節(jié)水灌溉條件下河套灌區(qū)土壤水鹽動(dòng)態(tài)的SWAP模型分布式模擬預(yù)測(cè).pdf

1、內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是中國(guó)設(shè)計(jì)灌溉面積最大的灌區(qū)之一，是典型的無(wú)灌溉便無(wú)農(nóng)業(yè)的地方。然而在水資源嚴(yán)重短缺的今天，我國(guó)可利用水資源正面臨著日益緊缺的問(wèn)題，灌區(qū)可供灌溉的水量逐年減少，灌區(qū)土壤鹽堿化程度日益加重。因此，研究區(qū)域土壤水鹽時(shí)空演變規(guī)律，為制定灌區(qū)節(jié)水灌溉策略和水鹽調(diào)控管理方案以及保證我國(guó)大型灌區(qū)節(jié)水改造工程的科學(xué)實(shí)施提供理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。針對(duì)上述問(wèn)題，本文將SWAP模型的土壤水鹽運(yùn)移與GIS和RS技術(shù)相結(jié)合，形成分布式模擬單元，在沙壕渠

2、控制區(qū)的條件下，模擬現(xiàn)狀灌溉和節(jié)水灌溉兩種條件下的區(qū)域尺度土壤水鹽時(shí)空演變，評(píng)價(jià)區(qū)域灌溉水有效利用率，為在缺水的條件下制定節(jié)水灌溉方法提供依據(jù)。本文的研究成果主要有：
　?。?）本文利用遙感軟件ENVI4.7和ArcGIS9.3相結(jié)合，確定了沙壕渠控制區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)與空間分布格局，得到了小麥、玉米、葵花及其它作物的種植面積，作物種植結(jié)構(gòu)呈插花狀分布。采用ArcGIS9.3軟件中的反距離權(quán)加權(quán)插值法、Thissesn多邊形空間插值法

3、和表面分析法等空間分析方法，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的土壤類(lèi)型、土壤鹽分類(lèi)型、地下水埋深等區(qū)域土壤水鹽時(shí)空演變可能的影響因子空間分布進(jìn)行研究。結(jié)果表明：研究區(qū)中鹽化土和重鹽化土只分布在北部和中部，而且面積較小，其余大部分區(qū)域主要為非鹽化土和輕鹽化土；研究區(qū)域共有9種土壤類(lèi)型，空間分布具有強(qiáng)烈的變異性，呈“插花狀”分布；地下水在年內(nèi)隨著灌水、蒸發(fā)和凍融等因素的影響而呈現(xiàn)出季節(jié)性的變化規(guī)律，作物生育期內(nèi)地下水埋深相對(duì)較小，在區(qū)域尺度上上游地區(qū)埋深較大，

4、變化幅度也大，中下游地區(qū)埋深小，變化幅度也小。將以上主要影響因子空間疊加生成345個(gè)區(qū)域土壤水分運(yùn)移分布式模擬單元。
　　（2）采用SWAP模型對(duì)分布式模擬單元的土壤水鹽運(yùn)移進(jìn)行模擬，研究模擬單元內(nèi)的土壤水鹽垂向運(yùn)移動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。結(jié)果表明：研究區(qū)作物根系層底部水流通量、土壤儲(chǔ)水量、儲(chǔ)鹽量均呈交替動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。作物根系層與地下水水分交換頻繁。作物根系層土壤儲(chǔ)水量的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程主要受灌溉、蒸發(fā)蒸騰制約。灌水后，由于灌水定額較大，土壤含

5、水率隨即達(dá)到飽和，作物根系層土壤儲(chǔ)水量突增；隨著土壤蒸發(fā)和作物蒸騰，土壤水逐漸消耗，作物根系層土壤儲(chǔ)水量在下次灌水前隨作物生長(zhǎng)呈逐漸下降趨勢(shì)。灌水降雨后，由于淋洗作用土壤鹽分向下運(yùn)動(dòng)而使根系層儲(chǔ)鹽量隨即降低，之后隨蒸騰蒸發(fā)消耗土壤水分向上運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)土壤鹽分上移，在下次灌水前根系層儲(chǔ)鹽量逐漸增加。模擬時(shí)段末根系層儲(chǔ)鹽量大于時(shí)段初根系層儲(chǔ)鹽量，盡管根系層儲(chǔ)鹽量隨時(shí)間波動(dòng)式動(dòng)態(tài)變化，但總體根系層上呈積鹽趨勢(shì)。
　　（3）采用區(qū)域土壤水鹽動(dòng)

6、態(tài)的SWAP模型的分布式模擬模式，在現(xiàn)狀灌溉和節(jié)水灌溉2種條件下，通過(guò)對(duì)模擬單元土壤水鹽垂向運(yùn)移的SWAP模型模擬，在GIS技術(shù)支持下創(chuàng)建了各農(nóng)田土壤水鹽平衡分量的空間分布圖。結(jié)果表明，由于不同土壤類(lèi)型、土壤鹽分、地下水、作物種植結(jié)構(gòu)類(lèi)型的影響，研究區(qū)區(qū)域作物根系層底部水流通量、根系層土壤儲(chǔ)水量、根系層儲(chǔ)鹽量、作物潛在騰發(fā)量和實(shí)際作物蒸騰量的比值、灌溉水有效利用率空間分布不均，在數(shù)量上均有較大差異，具有顯著空間變異特征。在地下水埋深、作

7、物種植結(jié)構(gòu)和土壤類(lèi)型相同條件下，由于節(jié)水灌溉條件下的灌溉水量小于現(xiàn)狀灌溉條件下的灌溉水量，研究區(qū)整體上深層滲漏減少而地下水補(bǔ)給增加；研究區(qū)整體上作物根層儲(chǔ)水量呈減少趨勢(shì)；并且由于地下水補(bǔ)給較多而深層滲漏較少而降低了淋洗作用，研究區(qū)整體上作物根層儲(chǔ)鹽量呈增加趨勢(shì)；但作物實(shí)際蒸騰量與潛在騰發(fā)量的比值亦Ta/Tp在0.9左右，作物亦不會(huì)明顯受旱而減產(chǎn)。并且在節(jié)水灌溉條件下，由于深層滲漏減少，收割時(shí)土壤儲(chǔ)水量減少，田間灌溉水利用率可提高到100