基于SWAP和MODFLOW模型的引黄灌区用水管理策略.pdf

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1、第26卷2010钷第4期4月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．4Apr．20109基于SWAP和MODFLOW模型的引黄灌区用水管理策略刘路广1，崔远来1，冯跃华2(1．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点试验室，武汉430072；2．河南省豫／gT程管理局，开封475004)摘要：大部分引黄灌区并没有实现地表水和地下水的合理利用，存在着水源浪费和地下水过度开采等问题。为了合理调配水资源，该文以河南柳园口灌区为背景，运用SWAP和Visual．MODFLOW分别建立了土壤

2、水分运动模型和地下水三维非稳定流模型，用实测资料进行了率定和验证。利用SWAP模犁模拟了2006年至2007年不同灌溉标准条件下的灌溉制度，提出了适宜的灌水控制标准，并且根据提出的灌水控制标准对多年的灌溉制度及不同地下水埋深下的灌水量及产量状况进行了模拟，得到了地下水埋深适宜范围。由SWAP模拟的灌溉制度确定地下水开采并且根据不同的种植结构和井渠灌溉比拟定了7个方案，利用MODFLOW模型对灌区地下水系统对各方案的响应进行模拟。结果表明，北部引黄星的30％采用抽取地下水并把节省的引黄量输送到南部，可以使地下水埋

3、深基本控制在适宜的范围之内，并能有效地减少潜水蒸发。关键词：灌溉，模型，地下水，蒸发，SWAP，MODFLOW，灌水控制标准doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．04．002中图分类号：TV93文献标识码：A文章编号：1002-6819(2010)-04—0009-09刘路广，崔远来，冯跃华．基于SWAP和MODFLOW模型的引黄灌区用水管理策略CJ]．农业工程学报，2010，26(4)：9—17．LiuLuguang，CuiYuanlai，FengYuehua．Watermana

4、gementstrategiesofYellowRiverIrrigationDistrictbasedOilSWAPandMODFLOWmodels[J]．TraasactionsoftheCSAE，2010，26(4)：9一17．(inChinesewithEnglishabstract)0引言引黄灌区是中国苇要的粮食生产地之一，然而靠近黄河的引黄区存在着大量的潜水蒸发，甚至出现了盐碱化：远离黄河的井灌区则地下水位逐年下降，甚至局部出现地下水漏斗。因此，如何实现地表水和地下水联合应用一直是引黄灌区研究的热点

5、。柳园口灌区是一个典型的黄河下游引黄灌区。以陇海铁路为界将灌区分为南北两个部分，北部引黄区主要种植水稻和冬小麦，进行引黄灌溉，地下水位较高；南部井灌区主要种植冬小麦、玉米、棉花、大豆等旱作物，通过开采地下水进行灌溉，地下水位较低。由于地势也是西北高、东南低，因此地下水流的流向是由北向南，这也是目前柳园口的地表水．地下水联合应用模式。然而研究表明，北部地下水埋深接近地表，导致大量的潜水蒸发损失，甚至有的非种稻区出现了土壤盐碱化；南部地下水位则逐年降低，导致抽取地下水的成本提高，甚至部分地方出现机井报废和抽水机泵的

6、淘汰、更新，造成经济损失【l五】。同时，由于地下水位的连年下降，加剧了表层土壤污染物向深层的运移，也会不同程度地污染地下水。许多研究表明，地下水位对作物产量和灌水量的变化也有着重要的影响13l。收稿日期：2009—05．31修订日期：2009．12．12基金项目：国家自然科学基金(50879060，50839002)作者简介：刘路广(1984一)，男，山东德州人，博七研究生。从事节水灌溉理论与技术研究。武汉武汉大学水资源与水电工程科学国家重点试验室，430072。Email：wlhll9814704@肿ail舯

7、m因此合理的地下水位控制必须做到一方面减少北部由于地下水位过高而导致的无效潜水蒸发损失，提高水的利用效率；另一方面维持南部地下水位在合理的范围。针对柳园口灌区出现的问题，过去大多数是从定性角度提出了一些措施但没有对其进行定量分析与评价卜习；罗玉峰11．2J在柳园口灌区建立了旱稻田间水量平衡模型、灌区地表水量平衡模型和灌区分布式地下水模型，并提出了地表水．地下水联合应用模式，但是所涉及的3个模型都没有考虑作物产量的模拟，没有考虑地下水埋深对作物产量的影响以及不同的种植结构比和井渠用水比对地下水的响应。本文以柳园口

8、灌区为例在田块尺度上运用SWAP(soil—water．atmosphere-plant)模型对灌区南部主要作物的灌溉制度进行了模拟，提出了适宜的灌溉控制标准，并对灌区多年的灌溉制度进行了优化，同时对不同地下水埋深条件下作物相对产量和灌水量进行了模拟，考虑潜水蒸发综合分析得到了地下水埋深的适宜范围。以SWAP模型模拟的多年灌溉制度为基础，在区域尺度利用MODFLOW(modularth