銀北井渠結(jié)合灌區(qū)地表水地下水耦合模擬及優(yōu)化配置研究.pdf

1、本文針對寧夏銀北渠井用水比例失調(diào)，導(dǎo)致地下水越過適宜埋深造成次生鹽漬化的問題，選取惠農(nóng)區(qū)李崗村為試驗(yàn)區(qū)，采用田間試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式，對井渠結(jié)合灌區(qū)土壤水與地下水變化規(guī)律、水資源均衡、地下水-地表水耦合模擬、地表水與地下水優(yōu)化配置進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，為銀北灌區(qū)節(jié)水技術(shù)改造提供了理論依據(jù)。研究結(jié)果如下:
　　(1)運(yùn)用地下水均衡原理對井渠結(jié)合灌區(qū)地下水資源的補(bǔ)給項(xiàng)和排泄項(xiàng)進(jìn)行了分析和計(jì)算。結(jié)果表明:灌區(qū)補(bǔ)給量為16.08萬m

2、3，排泄量為13.91萬m3，地下水處于正均衡狀態(tài)，均衡差△V=2.17萬m3，相對均衡差為15.60％。補(bǔ)給量大于排泄量，使得灌區(qū)地下水位上升，地下水埋深越過地下水臨界深度。并且灌區(qū)蒸發(fā)強(qiáng)烈，地下水的鹽分隨毛管水上升到地表，水分蒸發(fā)后，使鹽分積累在表層土壤中，容易使土壤發(fā)生次生鹽堿化。
　　(2)對井渠結(jié)合灌區(qū)地下水與地表水系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行模擬分析，在綜合考慮灌區(qū)水文地質(zhì)條件基礎(chǔ)上，建立地下水-地表水耦合模擬模型，采用雙重節(jié)

3、點(diǎn)方式對地表水地下水模型進(jìn)行耦合，率定和驗(yàn)證水文地質(zhì)參數(shù)，并通過HydroGeoSphere軟件對模型進(jìn)行求解，對試驗(yàn)灌區(qū)的水流運(yùn)動(dòng)做出模擬分析與預(yù)測。經(jīng)過率定和驗(yàn)證，得到地下水地表水耦合模型的參數(shù)，滲透系數(shù)K為1.03m/d，孔隙率為0.38，曼寧系數(shù)n為0.03s/m1/3，空氣壓力倒數(shù)口為4.07m-1，孔隙大小分布指數(shù)β為1.19，殘余飽和度Swr為0.056。經(jīng)過率定之后的模型在驗(yàn)證期內(nèi)計(jì)算出的地下水水位與實(shí)測值變化趨勢較為接

4、近，觀測期內(nèi)地下水計(jì)算水位與實(shí)測水位滿足誤差統(tǒng)計(jì)量指標(biāo)要求。表明含水層結(jié)構(gòu)、邊界條件的概化、水文地質(zhì)參數(shù)選取合理。所建立的數(shù)學(xué)模型能較真實(shí)地描述研究區(qū)地下水系統(tǒng)特征，可以用來對灌區(qū)地下水埋深進(jìn)行預(yù)測。
　　(3)全面分析了井渠結(jié)合灌區(qū)生育期地下水系統(tǒng)輸入輸出的轉(zhuǎn)化關(guān)系，在3、4月以井灌為主時(shí)期，地下水開采程度較高，且處于集中開采期，地下水水位下降幅度大，地下水埋深在2m左右，土壤表層飽和度在0.69～0.76之間變化。7、8月份為

5、渠灌水量最大時(shí)期，地下水水位明顯升高，地下水埋深最高達(dá)到1m，超過生態(tài)安全水位，部分水位較高地區(qū)土壤表層飽和度上升到0.94～0.96。當(dāng)9、10月份渠首停止引水后，地下水位又重新下降，最低達(dá)到2.2m左右，飽和度下降到0.68以下。
　　(4)提出了地表水-地下水優(yōu)化配置模型，并與地表水地下水?dāng)?shù)值模擬模型進(jìn)行了耦合，建立了灌區(qū)地表水和地下水聯(lián)合評價(jià)耦合模型。耦合模型從調(diào)節(jié)地表水地下水配水比例，以確定地下水開采量和地表水引水量入手