内蒙孪井灌区地下水数值模拟及土壤盐渍化预报

【摘要】：本论文是在内蒙科技攻关项目《孪井滩扬水灌区地下环境及土壤渍化研究与预测》研究的基础上完成的。针对干旱区引水灌溉经常引起土壤次生盐渍化造成大量农田荒废、环境恶化的重大环境问题,研究了降水(灌溉)、地表水、土壤水和地下水(四水)转化、土壤中水盐运动的规律和地下水在灌溉条件下对盐渍化产生的作用等。 首先系统分析了内蒙孪井灌区的水文地质条件和包气带水文地质特征,概化出该区水文地质概念模型。在典型地段对不同作物进行了大量的野外灌溉入渗试验,对缺乏水文地质参数的地区进行了抽水试验,确定了该区的水文地质参数。利用长期观测的地下水位、水质和土壤水分、土壤盐分(电导)、水势以及室内的模拟试验等资料,建立了该区地下水的数值模拟模型。 通过灌溉入渗试验,首次全面研究了干旱区灌溉对大埋深地下水的补给过程,确定出不同地质结构和作物在现状灌溉制度下补给地下水的水量,并用地下水数值模拟模型进行定量分析和验证。 对该区降水、蒸发、蒸腾等进行了时间序列分析,用随机、周期和趋势成分刻画随机变量,并预报出各变量未来时期的变化趋势,将其用于地下水数值模拟模型,使预报结果更符合实际。 利用上述研究结果和数值模拟模型,预报了现状、满负荷和下游排水三种条件下地下水位的变化趋势。研究结果表明:该区随灌溉面积的扩大,地下水位上升迅速,灌区下游水位将超过临界埋深,从而形成土壤次生盐渍化。 通过土壤水盐的原位观测、土壤化学成分分析和室内模拟试验探讨了干旱区灌溉洗盐的规律。灌溉条件下,洗盐作用非常明显,包气带中的盐分明显降低,化学成分上主要以HCO_3~--Ca~(2+)为主,Cl~-含量降至很低。地层结构、灌水方式对洗盐有明显的影响,双层结构和漫灌的地区比多层结构和喷灌地区脱盐效果明显。灌溉洗盐在灌溉初期是较快的,后期洗盐量会减少。砂壤土大约需要6-8