【摘要】：中國西北地區(qū)光熱條件充足、土地資源豐富,但水資源嚴(yán)重短缺,在這些區(qū)域發(fā)展調(diào)水灌溉是解決大片宜耕土地長期荒蕪、確保區(qū)域農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本措施。長期以來,人們通過發(fā)展人工灌溉來開發(fā)干旱區(qū)長期荒蕪的土地資源,以滿足人口快速增長的需求。然而,大面積的人工墾殖加之粗放的農(nóng)田漫灌,引發(fā)了區(qū)域內(nèi)大面積的水鹽運(yùn)移、重組和累積,在不同的水文地質(zhì)單元其表征各不相同。為防止粗放灌溉造成區(qū)域水土環(huán)境的激變,農(nóng)田水利工程規(guī)劃和建設(shè)的重點也已從如何擴(kuò)大灌溉面積、提高灌溉效益轉(zhuǎn)向了如何改變灌溉模式、調(diào)整灌區(qū)的用水結(jié)構(gòu),提高農(nóng)業(yè)用水效率、減緩灌溉造成的水土資源退化,探討通過灌區(qū)的續(xù)建配套工程和調(diào)整灌溉模式來避免由此引發(fā)的次生鹽堿化的潛在危害,采用合理科學(xué)的灌溉模式及用水管理措施以調(diào)控地下水位和控制灌溉水量對緩解灌區(qū)土壤鹽漬化問題起著關(guān)鍵性的作用。鑒于此,本文選定景電灌區(qū)為研究區(qū),重點研究畦灌和溝灌兩種地面灌溉下田間尺度水鹽運(yùn)移規(guī)律,通過選取位于灌區(qū)灌溉試驗站的典型田塊分別開展了溝灌試驗和畦灌試驗,在分區(qū)試驗的基礎(chǔ)上,分別構(gòu)建了基于HYDRUS-3D的溝灌水鹽運(yùn)移模型和畦灌水鹽運(yùn)移模型,進(jìn)而對畦灌和溝灌兩種灌溉模式下水鹽運(yùn)移過程進(jìn)行了模擬。本課題受國家自然科學(xué)基金《干旱揚(yáng)水灌區(qū)(景電灌區(qū))水鹽運(yùn)移對區(qū)域水土環(huán)境的影響研究》(51279064)、《干旱荒漠區(qū)田間灌溉對區(qū)域尺度土壤水鹽分異進(jìn)程的影響研究》(51579102)、《河西走廊典型荒漠植物抗旱結(jié)構(gòu)及其光譜特征研究》(31360204)等項目聯(lián)合資助,通過田間試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合,探索了不同灌溉模式下田間水鹽運(yùn)移進(jìn)程,得出了以下結(jié)論:(1)畦灌方式下和溝灌方式下土壤含水率都呈現(xiàn)出一定的下降趨勢,且上層含水率普遍小于下層含水率,畦灌的土壤含水率值略高于溝灌,但含水率下降趨勢略低于溝灌�？傮w看來,兩種灌溉模式下土壤含水率的變化趨勢都較為穩(wěn)定,畦灌模式下土壤含水率緩慢降低之后,含水率穩(wěn)定到一個閾值,該值約為20%,溝灌模式土壤含水率穩(wěn)定的閾值為16%。(2)畦灌模式下從畦首到畦中,最后到畦尾,這三個坡面的土壤含水率越來越小,畦首的含水率平均約為39%,畦中的含水率約為35%,畦尾的含水率約為33%,即土壤含水率的值大小依次為畦首畦中畦尾,究其原因,在灌溉期土壤含水率發(fā)生變化主要驅(qū)動力是灌溉—入滲。然而,在非灌溉期,土壤含水率發(fā)生變化的主要驅(qū)動力是蒸散發(fā)作用。(3)兩種灌溉模式下土壤含鹽量先下降后上升的趨勢,上層土壤含鹽量普遍大于下層土壤的含鹽量,且每個坡面的土壤含鹽量總體上均呈現(xiàn)出一定的上升趨勢,土壤含鹽量的變化均較為穩(wěn)定,均未發(fā)生較大的含鹽量值波動。(4)畦灌從畦首到畦中,最后到畦尾,這三個坡面的土壤含鹽量越來越小,畦首含鹽量平均約為4.398 mg/cm~3,畦中約為4.212 mg/cm~3,畦尾約為4.086 mg/cm~3,即土壤含鹽量的值大小依次為畦首畦中畦尾,導(dǎo)致土壤含鹽量呈現(xiàn)這一規(guī)律的原因是灌溉期的灌溉—入滲和非灌溉期土壤蒸散發(fā)耦合作用形成的。(5)溝灌模式下土壤含鹽量分布分成三個區(qū)域:一區(qū)在灌水溝一帶,含鹽量較低,約2.5 mg/cm~3左右;二區(qū)在溝頂種植區(qū),此部分土壤含鹽量較大,含鹽量值高達(dá)7mg/cm~3;三區(qū)是模擬單元的其他部分,此部分主要位于土柱的中下層,該部分土壤含鹽量較為穩(wěn)定且分布較為均勻,平均含鹽量值約為3.8mg/cm~3。造成土壤含鹽量變化的主要因素為灌溉—入滲和蒸散發(fā)的耦合作用,灌水溝部分由于灌溉水淋洗的作用,此部分土壤含鹽量較低;溝頂種植區(qū),作物的蒸騰作用和土壤蒸發(fā)作用的匯聚區(qū),因此,大部分土壤鹽分被“攜帶”到這個部分,這部分的土壤含鹽量較高,出現(xiàn)積鹽現(xiàn)象;第三個部分土體內(nèi)部,由于受到灌水淋洗和蒸散發(fā)的作用較小,故此部分土壤含鹽量較為穩(wěn)定,且分布較為均勻,造成此部分土壤含鹽量發(fā)生變化的主要驅(qū)動力為機(jī)械彌散作用。(6)綜合考慮我國西北地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展,為達(dá)到節(jié)水控鹽的目標(biāo),可在作物生育期選用溝灌作為主要灌溉方式,在生育期后期的土壤洗鹽采用畦灌作為灌溉方式。
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S274
【圖文】：

圖 2-1 景電灌區(qū)地理位置圖Fig.2-1 Jingtai irrigation area geographical location2.1.2 氣候條件景電灌區(qū)地處歐亞大陸腹地，處于荒漠溫暖帶區(qū)域，灌區(qū)東鄰黃河流域，西連石河內(nèi)陸河流域，往北緊靠騰格里沙漠，往南接壤祁連山昌嶺山脈。北冰洋氣流受天山祁連山、烏鞘嶺等山脈阻斷而斷流，印度洋、太平洋暖濕氣流被華家?guī)X、六盤山、秦而阻，同時，南方濕潤氣流抵達(dá)該灌區(qū)所在區(qū)域時已是強(qiáng)弩之末，因此，該研究區(qū)氣溫差大，風(fēng)沙多、無霜期較長、夏季酷熱、春季多風(fēng)、日照時間長、蒸發(fā)量大、降雨稀少，特別是春季變化更為明顯，屬典型大陸性氣候條件。該灌區(qū)所在區(qū)域是我國光熱條件最為充足的地區(qū)之一，且其季節(jié)性分布明顯，日時間夏季長、春秋適中、冬季短，該日照條件十分利于作物生長。同時，灌區(qū)春冬兩多風(fēng)，造成風(fēng)沙較大，然而，在灌區(qū)上水運(yùn)行后，由于植樹造林而使綠地面積不斷擴(kuò)大由于防風(fēng)林帶的作用，而使風(fēng)沙發(fā)生的概率不斷減少，8級以上大風(fēng)天數(shù)由29d減為16.灌區(qū)小氣候得到明顯改善。

圖 2-2 景電灌區(qū)地表徑流Fig. 2-2 surface runoff in Jingdian Irrigation Area景電灌區(qū)區(qū)域內(nèi)地表水資源的極度匱乏，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人工綠洲的發(fā)展主要依賴地域的揚(yáng)水灌溉，區(qū)域內(nèi)的地表水、灌溉水和地下水之間存在明顯的相互轉(zhuǎn)化關(guān)以灌區(qū)地表水與地下水在成因上存在著不可分割的聯(lián)系。由水文調(diào)查和水文實測資料，采用灌區(qū)徑流模數(shù)進(jìn)行計算，得到灌區(qū)年內(nèi)地表水量約為 1.87×108m3，此部分地表徑流量均來自于暴雨補(bǔ)給，且其行洪溝道產(chǎn)流主

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本文編號：2742124