《基於動力學補排的分散式地下水動態模型與模擬》是依託中國農業大學，由霍再林擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於動力學補排的分散式地下水動態模型與模擬
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：霍再林
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以我國西北乾旱綠洲區地下水位持續下降及地表生態嚴重惡化為背景，以深刻認識地下水補排過程及農業活動對地下水的影響為主線，採用現場原位試驗及數值模擬方法，研究土壤特性空間變異、土地利用、灌溉方式等對地下水補給排泄的影響，建立分散式地下水補排動力學模型；將其與平面二維潛水非穩定流運動模型進行時空尺度耦合，建立研究區基於動力學補排的分散式地下水動態模型，並對農業活動條件下地下水動態進行模擬預測，獲得面向環境友好的節水灌溉模式及土地利用方式。本研究旨在建立能夠準確描述補排動力學過程的分散式地下水動態模型，力求回答：乾旱綠洲區農業活動對地下水系統（地下水補排過程及地下水動態）有何影響？其定量關係是什麼？等科學問題，為西北綠洲區地下水資源合理開發利用及地表生態恢復提供科學依據和決策支持，促進乾旱區地下水模型的創新與發展。
結題摘要
變化環境下灌溉農業對地下水的影響不容忽視，現有區域地下水模型缺乏考慮地下水補排過程（非飽和帶水分運動）。本項目通過田間試驗及數學模擬嘗試解決了農業區域地下水補排動力學過程及其定量關係，模擬分析了不同水資源利用條件下典型乾旱內陸區民勤綠洲地下水位時空動態，主要取得了如下成果： （1）通過田間地下水位控制條件下非充分灌溉試驗，初步獲得了研究區主要作物春玉米灌溉水-土壤水-地下水轉化規律。地下水位埋深從3m到2.5m變化對春玉米耗水量的影響總是明顯大於水位從2.5m到2m變化影響。 地下水對春玉米耗水的貢獻率隨著春玉米生育期的推進有增大的趨勢，相同灌溉處理條件下，地下水對春玉米耗水的貢獻率隨著地下水位埋深的增大而減小；相同地下水位埋深時，地下水對春玉米耗水的貢獻率會隨著灌水量的增加而減小。 （2）在民勤綠洲地下水概化為各向同性平面二維潛水非穩定流的基礎上，將地表來水、灌溉用水等因素作為地下水系統的源匯項，建立了民勤綠洲地下水動態的FEFLOW模型。檢驗結果表明，該模型有較高的精度，平均誤差為0.71 m，可以反映地表來水、灌溉用水對民勤綠洲地下水位時空動態的影響。相對而言，FEFLOW模型在民勤綠洲上游有較高的精度；年末地下水位模擬精度較全年動態模擬精度高，模型擬適用於模擬長時間尺度地下水動態。 （3）採用所建立的地下水模型模擬了現狀條件、灌溉面積減少、節水灌溉、不同地表來水及綜合工程措施實施等多種情景的民勤綠洲地下水位時空變化及水均衡情況。結果表明，灌溉面積的減少、地表來水的增加及節水灌溉的實施是緩解民勤綠洲地下水位下降的關鍵，多項工程實施後綠洲地下水位有望實現一定程度的回升，地表生態環境有所好轉。模擬結果有助於全面了解不同措施條件下地下水位的動態及對地下水位恢復的效應，為民勤綠洲地下水可持續管理提供了理論依據。 本項目共培養青年學術骨幹1名，碩士研究生2名；成果共發表論文6篇，其中SCI收錄5篇。
