基于分布式水文模型的灌區(qū)用水效率評價.pdf

1、灌溉水利用效率指標，如渠系水利用系數、灌溉水利用系數和水分生產率等，一直被作為灌區(qū)灌溉用水評價的重要指標。通過小尺度試驗成果簡單累加到大尺度的方法，不宜用于大尺度的宏觀決策。由于空間變異性和回歸水的重復利用，使得灌溉水利用效率指標在不同尺度之間存在空間尺度效應。另外，分布式水文模型為獲取灌區(qū)不同尺度水平衡要素和作物產量提供了途徑。本文以解放閘灌域為背景，針對灌區(qū)用水效率評價中存在的問題，開展不同尺度水循環(huán)要素的試驗研究，構建灌區(qū)分布式水

2、文模型用于獲取不同尺度水平衡要素及作物產量，分析不同尺度用水效率指標的變化規(guī)律，為合理灌溉、科學布局種植結構、提高用水效率等方面提供科學的參考依據。本研究的主要內容及結論如下:
　　 (1)在中國北方典型渠灌區(qū)解放閘灌區(qū)開展不同尺度水循環(huán)的試驗研究，分別選擇農渠、支渠和灌域尺度的典型區(qū)，開展了作物產量和水平衡要素的觀測。介紹了不同尺度試驗監(jiān)測的方案，并整理分析了降水、灌溉和土壤含水率等水平衡要素及作物生長和產量的變化規(guī)律，為灌區(qū)

3、分布式水文模型的構建和驗證提供基礎數據。
　　 (2)采取“自下而上”的方式，將地下水潛水蒸發(fā)量加入土壤水分循環(huán)，使其適合地下水位較淺的灌區(qū)水循環(huán)模擬。構建灌區(qū)分布式水文模型，并進行模型率定和驗證。首先以LAI為目標變量對作物生長參數進行率定，結果表明最大葉面積指數BLAI對于灌溉作物取值要明顯偏大。然后分別使用LH-OAT和SUFI-2方法以徑流和ET為目標變量進行了敏感性分析，結果表明對徑流比較敏感的參數為土壤和地下水參數;

4、區(qū)域蒸散發(fā)過程主要受到潛水蒸發(fā)、土壤和作物植被的影響?；诿舾行苑治鼋Y果，運用SUFI-2算法進行了徑流和ET的率定和驗證。此外，作物產量模擬值和實測值數據點圍繞在1∶1線附近，進一步驗證了模型的可靠性和參數的合理性。
　　 (3)以主排水溝為主線，從上游到下游逐步嵌套的方式將研究區(qū)劃分成8個尺度。以2011年為基準年，對現狀灌溉模式下水平衡要素的空間分布進行了模擬分析。模擬結果顯示，下游地下水位較淺，潛水蒸發(fā)量較大，使得土壤含

5、水量變化較小，灌溉用水量較小。通過模型模擬獲得以上8個尺度的水量平衡要素和作物產量來分析不同尺度上的用水效率評價指標的變化規(guī)律，結果表明:對于不同作物，灌溉水分生產率WPI和毛入流水分生產率WPg總體上基本都隨尺度增加而呈現波動增加的趨勢，達到一定尺度水平（約400km2～600km2）后保持平緩或者略微下降的趨勢;由于不同尺度上作物蒸發(fā)蒸騰消耗的水量比例基本一樣，使得蒸發(fā)蒸騰水分生產率WPET在各尺度基本保持平穩(wěn);毛入流排水率DRFg