套灌区GSPAC水分通量分析

阐述了内蒙古河套灌区的水文要素特征和农业节水改造形势。综合考虑区域性水循环过程中地下水系统、地表水系统和土壤植物大气连续体的密切联系,建立了内蒙古河套灌区人工自然复合型的GSPAC系统模型。以各子系统的水均衡为控制条件,计算了现状和节水改造后灌区GSPAC水循环界面通量,并预测了地下水埋深变化的幅度。     

内蒙古河套灌区小麦套种玉米秋浇覆膜灌溉试验研究

内蒙古河套灌区是全国3个特大型灌区之一,灌区每年农业用水量45亿m3左右,其中秋浇用水量占到1/3。秋浇是河套灌区特有的灌水方式,也是灌区节水保墒的关键。以河套灌区具有代表性且种植面积较大的小麦套种玉米田块为研究对象,进行秋浇覆膜灌溉新技术的试验研究,通过对不同试验方案的跟踪观测,系统地分析了这种灌溉新技术的节水增产效果。     

蓬勃发展的内蒙古河套灌区

正内蒙古河套灌区位于黄河内蒙古段北岸的"几"字弯上,现引黄灌溉面积1100万亩,是亚洲最大一首制自流引水灌区和全国三个特大型灌区之一。灌排配套的工程体系。河套灌区引黄灌溉已有两千多年,始于秦汉,兴于清末,新中国成立后,河套灌区掀起了引水工程建设、排水工程畅通、世行项目配套、节水工程改造等四次大规模水利建设,实现了从无     

内蒙古河套灌区地下水开发利用模式的实例研究

内蒙古河套灌区节水改造后,引黄水量大幅度减少。在河套灌区内选择一块有代表性的区域作为研究对象,探讨河套灌区全面实施节水改造方案后,地下水开发利用的可行性以及井渠结合的合理模式。以MODFLOW软件为计算工具,对不同水井布局方案在某一确定的地下水开采强度下计算区地下水动态变化过程进行预测。计算结果表明,井渠结合区每年开采1200 m3/hm2条件下,连续多年运用能够保持采补平衡。不同的水井布局方案的计算表明,1200 m3/hm2开采水平下,以局部集中布井的布局形式较好。     

内蒙古河套灌区农业灌溉资源型节水潜力分析

分析和估算内蒙古河套灌区农业灌溉资源型节水潜力具有重要意义。以作物需水量为基础,考虑有效降水补给、农业灌溉水在输水过程和田间中的损失等因素,建立河套灌区农业灌溉资源型节水潜力估算公式。根据目前河套灌区作物种植结构和所实施的节水灌溉技术,分别估算得到2020年和2030年作物灌溉需水量和农业灌溉资源型节水潜力值。研究结果可为提高河套灌区农业水资源利用效率提供参考。     

河套灌区节水改造工程实施前后区域地下水位变化的分析

河套灌区节水改造工程实施后 ,引黄水量将由现状的年平均 (近 10年 ) 5 2亿m3 减少到 40亿m3 。由于引黄水量的大幅度减少 ,人们一直担心是否会由此导致灌区内区域地下水位的大幅度下降 ,从而造成该地区生态环境的破坏。在缺乏观测试验资料的情况下 ,本文采用集中参数模型对河套灌区节水改造前后区域地下水位变化进行了模拟分析计算 ,结果表明 ,在引黄水量每年减少 12亿m3 的情况下 ,区域地下水位下降幅度较小 ,约为 0 .4m ,对该地区的生态环境不会造成不利影响     

河套灌区地下水适宜埋深、节水阈值、水盐平衡探讨

【目的】分析探讨河套灌区当前地下水适宜埋深、节水阈值和水盐平衡状况。【方法】采用数理统计的方法,对河套灌区1998—2018年的引黄用水量、地下水埋深、水盐平衡等资料进行统计分析。【结果】2016—2018年,灌区由黄河水带来的盐分每年平均约254万t;排入乌梁素海的盐份年均约106万t,每年约有148万t盐分滞留在灌区内,灌区土壤仍然处于连续积盐状态。由于引入和排出大量的生态水,乌梁素海排入黄河的盐分年均188万t,属于脱盐状态,乌梁素海水质持续改善。河套灌区地下水适宜开采量约为3.2亿～3.6亿m3/a,灌区近年地下水实际开采量2016年为2.1亿m3,2017年为2.4亿m3,2018年为2.15亿m3,目前灌区还有约1.5亿m3的地下水开采潜力。【结论】河套灌区目前地下水年均适宜埋深为1.8～2.5 m,认为灌区农业引黄水量下限(节水阈值)约为40亿m3,每年还应该引入3亿～4亿m3的生态用水,用于维持乌梁素海和灌区湖泊湿地的的生态环境。     

大型灌区节水改造后地下水动态的

以黄河河套灌区的节水灌溉工程改造为目标，通过一个试验区（沙壕渠灌域）的实际分析，在地下水动力学数值模拟基础上，用Galerkin法对节水工程实施后的地下水动态进行预测，通过更大范围（解放闸灌域）用人工神经网络BP模型的快速算法进行了检验比较认为：成果基本可靠，有一定代表性，可供河套灌区水环境评估与宏观水管理预测和决策参考。     

基于Visual MODFLOW模型的三湖灌域地下水资源评价

以内蒙古河套灌区下游的三湖灌域为研究背景,采用Visual MODFLOW模型对研究区未来15年的水资源利用及水资源变化趋势作了详细的预测研究。结果显示,到2010年研究区地下水总补给量为9940.76万m3,2015年为8184.34万m3,2020年为6808.72万m3。3个水平年地下水总补给量分别比现状年减少551.68、2308.1和3666.05万m3。3个水平年地下水位下降幅度分别为0.5～2.0 m、0.5～2.5 m之间和0.5～3.0 m之间。到2020年研究区地下水位下降最大达3 m,已接近生态要求最低水位。研究区引黄灌溉水量最少不能低于6000万m3,否则,将会出现地下水量减少、地下水位持续下降的趋势,危及生态环境的安全。     

节水灌溉条件下宁夏银北灌区地下

根据灌区引水、排水、降水及蒸发等长观资料，分析讨论了宁夏银北引黄灌区大气降水、地表水、地下水相互转化规律及其时空分布状况。采用有限元法，建立了银北灌区地下水动态数值模型。在此基础上，研究了采取节水灌溉措施后，灌区地下水动态。首先按照优化后的灌区作物种植结构及相应的灌溉定额，反推灌区灌溉引水量。然后，通过相关分析，得到与灌溉引水量相对应的沟排量。最后，用反推所得数据及典型年份的降水和蒸发资料，进行了地下水动态趋势分析和数值模拟计算，给出了模型的预测结果，并将预测结果绘制成相应的地下水等水位线图。     

内蒙河套灌区建立回归水灌溉系统可行性分析

通过详实可靠的资料及多种因素分析 ,对河套灌区建立回归水灌溉系统的可行性进行了论证     

河套灌区粮食水足迹与虚拟水净输出时空演变

为了正确评价灌区内水资源使用对改善现有水资源管理的影响,文中引入水足迹与虚拟水概念,同时考虑降雨和灌溉用水,计算了1960—2008年内蒙古河套灌区粮食水足迹与虚拟水净输出量的时空变化,进一步评价了灌区水资源在区域内和区域间的分配.结果表明：1960—2008年河套灌区粮食水足迹由3.534×109m3减小为1.634×109m3,自2000年灌区粮食虚拟水净输出量呈下降态势,两者构成均以蓝水为主（90%）;空间分布上,河套灌区中部地区（杭后、临河和五原）的粮食水足迹和虚拟水净输出量较大,而其他地区（磴口和前旗）较小;1960—2008年,粮食生产用水在灌区用水总量中所占比例呈显著下降趋势,年均下降1.07%.粮食生产用水的大部分以虚拟形式输送到灌区外部,该比例近年有所降低,但2008年仍高达76.22%.未来河套灌区应注重绿水和蓝水资源利用效率的提高.该研究为灌区水资源管理宏观政策的制定和可持续发展的实现提供理论依据.     

Assessing the groundwater dynamics and impacts of water saving in the Hetao Irrigation District, Yellow River basin

Water resources allocated to the agricultural sector in the Yellow River basin are being reduced due to severe water scarcity and increased demand by the non-agricultural sectors. In large-scale irrigation districts, the application of water-saving practices, e.g., improving the canal system, using water-saving irrigation technology and adjusting cropping patterns, is required for the sustainable agricultural development and the river basin environmental equilibrium. Adopting water-saving practices leads to lowering the groundwater table and to controlling salinity impacts related to excessive irrigation. However, assessing the effects of water-saving practices on the groundwater system requires further investigation. The Jiefangzha Irrigation Scheme of the Hetao Irrigation District is used as a case study for analyzing the temporal and spatial dynamics of the groundwater table. A lumped parameter groundwater balance model has been developed with this purpose and to assess impacts of various water-saving practices. The model was calibrated with monthly datasets relative to the non-frozen periods of 1997-1999 and validated with datasets from 2000 to 2002. Results indicate that canal seepage and deep percolation account for respectively 48% and 44% of the annual groundwater recharge. Groundwater discharge by direct evaporation and plant roots uptake represents 82% of the total annual groundwater discharge. After validation, the model was applied to assess the impacts of various canal and farm irrigation water-saving practices. It was observed that improvements in the canal system (e.g., canal lining, upgrading the hydraulic regulation and control structures, improving delivery schedules) might lower the groundwater table by 0.28-0.48 m, depending upon the level of implementation of these measures. Higher declines of the groundwater table are predicted when water-saving technologies are applied at both the canal and the farm systems. That decline of the water table favours salinity control and reduces capillary rise, thus reducing the groundwater evaporation and uptake by plant roots; that reduction may attain 128 mm. However, predictions may change depending on the way how water-saving measures are applied, which may be different of assumptions made; therefore, there is the need to perform a follow-up of the interventions in order to update predictions. Results indicate the need for appropriate research leading to improved irrigation management when the decline of the groundwater level will reduce groundwater contribution to vegetation growth.     

内蒙古河套灌区灌排信息管理决策支持系统

在全面分析河套灌区灌排管理的基础上 ,应用决策支持系统原理 ,开发研制了河套灌区灌排信息管理决策支持系统。在河套灌区灌溉历史上 ,首次实现了河套灌区总局、管理局和管理所三级灌排信息的计算机管理。该系统不仅可为河套灌区用水的科学管理提供科学的决策依据和决策方案 ,而且对于河套灌区推广节水型灌溉农业 ,将起到重要的推动作用     

河套灌区畦灌灌水质量评价与优化

针对河套灌区农田规格不合理问题,为探求变化环境下适宜的畦灌灌水技术要素,在不同畦田宽度下进行田间灌水试验,采用模型模拟与回归分析方法,分析了畦灌水流运动状态及灌水质量变化情况。结果表明:畦田宽度为18～23 m时灌水质量不佳,灌水效率、灌水均匀度仅分别为59. 78%～77. 40%和84. 61%～87. 02%,尽管此时储水效率为100%,但其灌水效果仍然较差;畦田宽度缩小到10～15 m时,灌水效率为70. 20%～87. 00%,灌水均匀度为86. 77%～90. 80%,灌水质量最好;当缩小畦田宽度到5 m时,灌水质量反而降低。在此基础上,结合田间实测资料,通过模型模拟、均匀试验设计以及多元回归分析相结合的方法,构建了包含灌水效率、灌水均匀度以及储水效率的单目标优化模型(Single objective optimization model),将单宽流量和灌水时间作为决策变量,采用冒泡排序法(Bubble sort method)对模型进行求解,得到畦灌适宜的单宽流量和灌水时间组合,根据示范区实际入田流量,初步确定最优畦田宽度为10. 7～14. 2 m。研究结果为灌区节水改造设计、水资源高效利用和农业可持续发展提供了理论依据。