基于四水转化的灌区耗水量计算模型研究

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1、中国水利水电科学研究院博士学位论文基于四水转化的灌区耗水量计算模型研究姓名：蒋任飞申请学位级别：博士专业：水文学及水资源指导教师：王浩;阮本清20070701摘要随着农村经济的发展和城镇建设步伐的加快，灌区的功能也在不断扩充。现代灌区是以灌溉农业为主，兼有生活及其他行业供水、用水、耗水及排水为一体的系统。受人类活动强烈的干扰，灌区水平衡机制及耗水情况不同于天然状态，它同时受着自然环境和人类活动的双重影响，是典型的人工一自然二元水循环系统，各种水量转化关系和水平衡机制极其复杂，也是灌区水资源研究工作中的重点和难点。论文

2、依托国家自然科学基金重点项目“宁蒙河套灌区水平衡机制及耗水量研究”，以宁夏青铜峡灌区为例，系统地阐述了区域耗水量的研究现状和研究历程。通过区域人工一自然水循环理论，深刻分析灌区内影响耗水量的因素及其时空变异规律，探讨灌区不同耗水类型的耗水机理，从水量消耗过程入手，将区域供水、耗水和排水相结合，建立了基于四水转化的灌区耗水量计算模型，结合遥感估测和0IS技术，对研究区水均衡单元的水量转化和耗水量进行了分析计算。本文的研究对提高引黄灌区水平衡研究水平，促进区域尺度的永循环研究，具有重要的理论和现实意义。论文总共分为七章，

3、主要内容如下：第一章系统的阐述了国内外区域耗水量的研究现状和发展历程，从中发现以往区域耗水量研究方面存在的不足，针对这些不足提出本文的主要研究内容、研究路线和本文的主要创新点。第二章提出了灌区耗水量研究的理论基础，包括自然水循环系统、人工一自然二元水循环系统、遥感解译技术以及地理信息系统，详细分析了这些理论的科学内涵和形成机理，为灌区耗水量计算模型的建立奠定了基础。第三章系统地分析了灌区耗水组成、耗水特点及耗水量影响因素，并运用时空变异理论和3S等先进技术，探讨了各影响因素的时空变异规律，为后面章节的耗水量计算方法提

4、供支撑。第四章构建了基于四水转化的灌区耗水量计算模型，首先从灌区水循环角度出发，全面考虑灌区各个耗水类型，将灌区供水系统、耗水系统、排水系统相结合(在供水系统方面考虑河道引水、降雨、地下水；在耗水方面除考虑从用水消耗角度的农业耗水、工业耗水、生活耗水、生态耗水外，还考虑灌区的非用水消耗量，如城市建筑和地面等不透水区域的降雨蒸发消耗、引水渠道及捧水沟的蒸发消耗等；在排水系统方面考虑渠系退水、计算单元地表排水、山洪、地下水排泄以及工业生活排污水排放)，从各种水量消耗过程入手，考虑地表水平衡、土壤水平衡、地下水平衡，通过蒸

5、发、入渗以及单元间的水量水平交换将各个平衡系统耦合起来，建立了基于四水转化的区域耗水量计算模型。第五章利用遥感解译和GIS技术，采用人工逐次调参法，以宁夏青铜峡灌区摘要2004年的作物耗水量、水面蒸发、士壤水含量、排水沟排水量和地下水水位的试验监测数据为依据，对所建模型进行率定，随后以研究区2000年的观测资料对率定后的模型进行了验证。第六章将验证后的灌区耗水量计算模型应用到研究区，对研究区农作物、湖泊湿地、林草荒地、工业生活等的总耗水量和耗黄河水量进行了详细计算以及对各水均衡单元的水量转化进行了定量的分析，并与传统

6、耗水量计算方法进行了对比分析，体现了本文所建模型的优势，同时为研究区用水管理者提供决策依据。第七章为结论部分，对本文的主要研究结果进行了总结，并提出未来该项研究仍需改进和完善的方向。关键词：灌区耗水，时空变异，四水转化，计算模型摘要AbtractDuringthefastdevelopmentofruraleconomyandurbanconstruction,thefunctionsofirrigationareasareexpandedaswell．Amodemirrigationdistrictisacompr

7、ehensivesystemwhichconsunleswaterbyirrigation，industryanddomesticu∞．QingtongxiaIrrigationAreainlqingxiaHuiAutonomousRegionistakenasthecasestudya胤Becauseofthestrongeffectcausedbyhumanactivities．themechanismofwatercycleandconsumptionisdifferentfromthenaturalstatu

8、s．Influencedbybothnaturalcnviromentandhuman,itisatypicalnature-humandualisticwattl'cyclesystem．Thewaloruansformatinnrelationshipandwaterbalancemechanismammainproblemsinthere