SWAT模型在地下水淺埋灌區(qū)的改進與應用研究項目摘要

在地下水淺埋灌區(qū)，地下水可通過潛水蒸發(fā)對作物耗水產生貢獻，而作物種植和灌溉等農業(yè)活動又影響潛水蒸發(fā)和地下水埋深。本研究使用蒸滲儀組開展試驗，揭示作物根區(qū)土壤水分狀況對潛水蒸發(fā)的影響，并提出反映作物根區(qū)土壤水分等多因素影響的潛水蒸發(fā)計算模型。在此基礎上，發(fā)展適用于地下水淺埋灌區(qū)的SWAT模型，引入地下水埋深變量，反映灌溉和降雨等因素對潛水蒸發(fā)和地下水埋深的作用。在收集資料的基礎上，利用改進SWAT在黃河下游灌區(qū)建立模型。通過徑流與地下水埋深實測數(shù)據(jù)對改進模型進行識別、驗證和評價。基于改進SWAT模擬，在灌區(qū)尺度上探討作物種植和灌溉等農業(yè)活動對黃河下游灌區(qū)潛水蒸發(fā)和地下水埋深的影響規(guī)律。本研究對認識地下水淺埋灌區(qū)的作物、土壤水和地下水相互作用規(guī)律、提高灌區(qū)水文模擬能力及改善灌區(qū)水資源管理有積極意義。

在地下水淺埋灌區(qū)，地下水可通過潛水蒸發(fā)對作物耗水產生貢獻，而作物種植和灌溉等農業(yè)活動又影響潛水蒸發(fā)和地下水埋深。本研究使用蒸滲儀組開展試驗，揭示了作物根區(qū)土壤水分狀況對潛水蒸發(fā)的影響，并提出反映作物根區(qū)土壤水分等多因素影響的潛水蒸發(fā)計算模型。在此基礎上，發(fā)展適用于地下水淺埋灌區(qū)的SWAT模型，引入地下水埋深變量，反映灌溉和降雨等因素對潛水蒸發(fā)和地下水埋深的作用?；诟倪MSWAT分析灌溉制度和土壤類型對潛水蒸發(fā)和地下水的影響。 在田間尺度上，基于蒸滲儀試驗提出了反映作物根區(qū)土壤水分等多因素影響的潛水蒸發(fā)計算模型。對于潛水蒸發(fā)的兩個重要影響因素：極限地下水埋深和根區(qū)穩(wěn)定儲水量，基于蒸滲儀試驗和HYDRUS-1D數(shù)值模擬重點分析了這兩個變量的影響因素和確定方法。結果表明，對于試驗所用冬小麥和粉土，極限地下水埋深約為5m。地下水埋深從0.5 m增加到2.5m時，潛水蒸發(fā)線性減??；地下水埋深從2.5m增加到5m時，潛水蒸發(fā)以冪函數(shù)形式減小。地下水埋深從0.5m增加到2m時，根區(qū)穩(wěn)定儲水量Ws（地表下60 cm土層的穩(wěn)定儲水量）線性減?。坏叵滤裆畛^2m時，Ws不再受地下水埋深的控制。 在灌區(qū)尺度上，改進了SWAT模型的潛水蒸發(fā)計算模塊，引入了地下水埋深變量，并基于地下水平衡原理計算淺層含水層水量及地下水埋深，考慮了潛水蒸發(fā)對地下水埋深的影響。改進SWAT可為每一個水文響應單元輸出逐日地下水埋深，可用來分析土地利用方式變化、氣候變化或農業(yè)管理措施對灌區(qū)地下水埋深和潛水蒸發(fā)的影響?；诟倪MSWAT初步分析了黃河下游灌區(qū)灌溉制度對潛水蒸發(fā)和地下水埋深的影響。結果表明，隨著灌溉水量和灌溉頻率的增加，多年平均地下水埋深減小，但灌溉對潛水蒸發(fā)的影響較為復雜。對于黃河下游灌區(qū)最主要的三種土壤（壤砂，砂壤和粉壤），粉壤的多年平均地下水埋深和潛水蒸發(fā)量均最大，壤砂的最小。本研究對認識地下水淺埋灌區(qū)水分循環(huán)特征和改善灌區(qū)水文模擬能力有積極意義。 2100433B

前言

第一章緒論

第一節(jié)研究背景和意義

第二節(jié)國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

第三節(jié)研究內容與目標

第四節(jié)研究方法與技術路線

第二章灌區(qū)地下水承載力理論

第一節(jié)灌區(qū)地下水承載力的概念、內涵和特征

第二節(jié)灌區(qū)地下水承載力影響因素

第三節(jié)灌區(qū)地下水承載力研究的理論基礎

第四節(jié)灌區(qū)水文循環(huán)模式的基本理論與模型

第三章灌區(qū)地下水承載力評價方法與指標體系

第一節(jié)灌區(qū)地下水評價方法和模型

第二節(jié)灌區(qū)地下水承載力評價指標體系

第三節(jié)灌區(qū)地下水承載力評價與預測系統(tǒng)

第四章灌區(qū)地下水開采模式及機井合理布局

第一節(jié)典型研究區(qū)的選擇及灌區(qū)機井現(xiàn)狀調查

第二節(jié)系統(tǒng)研發(fā)及類型區(qū)的劃分

第三節(jié)灌區(qū)供需水量平衡分析

第四節(jié)灌區(qū)機井合理布局方案

第五節(jié)灌區(qū)機井布局調整的策略

第五章灌區(qū)地下水與地表水聯(lián)合利用技術

第一節(jié)人民勝利渠灌區(qū)的運行特點與存在問題

第二節(jié)灌區(qū)水鹽與水資源的調控管理

第三節(jié)灌區(qū)地下水與地表水聯(lián)合調度數(shù)值模擬和運用技術研究

第四節(jié)灌區(qū)地下水與地表水聯(lián)合調度智能監(jiān)控系統(tǒng)

第六章灌區(qū)機井新技術

第一節(jié)機井技術綜述

第二節(jié)新型塑料井管力學性能與水力學特性

第三節(jié)弱透水性含水層增大出水量的成井方法

第四節(jié)卵礫石含水層輻射井技術

第七章灌區(qū)受損機井診斷與修復技術

第一節(jié)灌區(qū)機井受損類型

第二節(jié)受損機井診斷技術

第三節(jié)受損機井修復技術

第四節(jié)遺物打撈

第五節(jié)舊井修復增水技術

第八章灌區(qū)地下水開發(fā)利用關鍵技術應用

第一節(jié)應用實例

第二節(jié)推廣應用前景

參考文獻 2100433B

內容簡介

本書河北省石津灌區(qū)為例，針對北方井渠結合灌區(qū)的獨有特點，開展了北方井渠結合灌區(qū)地表水地下水聯(lián)合調度研究，并進行了示范推廣。全書共分為6章，主要內容包括：第一章緒論、第二章井渠結合灌區(qū)結構與功能分析、第三章灌區(qū)地表水地下水聯(lián)合調度模型、第四章地表水地下水聯(lián)合調度軟件研制、第五章地表水地下水聯(lián)合調度軟件在石津灌區(qū)的應用、第六章結論與展望。 2100433B