基于地下水数值模拟的宝山农场引江灌溉模式研究

[目的]确定宝山农场合理的农业引江灌溉模式,为区域水资源优化配置提供科学依据.[方法]针对松花江流域引江灌溉产生的地表水和地下水的综合开发利用问题,利用三江平原水文地质资料和宝山农场地下水水位长系列实测资料对MODFLOW-2000模型进行了参数识别、验证及模型敏感性分析,并模拟分析了4种情景对宝山农场地下水水位的影响...     

不同降水年型下春玉米适宜秋浇模式的模拟研究

[目的]探讨不同降水年型下灌区春玉米适宜的秋浇模式.[方法]以河套灌区沙壕渠试验站为例,基于所收集的田间实测数据对SWAP-WOFOST模型进行了参数率定和验证,并利用率定验证后的模型分析了1987—2017年不同降水年型下春玉米相对适宜的秋浇模式.[结果]模型能够较好地模拟试验站的土壤含水率、含盐量和温度的动态变化以...     

基于农户灌溉用水模型的渠井结合灌区渠井用水比例研究

为应对变化环境下农业用水供需矛盾日益突出的挑战,确定渠井结合灌区适宜的渠井用水比例,实现渠井结合灌区地下水多年动态平衡和生态系统的可持续发展.采用半结构化访谈的方式在典型渠井结合灌区——陕西省宝鸡峡灌区进行了大量田间调查,获取了作物种植类型、产量和种植成本,灌溉水源选择、灌溉用水量等基础数据,并将观察到的农户灌溉行为概念化和程序化,将农户灌溉用水行为与作物根区水文过程进行耦合,开发了一个具有物理机制的农户灌溉用水模型,模拟了不同渠井灌溉用水比例对地下水位动态、作物产量和农户生计的影响.模型在典型区域应用的纳什效率系数为0.58,表明模型可以用来模拟渠井结合灌区的地下水位.结果表明:若要维持灌区地下水位稳定和地下水采补平衡,塬上灌区丰、平、枯水年的渠井用水比例应分别为2:98、28:72、30:70,塬下丰、平、枯水年的渠井用水比例应为全井灌(0)、28:72、29:71.考虑丰蓄枯补原则,丰水年塬上灌区和塬下灌区的渠井用水比例分别为10:90和17:83时,地下水位可上升2 m;枯水年塬上灌区和塬下灌区的渠井用水比例分别为21:79和13:87时,地下水位可下降2 m.仅改变渠井用水比例时作物产量不变,且井灌比例增加时亩均净收入略有下降.开发的农户灌溉用水模型可以用来模拟渠井结合灌区的农户灌溉用水对地下水的影响,并可以量化渠井用水比例对地下水位、作物产量和农户生计的影响,可以确定不同水平年塬上、塬下灌区适宜的渠井用水比例,为灌区地表水地下水联合高效安全利用提供强有力的技术支撑.     

渠井结合灌区地下水位对不同渠系节水水平的响应

以泾惠渠灌区为研究对象,基于灌区地下水观测数据,运用FEFLOW建立泾惠渠灌区地下水三维模拟模型。在满足模拟规范要求的精度要求下,模拟11种不同节水水平情景,研究了地下水位对不同影响因素条件下的响应情况。得到地下水位对本次研究的三种主要影响因素条件下的响应情况为:斗口以下灌溉水利用系数灌溉定额干支渠水有效利用系数。模拟最终得到灌区最优渠井节水水平配置:干支渠水有效利用系数0.71,斗口及以下灌溉水有效利用系数0.90。在生产实际中应优先考虑提高斗口以下灌溉水有效利用系数,并以此为依据确定灌区渠系防渗衬砌标准。     

河套灌区陆面水循环模式研究

根据灌区水循环的一般特征及河套灌区独特特征,建立了包括地表水、土壤水和地下水模型的河套灌区水循环数学模型,并在模型求解过程中实现三者的简单耦合。分别计算了灌区生育期和秋浇期的净灌溉水量、土壤含水量变化及渗漏情况,地下水变化情况等。模拟结果显示,河套灌区水循环过程为一种"负水平衡"的垂向水循环。     

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...     

基于数值模拟的新疆灌溉水田间入渗系数研究

在我国干旱内陆地区,节水灌溉技术的发展使得地下水资源发生变化,精确评价地下水资源量的核心是确定灌溉水的田间入渗系数。为了研究不同灌溉模式下的田间入渗系数,采用HYDRUS-1D软件建立模型,以豆类作物为研究对象,对两种不同灌溉模式下的田间入渗系数进行模拟,模拟结果的相对误差为1.5%,证明模型对土壤水渗漏规律及灌溉水渗漏量的模拟是可靠的。传统灌溉与节水灌溉的田间入渗系数分别是0.542和0.337,同时,作物不同生长期的渗漏累积变化量及田间入渗系数也有所差异。不同灌溉模式下的田间入渗系数取值范围的确定能为地下水资源评价提供理论支持。     

基于NSGA-Ⅱ的灌区水资源优化配置模型及应用

[目的]解决灌区水资源短缺、农业用水效率不高的问题,为灌区水资源管理提供科学依据.[方法]基于大系统分解协调原理构建了包含灌区作物种植结构和作物灌溉制度的层次优化模型,并剖析第1层模型中灌水时间对灌溉制度优化的影响,以及第2层模型中生态效益对作物种植结构优化的影响.以宝鸡峡五泉灌区为研究对象,构建了2层协调优化模型,并...     

变化地下水埋深与灌水量对土壤水与地下水交换的影响

[目的]探究不同地下水埋深和灌水量对土壤水与地下水交换的影响,提高灌溉水利用效率.[方法]在河套灌区开展了不同地下水埋深与灌水量对土壤含水率、地下水埋深及土壤水与地下水交换影响的田间试验,分析变化地下水埋深与灌水量对土壤水与地下水交换的影响.[结果]不同灌水量下,灌水前后0～60 cm土壤含水率变化明显,灌水主要补充耕...     

基于模拟优化模型的渠井结合灌区多目标水资源优化配置

为协调渠井结合灌区灌溉经济效益、灌溉用水效率、作物缺水、地下水可持续利用和渠系配水公平度5个目标,确定各作物合理的灌溉用水量与适宜的渠井用水比例。采用基于Python开发的MODFLOW模块FloPy构建地下水数值模拟模型,在此基础上采用优化框架Pymoo中的NSGA-Ⅲ算法构建了紧密耦合的灌区多目标水资源优化配置模拟优化模型,获得了一个假想渠井结合灌区的多目标水资源优化配置方案。结果表明：与57个非劣解集的平均值相比,经济效益最优方案,经济效益高1.10%;地下水可持续利用方案中地下水平均累计降深低4.52%;作物缺水量最小方案中缺水量低14.25%;配水公平度最高方案中公平度高32.84%;用水效率最高的方案中用水效率高19.72%;采用博尔达计数规则优选出的最优方案中,经济效益高0.14%,地下水平均累计降深低4.49%,缺水量低0.15%,用水效率高16.90%,但用水公平度低52.2%。基于模拟优化模型通过调整渠井用水比例和灌溉水量来进行渠井结合灌区多目标水资源优化配置,并采用博尔达计数规则确定最优配置方案,可为灌区地表水地下水可持续安全高效利用,地下水取水总量和地下水水位双...     

灌区农业干旱模拟与灌溉效益评估

根据农田水量平衡原理，建立了灌溉条件下的干旱模拟模型。以湖北省某灌区旱作物棉花为例．模拟该灌区17年来棉花发生干旱的情况，根据模拟结果．通过对比分析了该灌区自然条件下和灌溉条件下的棉花、晚稻产量与干旱所造成的损失。对该灌区的灌溉效益进行了评估。     

山东禹城引黄灌区非充分灌溉配水模型

为了制定有多种作物且灌溉水源为动态变化的灌区的配水计划，提出了由充分灌溉和非充分灌溉2级模型组成的配水模型。其中非充分灌溉配水模型包括优化模型和模拟模型2部分，优化模型的方案具有较好的经济效益，而模拟模型的方案便于实施。模型中联合运用引黄水和地下水，可减少因黄河缺水对农业造成的重大损失。在此基础上编制的山东禹城灌溉配水管理决策支持系统界面友好，实用性强，基本上可灌溉灌区的管理需要。     

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。     

沿黄省(区)灌溉耗用黄河水量研究

用灌区水均衡理论 ,建立了计算灌区耗水量的灌区水均衡模型 ,并进行了模拟运算。运用宁夏引黄灌区 1 0年系列的灌溉资料进行了验证 ,模型较真实地反映了宁夏灌区灌溉耗水量情况 ,为灌区耗水量分析计算提供了一种方法。     

SWAT模型在青铜峡灌区的应用研究

由于青铜峡灌区退水量大,对退水量的预测较难。本文结合青铜峡灌区引黄水循环特点,在对自然流域水文模型SWAT完善的基础上,设置不同情景模式(不同节水方案),基于SWAT模型对不同节水模式下灌区水文过程进行模拟,分析不同水管理措施对灌区水循环转化的定量影响。研究结果表明:模型基本概化了研究区的参数,基本能够模拟青铜峡灌区的排水沟流量变化过程。利用校准后的模型初步定量模拟出如下结果:灌区实际多年平均蒸散量约为16.7亿m~3,地表径流汇入黄河的多年平均水量约为8.1亿m~3,地下水补给黄河的多年平均水量约为11亿m~3,地表水入渗补给地下多年平均水量约为19亿m~3。这可以为灌区进一步的节水灌溉发展提供科技支撑。     

沿黄省（区）灌溉耗用黄河水量研究

用灌区水均衡理论，建立了计算灌区耗水量的灌区水均衡模型，并进行了模拟运算。运用宁夏引黄灌区10年系列的灌溉资料进行了验证，模型较真实地反映了宁夏灌区灌溉耗水量情况，为灌区耗水量分析计算提供了一种方法。     

非充分灌溉下作物优化灌溉制度仿真

以非充分灌溉理论为基础，建立了灌区单一作物优化灌溉制度的动态规划模型。建模时考虑了灌区的降水、地表水、土壤水及地下水等多种水资源联合使用问题，在模型中体现了地表水的使用优先于地下水的事实。将模型应用于华北某灌区，并对不同的初始条件进行了仿真，利用逐次渐近法求得了多种灌溉方案，计算结果对估计作物的水分生产函数、建立灌区水资源优化配置的大系统协调分解模型具有重要意义。     

河套灌区永济灌域地下水数值模拟

以内蒙古河套灌区永济灌域为研究对象,采用Visual Modflow软件建立了地下水三维非稳定流模型,运用手动调参和Pest模块调参相结合进行参数率定,选取的14口观测井的观测值和模拟值趋于一致,表明本文率定的参数合理,具有较高的精度。利用该模型模拟了不同开采方案下的地下水埋深变化,同一开采条件下,灌区南部地下水位埋深下降相对北部和中部较小,可适当加大南部的地下水开采量来减少引黄灌溉,该模拟结果存在一定的实用价值。     

泾惠渠灌区地下水化学特征及其对不同水源灌溉的响应

为研究泾惠渠灌区地下水水质状况及其对不同水源灌溉的响应,对桥底镇地下水进行系统采样,分析了泾惠渠灌区地下水基本特征、地下水化学成分形成原因和不同灌溉水源区地下水的暂时性变化规律。结果表明,泾惠渠灌区桥底镇浅层地下水以Na+Mg—HCO_3+SO_4+Cl类型为主,地下水环境为碱性咸水,影响TDS的主要离子排序为SO_4~(2-)Cl~-Ca~(2+)Mg~(2+);蒸发浓缩作用、阳离子交换作用和溶解沉淀作用是影响地下水化学成分形成的重要因素;井灌区地下水中各离子质量浓度均比渠灌区高,Ca~(2+)在2种类型区域的量有显著差异且年变异系数最大;引起Ca~(2+)和Na~+暂时性变化的因素是灌溉和降雨。灌区灌溉应在保证水量的情况下优先选择渠水灌溉,降雨集中期和灌溉期要加强灌区地下水水质的管理工作。     

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。