基于SWAP-SHAW耦合模型的河套灌区秋浇制度研究

发布时间：2020-06-13 08:15

【摘要】：近年来,农业节水问题越来越受到重视。大型灌区农业用水量高,同时水资源浪费情况也较严重,节水潜力较大。作为全国重要的粮油生产基地,河套灌区属于典型的季节性冻土区,其独特的地理环境、较高的地下水位以及较高的地下水含盐量造就了河套灌区独特的灌溉方式—秋浇。为了得到适宜的秋浇灌溉制度,在保证秋浇效果的基础上最大限度的节约水资源,本文对河套灌区的秋浇制度进行了模拟研究。由于目前缺乏针对季节性冻土区进行模拟的作物模型,本文将主流作物模型SWAP与冻土水热盐运移模型SHAW进行耦合,得到适用于季节性冻土区的SWAP-SHAW耦合模型。SWAP-SHAW耦合模型以SWAP模型为基础,利用SHAW模型处理冻土水热盐运移的方法对SWAP模型进行耦合。本文给出了耦合过程并对关键的数值计算过程给出简要说明。对于SWAP模型的修正主要包括:修正原SWAP模型中的热传输计算方程,增加土壤水相变潜热项,给出热传输计算的迭代方法,并对初次冻结的土壤进行温度修正;给出利用温度及总含水量判断土壤是否冻结并计算土壤液态含水量与含冰量的方法;修正冻结后的土壤热特性;以及修正冻结后的土壤基质势。对耦合模型的模拟验证包括室内试验验证以及田间试验验证,其中室内实验验证采用前人所做室内冻土实验的数据,田间实验验证的数据来源为土壤三参数传感器Hydra Probe在土壤冻结期所观测的河套灌区实测数据。模拟验证结果显示,该耦合模型对室内条件以及田间条件下土壤冻结过程中的土壤温度和土壤含水率模拟效果较好,土壤含盐量的模拟结果有一定改进,能够反映土壤冻结过程中的水热盐动态变化过程,具有一定的可靠性。应用SWAP-SHAW耦合模型对河套灌区的秋浇制度进行了模拟。分析了不同排水条件对小麦生长发育的影响。同时分析了不同盐碱化程度的土壤在不同秋浇定额下的盐分动态以及第二年小麦的生长发育情况。模拟结果显示,对于重度盐碱化土壤,合理的秋浇定额在100m~3/亩—133m~3/亩之间;对于中度盐碱化土壤,合理的秋浇定额在67m~3/亩—100m~3/亩之间;对于轻度盐碱化土壤,合理的秋浇定额在33m~3/亩—67m~3/亩之间。在合理的秋浇定额范围内,小麦在第二年一水灌溉之前几乎不受盐分胁迫的影响,最终的相对产量也能达到较高的水平。
【图文】：

列连续模拟的作物模型。而若单独应用用于冻融AW）则只能探究秋浇制度对土壤状态的影响，，而影响。达到本文的最终研究目的，将对主流作物模型（SSHAW）进行耦合，将 SHAW 模型中用于冻土水模型中，使耦合后的 SWAP-SHAW 模型既能对作物下的土壤水热盐运移进行模拟。WAP-SHAW 耦合模型对冻融土壤水热盐运移的模冻土实验对 SWAP-SHAW 耦合模型进行验证。同三参数监测系统（Hydra Probe）进行土壤含水率仪器测量数据对模型进行进一步验证。 SWAP-SHAW 耦合模型对河套灌区的秋浇制度进土壤，给出合理的秋浇制度范围。路线图如图 1.1 所示。

第2章 研究区域与田间观测域概况置地处于内蒙古自治区西部的巴彦淖尔市境内，是全国重要005 年水资源综合规划报告显示，河套灌区东西向 250 公里积为 1679.31 万亩，设计灌溉面积为 1100 万亩，实际灌溉面田 787 万亩，林草 74 万亩。灌区以位于巴彦淖尔市磴口县盛公拦河枢纽控制引水，以位于乌拉特前旗的乌梁素海为180 公里，共有干渠 13 条，总排干沟 220 公里，共有 10 条乌兰布和、解放闸、永济、义长、乌拉特 5 个灌域[31]。河.1 所示。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S274

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨文静;;浅谈河套灌区水生态现状存在问题及治理对策[J];内蒙古水利;2016年12期

2 李艳荣;张星;;河套灌区农业节水灌溉的必要性[J];现代农业;2017年04期

3 张建中;杨文耀;郭富国;魏玉海;马达灵;赵强;刘宇杰;;河套灌区麦后复种向日葵“一年两作”研究初探[J];内蒙古农业科技;2015年01期

4 许艳;白咏东;;浅析河套灌区管理体制改革[J];内蒙古水利;2011年04期

5 冯树亮;试论排水工程在河套灌区实行节水灌溉后的重要性[J];内蒙古水利;2002年04期

6 赵玺宏，尤美云，史桂森;河套灌区带田玉米钾肥效果试验[J];内蒙古农业科技;1996年03期

7 郜翻身，靳树中，崔志祥，樊润威;河套灌区低产田小麦合理施氮期的研究[J];内蒙古农业科技;1996年04期

8 殷旭红,张俊兰;浅析河套灌区盐碱土形成的主要原因及改良的有效措施[J];现代农业;1997年11期

9 樊宪庆;冯德章;;河套灌区排沟塌坡原因及防治措施[J];内蒙古水利科技;1992年04期

10 张玉英;彭世彰;刘洪纯;;内蒙河套灌区人民支渠秋浇试验研究[J];农田水利与小水电;1987年12期

相关会议论文 前10条

1 石耀华;刘惠忠;吴同顺;;河套灌区节水出路初探[A];中国水利学会一九九九年优秀论文集[C];1999年

2 管孝艳;高占义;王少丽;付小军;;河套灌区秋浇定额对农田土壤盐分淋失的影响[A];现代节水高效农业与生态灌区建设（下）[C];2010年

3 马月霞;刘雅君;黄永平;;非充分灌溉对河套灌区向日葵生长和产量的影响[A];科技创新与经济结构调整——第七届内蒙古自治区自然科学学术年会优秀论文集[C];2012年

4 刘惠忠;殷素刚;;河套灌区节水灌溉的潜力与解决方法[A];2003年内蒙古自治区自然科学学术年会优秀论文集[C];2003年

5 夏玉红;陈智渊;王瑞萍;杨秀花;张旭玲;;自然动力条件下微润灌溉技术在河套灌区农田中的应用研究[A];科技创新与经济结构调整——第七届内蒙古自治区自然科学学术年会优秀论文集[C];2012年

6 葛澄明;;河套灌区节水灌溉对生态环境的影响[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

7 杨松;刘俊林;陶娜;杨卫;淡建兵;梁凤娟;;河套灌区潮塌灾害特征、成因及对策[A];第26届中国气象学会年会农业气象防灾减灾与粮食安全分会场论文集[C];2009年

8 杨松;刘俊林;赵燕;刘伟;卢淑贤;;河套灌区向日葵适宜播种农业气象指标研究[A];粮食安全与现代农业气象业务发展——2008年全国农业气象学术年会论文集[C];2008年

9 杨松;王道龙;刘俊林;李雪冰;李建军;吕娜;;河套灌区向日葵终霜冻气象指标及其发生规律[A];中国气象学会2007年年会生态气象业务建设与农业气象灾害预警分会场论文集[C];2007年

10 于法稳;;内蒙古河套灌区水资源管理问题研究[A];“科学发展观与生态经济研究”——中国生态经济学会2004年学术年会论文集[C];2004年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 刘飞;中亚科技代表团来我市考察河套灌区[N];巴彦淖尔日报(汉);2018年

2 本报记者 王浩;河套灌区连续5年增粮不增水[N];人民日报;2018年

3 记者 刘飞;河套灌区第一耧春小麦开播 拉开内蒙古春播序幕[N];巴彦淖尔日报(汉);2017年

4 记者 祝嫣然;河套灌区十年改造投入37亿 受益农民80万人[N];第一财经日报;2017年

5 记者 李建国 通讯员 梁勇 邢武军;河套灌区多措并举保夏灌[N];黄河报;2017年

6 ;内蒙古自治区人民代表大会常务委员会关于批准《巴彦淖尔市河套灌区水利工程保护条例》的决议[N];内蒙古日报(汉);2017年

7 刘怀宇;巴彦淖尔河套灌区打通排水出路[N];黄河报;2017年

8 通讯员 邢武军;河套灌区全面完成夏灌工作任务[N];巴彦淖尔日报(汉);2017年

9 通讯员 邢武军;河套灌区完成秋浇607.3万亩[N];巴彦淖尔日报(汉);2014年

10 记者 李建国 通讯员 何军 梁勇;河套灌区秋浇顺利结束[N];黄河报;2013年

相关博士学位论文 前10条

1 刘布春;河套灌区农业水资源安全评价研究[D];中国农业科学院;2007年

2 李文彪;内蒙古河套灌区小麦和玉米推荐施肥研究[D];中国农业科学院;2011年

3 张义强;河套灌区适宜地下水控制深度与秋浇覆膜节水灌溉技术研究[D];内蒙古农业大学;2013年

4 张作为;盐渍化地区间作农田节水增产机理及优化灌溉制度研究[D];内蒙古农业大学;2016年

5 田德龙;河套灌区盐分胁迫下水肥耦合效应响应机理及模拟研究[D];内蒙古农业大学;2011年

6 孙旭;河套灌区节水、减盐型农田防护林效益研究[D];内蒙古农业大学;2009年

7 童文杰;河套灌区作物耐盐性评价及种植制度优化研究[D];中国农业大学;2014年

8 苗庆丰;内蒙古河套灌区地面灌溉技术评价及优化决策研究[D];内蒙古农业大学;2015年

9 马金慧;基于农田水土环境限制因子的河套灌区引黄水量阈值模拟研究[D];内蒙古农业大学;2014年

10 胡敏;河套灌区盐渍化土壤节水改良技术及土壤水盐运移规律研究[D];内蒙古农业大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 韩依霖;基于SWAP-SHAW耦合模型的河套灌区秋浇制度研究[D];清华大学;2017年

2 武岩;施肥措施对河套灌区农田氮素损失及平衡的影响[D];内蒙古农业大学;2018年

3 白雪原;施肥对河套灌区农田系统温室气体排放及氨挥发损失的影响研究[D];内蒙古农业大学;2017年

4 杨亚玲;基于TM遥感影像的河套灌区土地利用变化分析与实现[D];西北农林科技大学;2017年

5 赵春晓;不同材料对河套灌区土壤氮磷钾素淋溶特征分布的影响[D];内蒙古农业大学;2017年

6 朱正全;河套灌区农业节水途径分析与节水潜力估算[D];扬州大学;2017年

7 汪雨;河套灌区灌溉水利用系数计算及农业用水总量分析[D];扬州大学;2017年

8 陈智森;基于遥感技术的河套灌区典型灌域盐分运移研究[D];西北农林科技大学;2017年

9 卢继红;内蒙河套灌区咸水灌溉方案研究[D];武汉大学;2005年

10 王海峰;民国时期绥远河套灌区的水政（1912-1946）[D];内蒙古师范大学;2009年

本文编号：2710894