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内蒙古孪井灌区土壤水分运移及节水灌溉模式的研究

作　者: 朱新军
导　师: 刘贯群
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境工程
关键词: 挛井灌区模拟模型参照腾发量作物需水量节水灌溉模式
分类号: S274
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 208次
引　用: 3次
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内容摘要

本论文是在内蒙科技攻关项目《孪井滩扬水灌区地下环境及土壤渍化研究与预测》研究基础上完成的。内蒙古是我国干旱区主要分布地之一，在干旱区没有灌溉就没有农业，而研究区孪井滩位于极其干旱的沙漠边缘，该区蒸发量极大，降水较少，水资源严重短缺，节水灌溉显得尤为重要。本文利用WHI Unsat2.2中的VS2DT软件分析了各种影响因素对水分运动的影响并模拟了现有灌溉模式下的土壤水分渗漏情况，根据模拟结果给出了孪井灌区主要作物春小麦和夏玉米的节水灌溉模式。首先，系统分析了内蒙孪井灌区的水文地质条件和包气带水文地质特征，在土壤水分观测及田间灌溉试验的基础上，概化出了模拟土壤水分运移的模型。在灌区实测资料的基础上确定了模型的初始条件和边界条件，检验了模型的实用性并对模型中的各参数进行了率定，发现模拟得到的土壤水分剖面与实测土壤水分剖面吻合良好，说明该模型可以用来模拟灌溉渗漏。其次，推求了作物生长期内的缺水量。采用联合国粮农组织(FAO)最新推荐的Penman—Monteith方法计算灌区的参照腾发量ET_o，按照FAO-56计算作物系数的方法计算了春小麦和夏玉米的作物系数K_c，在此基础上计算了作物需水量，根据结果分析了春小麦和夏玉米生长过程中的需水规律。求出了灌区的四个典型代表年，并分析了代表年年内自然水分分布状况和作物缺水规律。再次，用坑1冬灌和夏苗一水的田间实测数据及作物腾发等条件对模型进行识别，分析了模型对土壤参数、作物生长参数的敏感性，结果表明，土壤参数K、α′、β′对模拟结果影响较大，在确定时要力求准确。用率定后的参数及实际灌溉时的边界条件及初始条件，计算了坑1及坑7各次灌溉时的渗漏量。最后，结合作物净灌溉需水量和模型计算的节水灌溉量，建立了孪井灌区春小麦和夏玉米的节水灌溉模式。用模型计算结果评价了现行的春小麦和夏玉米的灌溉制度，认为现行灌溉制度导致大量灌水浪费，并针对分析结果提出了该灌区的节水对策。

全文目录

0 前言  11-12
1 研究意义、进展、内容与方法  12-17
  1.1 研究意义  12-13
  1.2 研究进展  13-15
    1.2.1 土壤水分运移研究进展  13-14
    1.2.2 作物需水量研究进展  14-15
  1.3 研究内容  15-16
  1.4 研究方法  16-17
2 灌区概况、田间观测与试验  17-29
  2.1 灌区概况  17-24
    2.1.1 自然地理概况  17-20
      2.1.1.1 地理位置  17-18
      2.1.1.2 气象  18-20
      2.1.1.3 水文  20
    2.1.2 区域水文地质条件  20-22
      2.1.2.1 含水岩层划分  20-21
      2.1.2.2 地下水的补给、径流与排泄  21-22
      2.1.2.3 地下水化学特征  22
    2.1.3 地下水的动态特征  22-23
    2.1.4 灌区包气带水文地质特征  23-24
  2.2 田间观测与试验  24-29
    2.2.1 土壤水分观测  24
    2.2.2 田间灌溉试验  24-29
3 土壤水分运移模型及参数的确定  29-42
  3.1 土壤水分运移模型  29-36
    3.1.1 水分运移的微分方程  29-32
      3.1.1.1 流体通量方程  30-31
      3.1.1.2 贮存项  31-32
    3.1.2 模型的初始条件  32
    3.1.3 模型的边界条件  32-34
      3.1.3.1 给定水头边界条件  32-33
      3.1.3.2 给定通量边界条件  33
      3.1.3.3 混合边界条件  33-34
    3.1.4 土壤水分运动方程的求解  34-36
      3.1.4.1 空间离散  34-36
      3.1.4.2 时间离散化  36
  3.2 土壤水分运动参数  36-42
    3.2.1 土壤水分特征曲线  36-37
    3.2.2 田间水分运动参数  37-39
    3.2.3 土壤参数的确定  39-40
    3.2.4 研究区土壤参数值  40-42
4 腾发量的确定  42-55
  4.1 参照腾发量的计算方法  42-48
    4.1.1 参照腾发量ET_0的新定义  42-43
    4.1.2 参照腾发量的计算公式  43-45
    4.1.3 参照腾发量的计算  45-47
    4.1.4 结果分析  47-48
  4.2 作物系数的确定  48-51
    4.2.1 作物系数的计算方法  48-50
    4.2.2 作物系数值  50-51
  4.3 作物需水量  51-55
    4.3.1 代表年的选取  51-52
    4.3.2 代表年作物需水量  52-53
    4.3.3 灌区作物缺水量趋势分析  53-55
5 模型的识别、灵敏度分析及灌溉渗漏模拟  55-69
  5.1 模型识别  55-57
  5.2 参数验证  57-60
  5.3 模型主要参数灵敏度分析  60-63
    5.3.1 对土壤参数的敏感性  60-61
    5.3.2 对作物生长参数的敏感性  61-63
  5.4 灌溉渗漏量的计算  63-69
    5.4.1 坑1灌溉渗漏量的计算  63-66
    5.4.2 坑7灌溉渗漏量的计算  66-69
6 灌溉模式设计  69-77
  6.1 灌溉基本参数的确定  69-70
    6.1.1 作物生育阶段及灌水临界期  69
    6.1.2 土壤计划湿润层深度H  69
    6.1.3 土壤适宜含水率和允许最大、最小含水率  69-70
    6.1.4 有效降水量  70
  6.2 春小麦节水灌溉模式设计  70-75
    6.2.1 冬灌定额  70-73
    6.2.2 生育期灌溉定额  73-74
      6.2.2.1 生育期净灌水量  73
      6.2.2.2 生育期内的各次灌水及定额  73-74
    6.2.3 春小麦节水灌溉模式  74-75
  6.3 夏玉米最优灌溉模式设计  75-76
    6.3.1 生育期的灌溉定额  75
    6.3.2 生育期内灌水分配  75-76
    6.3.3 夏玉米节水灌溉模式  76
  6.4 节水对策  76-77
7 结论  77-79
参考文献  79-83
致谢  83

内蒙古孪井灌区土壤水分运移及节水灌溉模式的研究

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