本文選題：地下水利用　切入點：反滲　出處：《西安理工大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：農田排水系統(tǒng)是維持田間水鹽平衡、保證作物正常生長的前提。但傳統(tǒng)排水系統(tǒng)加快了土壤水分與養(yǎng)分的流失,不僅造成了接納水體的污染,而且浪費了寶貴的水資源。農田控制排水在保留排水系統(tǒng)功能的同時,通過調整排水強度來提高水分利用效率,實現(xiàn)水資源的高效利用,降低排水對生態(tài)環(huán)境的不利影響。但是降低排水強度與控制土壤鹽分之間存在一定的矛盾。本課題針對控制排水研究中存在的矛盾,以陜西省富平縣鹵泊灘鹽堿地改良區(qū)為例,采用大田試驗與模型模擬相結合的手段,研究了控制排水條件下農田水鹽平衡及調控的關鍵技術,并分析了水文氣象對控制排水洗鹽的有利作用。主要研究成果如下:(1)監(jiān)測結果顯示,研究區(qū)因地勢低洼,受區(qū)外來水補給,排水溝水位較高,利用DRAINMOD模型模擬分析發(fā)現(xiàn):一個完整的種植年內單位長度(1m)排水溝累計承接區(qū)外來水量為9.3m~3,流出量為3.8m~3,排水溝單位長度上累計蓄積區(qū)外來水量為5.5m~3。計算累計地下排水量為2.3 mm,累計反滲補給量為49 mm;排水溝與農田之間的水鹽交換是控制排水條件下水鹽交換過程中的重要組成部分。(2)基于同一田塊有、無作物種植2種情況下,地下水位差異是由作物對淺層地下水利用造成的這一假設條件,建立了大田作物淺層地下水利用量的計算模型。并利用監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了計算。結果表明,計算模型能夠較好的反映田間的實際情況;在計算時段內,作物利用淺層地下水量為305.8 mm,相當于0.64mm/d;其中,棉花生長觀測階段對地下水向上補給量約160 mm,約占其總需水量的24%。(3)基于DRAINMOD模型和建立的降雨淋洗模型,分析了不同地下水控制埋深下棉花根區(qū)鹽分變化;結果表明:在控制埋深為1.2 m時,在150 mm的淋洗灌溉量和降雨共同作用下,僅有少數(shù)年份根區(qū)土壤鹽分含量超過了耐鹽極限,淋洗保證率為87%;當控制埋深為1.5m時,不需要額外淋洗灌溉,依靠降雨淋洗即能夠滿足根區(qū)鹽分的淋洗要求;以節(jié)水量為目標函數(shù)可知:控制埋深為1.5 m,平均補充灌溉為80 mm是研究區(qū)較為合理的田間水管理方案,與現(xiàn)狀條件下理想的補充灌溉相比,直接節(jié)水量為140 mm。(4)基于平均假設建立了控制排水主要技術參數(shù)淋洗周期和淋洗水量的計算模型及控制排水決策體系,并通過試驗數(shù)據(jù)進行了計算。結果表明:現(xiàn)狀條件下,研究區(qū)內水位埋深為2.1m,1.5 m和1.2 m時,淋洗周期分別為＞194,140和119天;所需淋洗水量分別為0,82.6和94.1mm;與無地下水利用相比,節(jié)水量分別為0.47,1.53和0.91 mm/天,表明三種控制排水方案均可行,但控制埋深為1.5 m時節(jié)水量最大。若將地下水位從現(xiàn)狀2.1m升至1.5 m,整個生長季可節(jié)約水量為85 mm。(5)針對控制排水限制了排水溝鹽分輸出,可能會對農田濕地產(chǎn)生危害的問題,建立了農田濕地水鹽平衡模型。分析結果顯示,現(xiàn)狀排水條件下,濕地系統(tǒng)水量排出比為0.42,達到穩(wěn)定狀態(tài)時間約為4年,穩(wěn)定時的濕地鹽分濃度約為5.74 g/L,濕地系統(tǒng)能夠健康運行,但排出比偏大,適宜的排出比應為0.25,系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)的時間為18年。采用該模型分析了控制排水方案(1.5m控制埋深,80mm灌溉)對農田濕地的影響,即使排出比為0,農田濕地系統(tǒng)也能健康運行,這說明,該排水方案不會對農田濕地系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。綜上所述,本文從排水和排水利用的角度出發(fā),研究了干旱半干旱灌區(qū)控制排水措施過程中水鹽交換及鹽分累積過程,并分析了在不同控制排水埋深下灌溉節(jié)約水量和降雨淋洗作用,推求了控制排水關鍵技術參數(shù)的簡化求取方法,決策體系和控制排水對農田濕地的影響。本文采用的方法可為控制排水措施的實施提供技術支持,研究區(qū)的研究結果可為相似灌區(qū)提供借鑒經(jīng)驗。
[Abstract]:The drainage system is to maintain the balance of water and salt, guarantee the normal growth of crops. But the traditional drainage system to speed up the soil moisture and nutrient loss, not only caused the acceptance of water pollution, and waste of valuable water resources. Farmland drainage control in retaining drainage system function at the same time, by adjusting the strength to improve drainage the water use efficiency, to achieve efficient use of water resources, reduce the adverse effects of drainage on the ecological environment. But the decrease between the drainage intensity and soil salinity control there is a certain contradiction. Aiming at the contradiction of controlled drainage in the research, taking Fuping County of Shaanxi Province lubotan saline land improvement district as an example, based on the field test the model and simulation method, studied the key technology of the control under the condition of drainage water salt balance and control, and analyzed the meteorological and hydrological control of the drainage of salt Good effect. The main research results are as follows: (1) the monitoring results show that the study area due to the low-lying land, the supply area of external water, high water drain, using DRAINMOD model analysis found that: a complete planting years per unit length (1m) drainage ditch outside the area to undertake the cumulative water volume is 9.3m~3, outflow for 3.8m~3, the drain on unit length of total accumulation water 5.5m~3. calculate the cumulative area of foreign underground drainage amount is 2.3 mm, the cumulative anti seepage recharge amount was 49 mm; between the salt water drains and farmland exchange is an important part of control condition of drainage water and salt in the process of exchange. (2) based on the same field no crops, 2 kinds of circumstances, the underground water level difference is the assumption that the crops on the utilization of shallow groundwater caused, established the calculation model of shallow underground water amount of field crops. It is calculated by using the monitoring data. Show that the model can reflect the actual situation of the field; in the calculation period, crop utilization of shallow underground water is 305.8 mm, equivalent to 0.64mm/d; the cotton growth stage to observation of groundwater recharge in about 160 mm, accounting for the total water requirement of 24%. (3) and the establishment of the DRAINMOD model rainfall model based on the analysis of different groundwater depth under the control of cotton root zone salinity; the results showed that: in the control of the depth of 1.2 m, 150 mm in the action of leaching irrigation amount and rainfall, only a few years of root zone soil salt content exceeds the limit salt leaching, guaranteed rate is 87% when the depth is 1.5m; control, without the need for additional leaching irrigation, depending on rainfall that can meet the requirements of root zone salt leaching; to save water consumption as the objective function that control the depth of 1.5 m, average 80 mm irrigation area is Field water management scheme is reasonable, compared with ideal supplemental irrigation under the present condition, the direct water amount was 140 mm. (4) model and drainage control decision-making system of main technical parameters of controlled drainage and leaching water leaching cycle is built based on the average assumptions, and calculated by experimental data. The results show that the present condition in the study area, the water depth is 2.1m, 1.5 m and 1.2 m, respectively, 194140 washing period and 119 days; the leaching water were 0,82.6 and 94.1mm; and no groundwater utilization compared, water-saving quantity is 0.47,1.53 and 0.91 mm/ days respectively, showed that three kinds of controlled drainage schemes are feasible, but control depth is 1.5 m. The maximum water season if the underground water level rose to 1.5 from the current situation of 2.1m m, the whole growth season can save water for the 85 mm. (5) for the control limit drain drain salt output, may have on the farmland wetland Against the problem, establish Wetland Farmland water and salt balance model. The analysis results show that the present drainage condition, wetland water discharged ratio is 0.42, reached a steady state for about 4 years, the wetland salt concentration when the stability is about 5.74 g/L, wetland ecosystem health, but the discharge ratio is too large, suitable discharge ratio is about 0.25, the system reaches steady state for 18 years. The model was applied to analyze the control drainage scheme (1.5m buried depth, 80mm irrigation) effect on farmland, even if the discharge ratio is 0, the farmland wetland system can run healthily, this shows that the drainage scheme will have adverse effects on the farmland wetland system. To sum up, this paper from the perspective of the use of drainage and drainage, the drainage control semi arid irrigation water and salt exchange process and salt accumulation process of drought, and analyzed in different depth of controlled drainage Under irrigation to save water and rainfall, calculate the simplified method of key technical parameters for drainage control, influence the decision system and controlled drainage on Farmland Wetlands. The method used in this paper can provide technical support for the implementation of the drainage control, the research results can provide reference for similar area.

【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S276;S156.41

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本文編號：1601644