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基于Hydrus-1D的中宁平原包气带水分运移规律研究

王彪  
【摘要】:包气带是地下水与大气圈、地表水圈联系的必要途径,它既是自然界中水循环系统的一个有机组成部分,也是大气-作物-土壤-地下水的物质能量传输系统的一个重要环节,研究包气带水分运移规律对阐明地下水的形成以及水循环的研究有重要意义。中宁平原是卫宁平原的一部分,属于沿黄经济区,是宁夏重要的粮食产区。受引黄灌溉影响,这里的地下水与地表水交换频繁,水循环方式以垂向交换为主,蒸发为主要的排泄途径,因此研究地下水的垂向补给和排泄规律,有利于正确评价地下水资源量,科学合理的开发和利用地下水资源。在了解了国内外对于包气带水分运移规律的研究方法及进展以及研究区水文地质条件的基础上,本研究利用包气带原位试验取得的土壤负压数据和气象观测数据以及室内实验取得的土壤物理参数,使用Hydrus-1D软件建立了包气带水分运移数值模型,并在模型的基础上对包气带水分运移规律进行了分析。原位试验分为裸地组和植被覆盖组,试验期分为2013年和2014年两期。利用试验数据对模型进行了率定,通过均方根误差、相对误差、纳什效率系数和决定系数四个拟合效果指标对单个模型和整体的拟合效果进行了评价,认为拟合效果较好,模拟值和实测值随时间变化的趋势接近,基本上能够反映土壤物理性质和包气带水分运移特征。利用模型分析了地表蒸发随气象、植被、地下水位以及土壤性质的关系,认为大气蒸发能力越强,植被需水量越高,地下水位埋深越浅,土壤的导水性能越好则地表蒸发作用越强烈。研究区的小规模降雨对地下水几乎无补给作用,连续的降雨和足量的灌溉是地下水补给的有利条件,利用预测模型得出在干旱且地下水位埋深处在平均水平时,小于50mm的降雨对于地下水补给来说为无效降雨量。


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