基于HYDRUS-MODFLOW模型干旱绿洲农田地表-地下水联合调控研究
发布时间：2021-12-21 19:37
在我国西北内陆干旱绿洲灌区,地表灌溉水资源和地下水资源是灌区水资源的重要组成部分,对灌区地表水资源和地下水资源合理调配,可以达到防止灌区农田土壤盐渍化、推广节水灌溉的目的,同时能够缓解水资源供需矛盾,实现灌区水资源的高效持续利用。因此,本研究选取焉耆盆地下五号渠村作为典型干旱绿洲农田,基于田间试验和地下水动态监测数据,采用HYDRUS-1D模型和PMWIN模型相结合的方法,以地下水位动态变化作为关键分析点,开展了绿洲农田地表灌水方案、地下水资源评价、绿洲农田全年不同时期地下水控制性关键水位界定、地表-地下水联合调控方案研究,得到主要结论如下:（1）综合考虑地下水位和灌水频次的变化,以土壤水分波动情况和土壤水的下渗情况作为评价指标,焉耆盆地下五号渠村的最优灌水方案为平均地下水位1051.07m,采用滴灌灌溉,总灌水量为930 m3/hm2,灌水7次,每次灌水132.85m3/hm2。（2）绿洲灌区地下水资源主要补给来源为垂向补给量,绿洲灌区主要排泄项为蒸腾蒸发量,干旱绿洲灌区试验区田间入渗补给量和渠系...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究区地理位置
兰州大学硕士学位论文基于HYDRUS-MODFLOW模型干旱绿洲农田地表-地下水联合调控研究14型主要为耕地，地形特征为平坦，主要土壤岩性为砂壤土、壤土、粉壤土、粘土，地下水分布形式为上部潜水-下部多层承压水。通过试验区的水资源状况的实地考察，得到焉耆盆地下五号渠村的地下水补给主要来源于边界的侧向补给以及垂向上渠道和河道的渗漏补给，同时由于下五号渠村属于浅埋深地区，其蒸发强烈，地下水的排泄方式主要来自蒸发排泄、排水渠排泄以及人工开采地下水排泄。图2.2下五号渠村灌区分布图典型番茄生长区
兰州大学硕士学位论文基于HYDRUS-MODFLOW模型干旱绿洲农田地表-地下水联合调控研究163.1.2蒸散发的计算根据1998年联合国粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith(PM)公式[89]，计算得出了研究区参考作物蒸发蒸腾量，计算公式如下：2ad029000.408()(e-e)273(10.34)RnGUTETU++=++ΔγΔγ(3.1)式中：ET0为参考作物蒸发蒸腾量(mm/d)；Δ为饱和水汽压温度曲线上的斜率(kPaK-1)；Rn为净太阳辐射(Jm-2d-1)；G为土壤热通量(Jm-2d-1)；ea为饱和水汽压(kPa)；ed为实际水汽压(kPa)；γ为湿度计常数(kPaK-1)；U2为距地表2米处的风速，m/s。为了验证本次研究在HYDRUS-1D模型模拟中选取Penman-Monteith(PM)计算蒸散发的准确性，将1998年联合国粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith(PM)公式计算的参考作物蒸腾蒸发量ET0与气象站实际观测的大型蒸发皿蒸发量E进行对比，对比结果图如图3.1。图3.1参考作物蒸腾蒸发量计算值与实测值由图3.1可知，计算获得的ET0变化趋势和E的变化趋势大致相同，得到相关系数为0.63。相关系数较高时，可利用E估算ET0，结合新疆塔里木灌区50年ET0和E的结果对比值[90]，确定修正系数为0.86，运用E和修正系数计算得到的ET0和Penman-Monteith(PM)公式计算得到的ET0结果作对比，得到二者计算结果的相对误差为0.097，可见模型中选取Penman-Monteith(PM)公式计算蒸散发准确度较高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Hydrus-1D模型的科尔沁沙地沙丘-草甸相间区土壤水分动态模拟[J]. 王宇祥,刘廷玺,段利民,童新,王冠丽,李东方,王海英. 中国沙漠. 2020(02)
[2]北京岩溶水系统降水入渗系数研究[J]. 纪轶群,王树芳,韩征,黄昱琪,曹颖,郭兆成. 人民黄河. 2020(02)
[3]不同覆膜开孔率下土壤水分和潜水蒸发的模拟研究[J]. 文利军,史文娟,高志永,郭建忠,何子建,石肖肖. 水土保持学报. 2020(01)
[4]基于MODFLOW模型的MATLAB/SIMULINK 地下水位控制仿真系统——以骆驼城为例[J]. 高锐,张耀坤,陈振源,许川. 干旱区资源与环境. 2020(04)
[5]基于元数据分析的西北干旱区生态地下水位埋深及其影响因素[J]. 张阳阳,陈喜,高满,刘秀强. 南水北调与水利科技(中英文). 2020(05)
[6]Modflow在新疆博州地下水资源评价中的应用研究[J]. 刘诚. 地下水. 2019(06)
[7]青海玛沁县水源地地下水资源评价及可开采潜力[J]. 罗银飞,高源,孙语彤,罗平平. 中国锰业. 2019(05)
[8]西北地区水资源与食物安全可持续发展研究[J]. 王玉宝,刘显,史利洁,上官周平,吴普特,山仑,赵西宁. 中国工程科学. 2019(05)
[9]地表水和地下水联合调控的水资源配置模型[J]. 马琰. 区域治理. 2019(37)
[10]极端干旱区不同水分条件下胡杨林生态耗水特征[J]. 张瑞文,赵成义,王丹丹,施枫芝,郑金强. 水土保持学报. 2019(04)
博士论文
[1]塔里木盆地南缘绿洲灌区地表水与地下水联合利用研究[D]. 刘毅.新疆大学 2019
[2]基于地下水—地表水联合调控的挠力河流域水资源优化配置[D]. 齐鹏.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2018
[3]新疆焉耆盆地平原区地下水化学特征及演化研究[D]. 赵江涛.新疆农业大学 2016
[4]农田土壤水资源评价与高效利用研究[D]. 绳莉丽.河北农业大学 2014
[5]饱和—非饱和水流运动高效数值算法研究及应用[D]. 查元源.武汉大学 2014
[6]基于内陆干旱区生态安全的地下水位调控研究[D]. 郭玉川.新疆农业大学 2011
硕士论文
[1]基于地下水位埋深预测的灌域非充分灌溉制度优化研究[D]. 杜云皓.扬州大学 2019
[2]规模化节水和生态约束下新疆三工河流域地下水利用模式[D]. 刘苗苗.兰州大学 2018
[3]焉耆盆地周边小河及临时径流水文特征与径流量估算[D]. 李倩.四川师范大学 2017
[4]焉耆盆地地表径流变化规律分析[D]. 麦尔旦·阿不拉.新疆师范大学 2016
[5]近十多年来焉耆盆地植被面积变化研究[D]. 陈正虎.四川师范大学 2014
[6]节水灌溉对地下水补给的影响特性研究[D]. 郑昊安.新疆农业大学 2013
[7]基于HYDRUS模型的红壤坡耕地水分动态研究[D]. 高跃.华中农业大学 2013
[8]中国典型地区地下水位控制管理研究[D]. 陈文芳.中国地质大学（北京） 2010
[9]疏勒河灌区洗盐条件下土壤水盐运移模拟研究[D]. 陈丽娟.甘肃农业大学 2008
[10]石羊河流域综合治理战略性措施与对策研究[D]. 费生云.甘肃农业大学 2008
本文编号：3545057
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究区地理位置
兰州大学硕士学位论文基于HYDRUS-MODFLOW模型干旱绿洲农田地表-地下水联合调控研究14型主要为耕地，地形特征为平坦，主要土壤岩性为砂壤土、壤土、粉壤土、粘土，地下水分布形式为上部潜水-下部多层承压水。通过试验区的水资源状况的实地考察，得到焉耆盆地下五号渠村的地下水补给主要来源于边界的侧向补给以及垂向上渠道和河道的渗漏补给，同时由于下五号渠村属于浅埋深地区，其蒸发强烈，地下水的排泄方式主要来自蒸发排泄、排水渠排泄以及人工开采地下水排泄。图2.2下五号渠村灌区分布图典型番茄生长区
兰州大学硕士学位论文基于HYDRUS-MODFLOW模型干旱绿洲农田地表-地下水联合调控研究163.1.2蒸散发的计算根据1998年联合国粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith(PM)公式[89]，计算得出了研究区参考作物蒸发蒸腾量，计算公式如下：2ad029000.408()(e-e)273(10.34)RnGUTETU++=++ΔγΔγ(3.1)式中：ET0为参考作物蒸发蒸腾量(mm/d)；Δ为饱和水汽压温度曲线上的斜率(kPaK-1)；Rn为净太阳辐射(Jm-2d-1)；G为土壤热通量(Jm-2d-1)；ea为饱和水汽压(kPa)；ed为实际水汽压(kPa)；γ为湿度计常数(kPaK-1)；U2为距地表2米处的风速，m/s。为了验证本次研究在HYDRUS-1D模型模拟中选取Penman-Monteith(PM)计算蒸散发的准确性，将1998年联合国粮农组织(FAO)推荐的Penman-Monteith(PM)公式计算的参考作物蒸腾蒸发量ET0与气象站实际观测的大型蒸发皿蒸发量E进行对比，对比结果图如图3.1。图3.1参考作物蒸腾蒸发量计算值与实测值由图3.1可知，计算获得的ET0变化趋势和E的变化趋势大致相同，得到相关系数为0.63。相关系数较高时，可利用E估算ET0，结合新疆塔里木灌区50年ET0和E的结果对比值[90]，确定修正系数为0.86，运用E和修正系数计算得到的ET0和Penman-Monteith(PM)公式计算得到的ET0结果作对比，得到二者计算结果的相对误差为0.097，可见模型中选取Penman-Monteith(PM)公式计算蒸散发准确度较高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Hydrus-1D模型的科尔沁沙地沙丘-草甸相间区土壤水分动态模拟[J]. 王宇祥,刘廷玺,段利民,童新,王冠丽,李东方,王海英. 中国沙漠. 2020(02)
[2]北京岩溶水系统降水入渗系数研究[J]. 纪轶群,王树芳,韩征,黄昱琪,曹颖,郭兆成. 人民黄河. 2020(02)
[3]不同覆膜开孔率下土壤水分和潜水蒸发的模拟研究[J]. 文利军,史文娟,高志永,郭建忠,何子建,石肖肖. 水土保持学报. 2020(01)
[4]基于MODFLOW模型的MATLAB/SIMULINK 地下水位控制仿真系统——以骆驼城为例[J]. 高锐,张耀坤,陈振源,许川. 干旱区资源与环境. 2020(04)
[5]基于元数据分析的西北干旱区生态地下水位埋深及其影响因素[J]. 张阳阳,陈喜,高满,刘秀强. 南水北调与水利科技(中英文). 2020(05)
[6]Modflow在新疆博州地下水资源评价中的应用研究[J]. 刘诚. 地下水. 2019(06)
[7]青海玛沁县水源地地下水资源评价及可开采潜力[J]. 罗银飞,高源,孙语彤,罗平平. 中国锰业. 2019(05)
[8]西北地区水资源与食物安全可持续发展研究[J]. 王玉宝,刘显,史利洁,上官周平,吴普特,山仑,赵西宁. 中国工程科学. 2019(05)
[9]地表水和地下水联合调控的水资源配置模型[J]. 马琰. 区域治理. 2019(37)
[10]极端干旱区不同水分条件下胡杨林生态耗水特征[J]. 张瑞文,赵成义,王丹丹,施枫芝,郑金强. 水土保持学报. 2019(04)
博士论文
[1]塔里木盆地南缘绿洲灌区地表水与地下水联合利用研究[D]. 刘毅.新疆大学 2019
[2]基于地下水—地表水联合调控的挠力河流域水资源优化配置[D]. 齐鹏.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2018
[3]新疆焉耆盆地平原区地下水化学特征及演化研究[D]. 赵江涛.新疆农业大学 2016
[4]农田土壤水资源评价与高效利用研究[D]. 绳莉丽.河北农业大学 2014
[5]饱和—非饱和水流运动高效数值算法研究及应用[D]. 查元源.武汉大学 2014
[6]基于内陆干旱区生态安全的地下水位调控研究[D]. 郭玉川.新疆农业大学 2011
硕士论文
[1]基于地下水位埋深预测的灌域非充分灌溉制度优化研究[D]. 杜云皓.扬州大学 2019
[2]规模化节水和生态约束下新疆三工河流域地下水利用模式[D]. 刘苗苗.兰州大学 2018
[3]焉耆盆地周边小河及临时径流水文特征与径流量估算[D]. 李倩.四川师范大学 2017
[4]焉耆盆地地表径流变化规律分析[D]. 麦尔旦·阿不拉.新疆师范大学 2016
[5]近十多年来焉耆盆地植被面积变化研究[D]. 陈正虎.四川师范大学 2014
[6]节水灌溉对地下水补给的影响特性研究[D]. 郑昊安.新疆农业大学 2013
[7]基于HYDRUS模型的红壤坡耕地水分动态研究[D]. 高跃.华中农业大学 2013
[8]中国典型地区地下水位控制管理研究[D]. 陈文芳.中国地质大学（北京） 2010
[9]疏勒河灌区洗盐条件下土壤水盐运移模拟研究[D]. 陈丽娟.甘肃农业大学 2008
[10]石羊河流域综合治理战略性措施与对策研究[D]. 费生云.甘肃农业大学 2008
本文编号：3545057
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