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《内蒙古农业大学》 2005年
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基于Visual-MODFLOW和SWAP耦合模型干旱区微咸水灌溉的水—土环境效应预测研究

杨树青  
【摘要】:淡水资源的短缺和工业用水的竞争,使农业生产对劣质水(咸水或城市污水)利用的依赖性日益增加。劣质水利用带来的环境问题成为目前研究的热点和前沿课题。其中水—土环境是灌溉农业科学中最为活跃的组成部分,是治理土壤盐渍化的核心。本研究揭示了微咸水灌溉对作物生理、土壤环境和地下水环境的影响规律。探讨干旱-半干旱地区微咸水灌溉的水-土环境效应预测评估研究。研究将对水资源日益短缺的河套灌区有着重要意义,并可为类似地区提供参考。 研究引进了世界上公认的模拟三维地下水流和溶质运移的 Visual MODFLOW (VMOD) 模拟系统和模拟水、溶质和热在土壤—大气—作物环境中运移过程的 SWAP模型。从而将饱和带和非饱和带构成一个完整体系对微咸水灌溉的水土环境效应展开预测评估研究,全面深入地探讨和论证了微咸水开发利用的可行性。 一般在利用 SWAP 模型预测时,存在着下边界条件难以确定的难题。本研究成功地将 VMOD 模型模拟预测的地下水位运用于 SWAP 模型的下边界。使 SWAP 模型的应用更具准确性。在研究中首次将 VMOD 与 SWAP 模型耦合,构成一个耦合体后用于对微咸水灌溉的水—土环境效应的预测模拟。 VMOD 目前多用于地下水流的模拟,对地下水质的模拟较少报道。研究尝试采用 VMOD 中的 MT3DMS 模型对地下水质进行了模拟预测并指出了其应用中的局限性。 SWAP 是垂直一维水盐运移模型。不同的水文地质条件应具有不同的 SWAP 模型。研究运用地质统计学理论,对研究区的土壤水盐信息进行了空间结构性分析,并以此为依据对研究区进行了分区。有效地将地质统计学理论与 SWAP 模型联合应用,避免了通常仅采用一种 SWAP 模型过度简化的粗略性。 研究中连续的田间灌溉试验、常规和专门观测、野外室内实验进行有关参数的测定和边界条件的详细论证确定,为 VMOD 和 SWAP 系统在本研究区的应用及保证预测结果的可靠性奠定了坚实的基础。 作物耐盐度研究发现灌溉水浓度达到某一临界值时,盐分在一定深度的土层内聚集明显增大。这一临界浓度值与使作物生长、产量受到抑制的灌水浓度基本一致,且不同作物的临界灌水浓度值不同。研究还揭示了淋洗灌溉定额下作物的耐盐能力增大,由于较大定额的淋洗灌溉将盐分淋洗到深层,在排水作用下从土层中排出,使作物根区盐分降低。应用产量与灌水浓度的相关关系预测出研究区 3 种主要作物的耐盐度阈值分别为两种灌溉定额下小麦的耐盐度为 4.5g/l。正常定额下玉米在的耐盐度为3g/l,葵花为 5g/l。淋洗定额下玉米的耐盐度为 3.5g/l,葵花为 7g/l。预测值与研究发现的灌水浓度临界值基本吻合。 平均年法和考虑时间序列法两种预测方法得出了基本接近的结果,平均年法在进
【学位授予单位】:内蒙古农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:S273.5

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