基于GIS的河套灌区井渠结合分布区的确定方法

实施井渠结合,合理开发利用地下水是河套灌区节水和控制土壤盐碱化的重要途径。运用ArcGIS分析了地下水矿化度和土壤岩性特征,采用空间分层的处理方法构建了地下水矿化度分区图,并结合灌区土地利用状况和农业灌溉用水要求确定了井渠结合区分布以及面积。结果表明,将矿化度数据分3个空间层处理是可行的,建立的矿化度分区图呈一定的空间变化特征。井渠结合区主要分布在乌兰布和灌域非沙漠带、解放闸灌域和永济灌域南部、义长灌域北部及其与乌拉特灌域、乌梁素海交界附近区域、乌拉特灌域尾部、灌区北部沿狼山山脉部分区域。井渠结合区约占整个灌区控制面积的45%。     

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。     

井渠结合灌区补源灌溉需用水量的计算方法及实例

在我国北方平原地区,目前较广泛地采用了“以井保丰、以河补源”的井渠结合灌溉方法。它是综合、合理利用地表水和地下水,防止灌区地下水位升高从而产生渍害和土壤次生盐碱化,以及防止过量开采地下水从而产生地下水下降漏斗等公害的有效灌溉     

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。     

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。     

井渠结合区饱和-非饱和带水均衡模型研究

根据井渠结合区的水分均衡特点,以质量守恒原理和四水转化理论为依据,建立水均衡模型。并用正反分析法反演出两种典型地质条件下的土壤水入渗补给系数α、衰减系数ε和渠灌区与井灌区之间的特征长度Lc,并验证了水均衡模型的可行性。和动力学模型相比,该模型可高效地分析预测大区域井渠结合区渠灌区和井灌区的土壤含水率和地下水位的时空变化规律,对确定井渠结合区的井渠灌区面积比、节水、防治土壤盐碱化具有重要参考价值。     

基于补排平衡法的井渠结合灌区机井数量研究

为了合理利用地下水资源,明确人民胜利渠灌区合理的机井数量,在地下水资源评价的基础上,利用地下水补排平衡法确定灌区合理的井渠灌水用水比例,进而用单井控制面积法和开采模数法确定灌区的机井数量。结果表明,人民胜利渠灌区规划机井数量为14 553眼,需要削减机井数量5 708眼。     

干旱灌区封闭型和开敞型水文地质单元的水盐动态监测研究

通过对甘肃景电二期灌区地下水盐运移的连续监测资料的分析,研究了干旱灌区内封闭型水文地质单元和开敞型水文地质单元的地下水盐演化运移的态势。研究表明：干旱灌区内不同水文地质单元的水盐演化和运移均受控于灌区内的人工灌溉和土壤水入渗一蒸发过程,区域水盐的运移总体呈径流滞缓、局部水盐积累的特点。开敞型水文地质单元地下水盐呈振荡型变化,封闭型水文地质单元的汇水聚盐带地下水矿化度和土壤含盐量均呈逐年上升趋势,是灌区内土壤次生盐碱化形成的主要原因。     

井渠结合灌区农业高效用水的几个问题

井渠结合灌溉由于能重复利用渠灌的渗漏水量，调控灌区地下水位维护生态平衡，因此是北方灌区实现农业高效用水的一种好形式。针对井渠结合灌区如何实施农业高效用水的问题，从井渠结合的类型、调整灌区的作物种植结构、灌区内多水源联合运用、井渠工程的布局、田间灌溉工程与灌溉技术、灌区用水管理等几个方面进行了论述。     

基于地下水合理埋深的井渠结合灌区水资源联合调控

以泾惠渠灌区为例,针对井渠结合灌区地下水超采及地下水位上升而导致的农田灌溉水环境等问题,从水位调控水量的角度出发,提出了基于地下水位合理埋深的水资源调控模式。在确定不同水文地质单元和不同植被类型条件下地下水位合理埋深上下限的基础上,结合PSO-RBF神经网络对地下水位埋深预测的结果,设计了基本、节水两种水资源联合方案,对不同保证率下的灌区水资源进行了联合调控。结果表明:泾惠渠灌区地下水位合理埋深上限介于1.76~3.50m,下限介于8.7~25.0m,不同水文地质单元、植被类型的水位埋深上下限值差异较大;水资源联合调控时,局部地区出现地下水超采,需加强节水灌溉和多水源的联合调控。     

鲁西北黄河冲积平原引黄灌区农业灌溉模式研究

研究农业灌溉模式对于灌区进行高效节水灌溉具有重要意义。以山东省德州市平原县为研究区,利用模糊综合评价法分析该区地下水水质状况,采用GIS研究该区2000-2009年井灌期3月和9月地下水埋深的时空变异规律,基于以上分析和该区现代化水网灌溉、井灌的现状,提出更加合理的灌溉模式。研究表明:1研究区大部分灌区的地下水水质良好,水温、pH值、盐度、碱度和矿化度均符合农田灌溉水的要求;2研究区10年间(2000-2009年)3月和9月的地下水埋深变化不大,平均埋深较小,分别为2.75和2.97m;2000、2005和2009年3月和9月地下水埋深的分布格局具有一定差异性,年际埋深普遍降低或维持原来的状态,适合地下水开采;3研究区井灌存在诸多问题,但现代化水网灌溉正在大面积推广,灌区可通过水泵并联的方式将井水输送到低压管道中,实现基于水网的井渠混灌。     

宁夏银北灌区井灌工程优化配套技术

宁夏银北灌区开发利用地下水资源,井灌井排,能有效降低地下水位,防止土壤次生盐碱化,其次,开发利用地下水资源,井渠互补,使农作物得到适时灌溉,同时也是发展喷灌、滴灌等节水技术的理想水源,就银北灌区井灌规划和井泵优化配套提出了计算方法。     

基于指示Kriging的土壤盐渍化风险与地下水环境分析

土壤盐渍化是制约干旱区农业发展的主要障碍,而浅埋地下水区域的地下水环境是影响土壤盐渍化的直接因素。为调控合理的地下水埋深和矿化度,以防控区域盐渍化,以河套灌区永济灌域为研究区,运用指示Kriging法比较了春灌前和生育期不同阈值条件下土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度的概率分布,从概率空间分布的角度研究了不同时期防治土壤盐渍化的地下水临界埋深和矿化度。结果表明：地下水埋深属于中等变异性,土壤表层含盐量和地下水矿化度属于强变异性。春灌前较生育期土壤表层盐渍化高风险区扩大、浅埋地下水高概率区缩小、地下水矿化高风险区缩小。春灌前永济灌域土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.6、2.2 m,地下水矿化度临界值分别为2.0、2.5 g/L;生育期土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.2、1.8 m,地下水矿化度临界值分别为2.5、3.0 g/L,春灌前更易发生土壤盐渍化。春灌前较生育期土壤盐分受外界因素（气象因素和人为因素）影响小,且土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度变异性也相对较小,地下水环境对土壤盐渍化的影响更强烈。研究区北部、东南部和中部小部分区域为地下水埋深小于临界值且大于矿化度临界值的高概率区,是土壤返盐的高风险区,建议进一步完善该地区的排水系统。     

内蒙古河套灌区咸水灌溉的环境效应分析

研究了咸水灌溉对土壤水盐动态、地下水位、地下水质、作物生长及产量的影响。灌溉水源为黄河水和高矿化度地下水混合。咸水灌溉期间,土壤盐分有所增加,通过控制咸水灌溉定额,以及进行合理的黄河水秋浇灌溉,可以达到年度内土壤盐分动态平衡。咸水灌溉条件下,作物长势及产量基本不受影响。适宜合理的咸水灌溉不会造成环境恶化,而且对缓解河套灌区水资源紧张的矛盾有着重要意义。     

达拉特旗井灌条件下农田水利用及地下水动态分析研究

以达拉特旗壕庆河流域为研究对象,通过对该区地下水位和水质的监测及农田水利用状况的调查,摸清地下水的年动态变化规律及水质分布,初步估算该研究区农田灌溉地下水年开采量,从而为本流域的地下水资源评价及合理开发,高效利用提供一定的依据。根据数据分析结果,地下水是从西南流向东北方向,补给黄河南岸引黄灌区。观测期间地下水位年际变化受降雨的影响较大,总体呈上升趋势,变化幅度为0.5～1.5m。pH值超过8.5,呈碱性水,部分区域地下水矿化度为0.5～0.9g/L,可用于农业灌溉,随着地下水流动的方向,水质逐渐变差,下游的盐分浓度最大到2.6g/L,需要合理进行灌溉防止土壤盐碱化。通过遥感图片识别分析计算出该区农田面积为1 398hm2,农业灌溉年开采地下水量为516万m3。     

河套灌区井渠结合地下水数值模拟及均衡分析

建立了河套灌区三维地下水数值模型,用2006-2013年灌区实测地下水埋深资料对模型进行率定和验证,并在规划的井渠结合区内,设置3种不同井灌区灌溉定额和3种秋浇频率,组合共9种井渠结合节水情景,分别分析了9种节水情景下的地下水动态变化.结果表明:井渠结合后全灌区地下水埋深范围为1.863~2.029 m,较现状条件增加0.084~0.250 m;不同灌域结合区井渠结合后地下水埋深差别很大,解放闸结合区地下水埋深最大,为2.308~2.803 m,永济结合区地下水埋深最小,为2.079~2.455 m;井渠结合后,入渗补给量减少2.01×10⁸ ~3.63×10⁸ m³/a,潜水蒸发量减少1.69×10⁸ ~3.03×10⁸ m³/a.     

内陆河流域绿洲灌区盐碱地改良分区及治理模式探究——以新疆焉耆县平原灌区为例

干旱区土壤盐碱化是土地退化的主要问题,并威胁着绿洲农业的可持续发展,而盐碱地改良分区是因地制宜、综合治理盐碱地的前提。通过综合运用地理信息系统的各种空间数据分析功能,以焉耆平原灌区为典型区域,将土地盐碱化现状分为:非盐碱地、轻度盐碱地、中度盐碱地、重度盐碱地、盐土等5个区,并结合地下水、土壤、植被、岩性等调查资料,进行成因分析,建立了内陆河流域绿洲灌区盐碱地改良分区模型。立足土地盐碱化的现状,充分考虑地下水埋深和矿化度,把焉耆平原灌区按改良难易程度分为:易改良区、较难改良区、难改良区、不宜改良区,并针对不同的盐碱地改良分区特征、水盐平衡模型和现状灌排模式,提出了相应的综合治理对策。     

基于SahysMod模型的节水条件下河套灌区水盐动态模拟

【目的】探明不同节水条件下河套灌区水盐动态的长期演化趋势,为河套灌区适宜节水规模及灌排管理提供数据支撑。【方法】以河套灌区为研究对象,综合考虑气象、水文地质、土壤、灌溉、作物等多因素的空间变异性,结合SahysMod分布式模型与GIS软件,基于2007—2012年和2013—2016年的实测数据对模型进行率定及验证,模拟不同情景方案下的水盐动态变化。【结果】在现有灌排条件下,年排水量呈先减小后逐渐稳定的趋势,年排水量平均值为5.31亿m³;灌区中上游耕地土壤盐分轻微减小,下游明显增加;综合考虑灌区节水与下游乌梁素海生态环境需水,灌区未来引水量在现有基础上最多可减少15%,最多可节约6.46亿m³水量;若田间灌溉量维持不变,渠系水利用系数(η)最多可提高17.6%;当总引水量的削减量相同时,田间灌溉量削减方案对提升灌区排盐能力效果较佳。因此,可优先考虑减少田间灌溉量,其次提高η。【结论】在灌区规模节水的同时,需综合考虑下游生态环境需求,结合灌区实际生态补水条件确定最佳用水管理方案。     

基于水盐生产函数的绿洲灌区水盐调控研究

土壤次生盐碱化是新疆灌溉农业所面临的最大环境问题。灌溉农业的快速扩展与灌排系统不完善是造成土壤次生盐碱化发生与恶化的关键因素。以水盐生产函数为依据,计算了不同生育阶段及全生育期阶段棉花相对产量与土壤全盐的关系,依据该计算结果对塔里木灌区的土壤盐化程度做了初步划分。基于塔里木灌区地下水埋深较浅且多为微咸水的事实,比较深入地探讨了地下水合理的动态水位及作物对潜水利用问题。最后,提出了灌区水盐调控的对策,强调排水系统的通畅运行是控制土壤次生盐碱化的关键,通过排水系统和减少灌溉定额使作物生长期的地下水埋深控制在1.6~2.1 m内,不但可以减少排水成本,而且也可使作物充分利用地下水,同时促进塔里木河水质的改善。     

基于人工示踪方法的河套灌区根系层净淋滤水量研究

【目的】获取河套灌区作物根系层的净淋滤水量,对灌区根系层进行盐分平衡分析。【方法】兹利用溴离子作为人工示踪剂,研究了河套灌区根系层净淋滤水量,并采用简化的盐分平衡方程估算盐分达到平衡时根系层的平均土壤含盐量。【结果】河套灌区根系层年净淋滤量为40.8 mm,与水均衡法计算结果(41.6 mm)相互验证良好;不同灌溉方式的净淋滤量之间存在明显差异;地下水埋深和秋浇水量是决定净淋滤水量的关键因素。灌区若采用矿化度为1.0~2.5 g/L的地下水进行灌溉并维持现有灌溉制度,盐分平衡时的根层土壤溶液质量浓度将接近作物耐盐极限。【结论】灌区引黄水渠灌可维持现状灌溉制度不变;若采用矿化度较高的地下水进行灌溉,需适当加大淋盐水量,以保证长期利用条件下根系层盐分能满足作物正常生长的要求。