SWAT模型在地下水淺埋灌區的改進與套用研究

《SWAT模型在地下水淺埋灌區的改進與套用研究》是依託四川大學，由劉鐵剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：SWAT模型在地下水淺埋灌區的改進與套用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉鐵剛
• 依託單位：四川大學

項目摘要

在地下水淺埋灌區，地下水可通過潛水蒸發對作物耗水產生貢獻，而作物種植和灌溉等農業活動又影響潛水蒸發和地下水埋深。本研究使用蒸滲儀組開展試驗，揭示作物根區土壤水分狀況對潛水蒸發的影響，並提出反映作物根區土壤水分等多因素影響的潛水蒸發計算模型。在此基礎上，發展適用於地下水淺埋灌區的SWAT模型，引入地下水埋深變數，反映灌溉和降雨等因素對潛水蒸發和地下水埋深的作用。在收集資料的基礎上，利用改進SWAT在黃河下游灌區建立模型。通過徑流與地下水埋深實測數據對改進模型進行識別、驗證和評價。基於改進SWAT模擬，在灌區尺度上探討作物種植和灌溉等農業活動對黃河下游灌區潛水蒸發和地下水埋深的影響規律。本研究對認識地下水淺埋灌區的作物、土壤水和地下水相互作用規律、提高灌區水文模擬能力及改善灌區水資源管理有積極意義。

結題摘要

在地下水淺埋灌區，地下水可通過潛水蒸發對作物耗水產生貢獻，而作物種植和灌溉等農業活動又影響潛水蒸發和地下水埋深。本研究使用蒸滲儀組開展試驗，揭示了作物根區土壤水分狀況對潛水蒸發的影響，並提出反映作物根區土壤水分等多因素影響的潛水蒸發計算模型。在此基礎上，發展適用於地下水淺埋灌區的SWAT模型，引入地下水埋深變數，反映灌溉和降雨等因素對潛水蒸發和地下水埋深的作用。基於改進SWAT分析灌溉制度和土壤類型對潛水蒸發和地下水的影響。在田間尺度上，基於蒸滲儀試驗提出了反映作物根區土壤水分等多因素影響的潛水蒸發計算模型。對於潛水蒸發的兩個重要影響因素：極限地下水埋深和根區穩定儲水量，基於蒸滲儀試驗和HYDRUS-1D數值模擬重點分析了這兩個變數的影響因素和確定方法。結果表明，對於試驗所用冬小麥和粉土，極限地下水埋深約為5m。地下水埋深從0.5 m增加到2.5m時，潛水蒸發線性減小；地下水埋深從2.5m增加到5m時，潛水蒸發以冪函式形式減小。地下水埋深從0.5m增加到2m時，根區穩定儲水量Ws（地表下60 cm土層的穩定儲水量）線性減小；地下水埋深超過2m時，Ws不再受地下水埋深的控制。在灌區尺度上，改進了SWAT模型的潛水蒸發計算模組，引入了地下水埋深變數，並基於地下水平衡原理計算淺層含水層水量及地下水埋深，考慮了潛水蒸發對地下水埋深的影響。改進SWAT可為每一個水文回響單元輸出逐日地下水埋深，可用來分析土地利用方式變化、氣候變化或農業管理措施對灌區地下水埋深和潛水蒸發的影響。基於改進SWAT初步分析了黃河下游灌區灌溉制度對潛水蒸發和地下水埋深的影響。結果表明，隨著灌溉水量和灌溉頻率的增加，多年平均地下水埋深減小，但灌溉對潛水蒸發的影響較為複雜。對於黃河下游灌區最主要的三種土壤（壤砂，砂壤和粉壤），粉壤的多年平均地下水埋深和潛水蒸發量均最大，壤砂的最小。本研究對認識地下水淺埋灌區水分循環特徵和改善灌區水文模擬能力有積極意義。