西北灌区地下水资源开发利用研究进展及发展趋势

围绕西北灌区地下水资源开发利用面临的问题,分析了灌区地下水的基本特征及调蓄功能,重新审视了合理开发利用地下水资源对灌区可持续发展的重要支撑作用。在此基础上,从变化环境下西北灌区地下水循环与演化机制、灌区地表水与地下水联合调控、灌区地下水开采模式及机井合理布局、灌区地下水管理机制4个方面归纳分析了国内外研究现状及进展,针对西北灌区地下水资源开发利用研究中存在的关键科学问题,探讨了灌区地下水资源开发利用科学与技术研究发展的趋势。     

气候变化对灌区农业需水量的影响研究

气候变暖不仅影响水资源量及其时空分布的变化,而且也会使农作物蒸发蒸腾量增加,从而加剧农业水资源供需矛盾。因此,研究气候变化对农业需水量的影响对保障农业用水安全具有重要的意义。本文利用陕西省宝鸡峡灌区11个气象站28 a的气象资料,分析了灌区气候变化特征;计算了主要作物需水量和农田灌溉需水量;利用单因素敏感性分析法研究了气候变化对农业需水量的影响。研究结果表明:灌区年平均气温显著上升,降水量持续下降,蒸发量明显增大,大部分地区相对湿度和风速显著下降,而日照时数有所增加;冬小麦、玉米、棉花和油菜生育期需水量明显增加;各气候因素对农田灌溉需水量影响顺序为:降水量>相对湿度>最高气温>日照时数>平均气温>风速,气温的上升、相对湿度的下降、降水量的减少以及日照时数的增大使作物需水量明显增大,而灌溉面积减小使农业需水量有减少的趋势。     

变化环境下宝鸡峡灌区农业需水量的合理确定

基于宝鸡峡灌区11个气象站30年的气象数据、20年的作物种植面积资料及灌溉水利用系数等资料,分别用彭曼公式和定额法计算宝鸡峡灌区农业需水量,利用趋势法及灰色关联分析法分析其变化特征及驱动因素,并将计算结果与实际农业用水量对比讨论。结果表明:在众多变化环境因素共同作用下,1991-2010年间宝鸡峡灌区农业需水量呈下降趋势,其主要影响因素是种植面积及粮食作物种植比的减小。中等年及干旱年实际用水量接近于非充分灌溉条件下定额法计算出的农业需水量,湿润年实际用水量介于定额法计算出的农业需水量与基于彭曼公式计算出的农业需水量之间。基于上述结论考虑灌区实际用水需求,提出灌区农业需水量合理确定方法。     

关中平原灌区SWAT模型基础数据库的构建

分布式水文模型为变化环境下灌区水循环演变的研究提供了有效手段,为了将SWAT模型运用于关中平原灌区水循环研究,以泾惠渠灌区为例,利用HWSD土壤数据、SPAW软件及统计分析法,构建了灌区土壤数据库;基于遥感数据获得了灌区2014年的土地利用情况,构建了土地利用数据库;充分考虑灌区水系、渠系分布(无排水沟)、人工侧支循环的逆汇流特性及输配水管理特点,利用ArcGIS自定义了SWAT的河网水系及子区,并通过pre-defined操作导入模型,将灌区划分为52个子区,分别设置了合理的土壤类型及土地利用类型的面积阈值,将研究区划分为279个HRUs,构建了灌区空间离散数据库。SWAT模型基础数据库的构建为灌区SWAT模型的构建及水循环演变规律的研究奠定了基础。     

基于GMS的渠井结合灌区适宜渠井用水比例研究

为实现泾惠渠灌区地下水多年动态平衡,确定适宜的灌溉渠井用水比例,运用GMS中MODFLOW模块建立了月尺度的地下水数值模型;结合灌区地下水位年内变化特征、各灌季农灌用水情况和"丰蓄枯补,渠井结合"的原则,对3种代表年分别设置3种灌季渠井用水方案,并进行模拟比较。结果表明,平水年冬、春、夏灌季和全年渠井用水比例分别为2.1、1.8、0.7、1.36时,能使地下水位大致稳定且实际中较为可行;丰水年冬、春、夏灌季和全年渠井用水比例分别为2.3、2.0、1.1、1.64时,地下水能得到补充;枯水年冬、春、夏灌季和全年渠井用水比例分别为1.8、1.9、0.6、1.14时,地下水位下降较少。灌区的夏灌渠井用水比例对全年渠井用水比例影响最大,应尽可能提高夏灌渠井用水比例,实现地下水位的稳定或小幅上升。研究结果为灌区水资源的高效利用及水位恢复提供了参考依据。     

基于地统计学的地下水位时空变异特征研究

以宝鸡峡灌区67个长期观测井2002—2007年的地下水位数据为样本资料,在地下水位样本统计特征分析的基础上,分别建立地下水位空间变异的球状、指数和高斯模型,通过各拟合参数的比较和Cross—Validatiom交叉验证,选择高斯模型进行空间插值模拟地下水位。结果表明:宝鸡峡灌区地下水位空间分布主要受地形、地貌等结构性因子影响;地下水位从西北到东南逐渐降低,年际变幅较小。     

石羊河流域水循环要素变化特征研究

根据石羊河流域1959-2005年降水、蒸发和1961-2005年径流资料,运用差积、累积和Kendall秩次相关检验法对流域水循环要素变化特征及影响因素进行分析。结果表明:流域降水年内变化不均,多年略有递增趋势,尤其在1990年后,水汽的增多使中游地区降水偏多;蒸发量年际呈递减趋势,年内变化较降水稳定;六河径流量略有减少趋势,年内分配与降水基本一致,下游红崖山水库入库径流量减少趋势极显著,与中游地区不合理开发利用水资源密切相关。研究结果对水资源的高效利用和生态环境修复具有重要意义。     

陕西省农业可持续发展面临的水土流失问题及其对策

严重朱土流失问题成为制约陕西省农业可持续发展的主要因素，主要表现为：破坏土壤，降低土地资源的持续生产能力；改变水文循环条件，加剧干旱对农业的威胁，淤积江河水库，影响农业水资源的持续高效利用，恶化生存环境，制约家业作农村经济的发展。水土流失的主要原因是人类不合理的生产活动，治理水土流失的关键在于转变观念，深化对水土保持工作的认识。     

宝鸡峡灌区地表水与地下水联合调度研究

针对宝鸡峡灌区水资源开发利用中存在的问题,结合灌区作物种植结构、灌溉方式.建立了地表水与地下水联合调度模型,以灌区经济效益最大为目标,以供需水平衡、可供水量、地下水位等为约束条件,以优先利用地表水为原则,进行了模型求解.结果表明:丰水年、平水年、枯水年3种水文年份灌区灌溉水源均应以地表水为主、地下水为辅;增加地袁水供水的比例,有利于灌区经济效益的提高,可以起到以丰补枯、涵养地下水源、缓解水资源供需矛盾的作用.     

宝鸡峡灌区农田灌溉水量供需平衡分析

依据1991-2000年宝鸡峡灌区的气候、水文气象、作物种植结构及灌溉面积等资料，计算分析了农田灌溉需水量及其变化趋势，并进行了灌区供需水量平衡分析。结果表明：灌区农田净灌溉需水量和实际灌溉净供水量均呈递减趋势，年均净灌溉需水量为6．07亿m^3，年均实际净供水量仅为3．65亿m^3，年均缺水量为2．43亿m^3，说明灌区存在着严重的农田灌溉水量供需矛盾。结合灌区实际情况，从灌溉方式、灌溉工程管理和灌区水资源统一管理三方面提出了缓解水资源供需矛盾的建议。