【摘要】：近年來(lái),農(nóng)業(yè)節(jié)水問(wèn)題越來(lái)越受到重視。大型灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水量高,同時(shí)水資源浪費(fèi)情況也較嚴(yán)重,節(jié)水潛力較大。作為全國(guó)重要的糧油生產(chǎn)基地,河套灌區(qū)屬于典型的季節(jié)性凍土區(qū),其獨(dú)特的地理環(huán)境、較高的地下水位以及較高的地下水含鹽量造就了河套灌區(qū)獨(dú)特的灌溉方式—秋澆。為了得到適宜的秋澆灌溉制度,在保證秋澆效果的基礎(chǔ)上最大限度的節(jié)約水資源,本文對(duì)河套灌區(qū)的秋澆制度進(jìn)行了模擬研究。由于目前缺乏針對(duì)季節(jié)性凍土區(qū)進(jìn)行模擬的作物模型,本文將主流作物模型SWAP與凍土水熱鹽運(yùn)移模型SHAW進(jìn)行耦合,得到適用于季節(jié)性凍土區(qū)的SWAP-SHAW耦合模型。SWAP-SHAW耦合模型以SWAP模型為基礎(chǔ),利用SHAW模型處理凍土水熱鹽運(yùn)移的方法對(duì)SWAP模型進(jìn)行耦合。本文給出了耦合過(guò)程并對(duì)關(guān)鍵的數(shù)值計(jì)算過(guò)程給出簡(jiǎn)要說(shuō)明。對(duì)于SWAP模型的修正主要包括:修正原SWAP模型中的熱傳輸計(jì)算方程,增加土壤水相變潛熱項(xiàng),給出熱傳輸計(jì)算的迭代方法,并對(duì)初次凍結(jié)的土壤進(jìn)行溫度修正;給出利用溫度及總含水量判斷土壤是否凍結(jié)并計(jì)算土壤液態(tài)含水量與含冰量的方法;修正凍結(jié)后的土壤熱特性;以及修正凍結(jié)后的土壤基質(zhì)勢(shì)。對(duì)耦合模型的模擬驗(yàn)證包括室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證以及田間試驗(yàn)驗(yàn)證,其中室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證采用前人所做室內(nèi)凍土實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),田間實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)來(lái)源為土壤三參數(shù)傳感器Hydra Probe在土壤凍結(jié)期所觀測(cè)的河套灌區(qū)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。模擬驗(yàn)證結(jié)果顯示,該耦合模型對(duì)室內(nèi)條件以及田間條件下土壤凍結(jié)過(guò)程中的土壤溫度和土壤含水率模擬效果較好,土壤含鹽量的模擬結(jié)果有一定改進(jìn),能夠反映土壤凍結(jié)過(guò)程中的水熱鹽動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,具有一定的可靠性。應(yīng)用SWAP-SHAW耦合模型對(duì)河套灌區(qū)的秋澆制度進(jìn)行了模擬。分析了不同排水條件對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育的影響。同時(shí)分析了不同鹽堿化程度的土壤在不同秋澆定額下的鹽分動(dòng)態(tài)以及第二年小麥的生長(zhǎng)發(fā)育情況。模擬結(jié)果顯示,對(duì)于重度鹽堿化土壤,合理的秋澆定額在100m~3/畝—133m~3/畝之間;對(duì)于中度鹽堿化土壤,合理的秋澆定額在67m~3/畝—100m~3/畝之間;對(duì)于輕度鹽堿化土壤,合理的秋澆定額在33m~3/畝—67m~3/畝之間。在合理的秋澆定額范圍內(nèi),小麥在第二年一水灌溉之前幾乎不受鹽分脅迫的影響,最終的相對(duì)產(chǎn)量也能達(dá)到較高的水平。
【圖文】：

列連續(xù)模擬的作物模型。而若單獨(dú)應(yīng)用用于凍融AW）則只能探究秋澆制度對(duì)土壤狀態(tài)的影響，，而影響。達(dá)到本文的最終研究目的，將對(duì)主流作物模型（SSHAW）進(jìn)行耦合，將 SHAW 模型中用于凍土水模型中，使耦合后的 SWAP-SHAW 模型既能對(duì)作物下的土壤水熱鹽運(yùn)移進(jìn)行模擬。WAP-SHAW 耦合模型對(duì)凍融土壤水熱鹽運(yùn)移的模凍土實(shí)驗(yàn)對(duì) SWAP-SHAW 耦合模型進(jìn)行驗(yàn)證。同三參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Hydra Probe）進(jìn)行土壤含水率儀器測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。 SWAP-SHAW 耦合模型對(duì)河套灌區(qū)的秋澆制度進(jìn)土壤，給出合理的秋澆制度范圍。路線圖如圖 1.1 所示。

第2章 研究區(qū)域與田間觀測(cè)域概況置地處于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部的巴彥淖爾市境內(nèi)，是全國(guó)重要005 年水資源綜合規(guī)劃報(bào)告顯示，河套灌區(qū)東西向 250 公里積為 1679.31 萬(wàn)畝，設(shè)計(jì)灌溉面積為 1100 萬(wàn)畝，實(shí)際灌溉面田 787 萬(wàn)畝，林草 74 萬(wàn)畝。灌區(qū)以位于巴彥淖爾市磴口縣盛公攔河樞紐控制引水，以位于烏拉特前旗的烏梁素海為180 公里，共有干渠 13 條，總排干溝 220 公里，共有 10 條烏蘭布和、解放閘、永濟(jì)、義長(zhǎng)、烏拉特 5 個(gè)灌域[31]。河.1 所示。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S274

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本文編號(hào)：2710894