基于分布式水文模型的灌區(qū)用水效率評價.pdf

1、灌溉水利用效率指標，如渠系水利用系數(shù)、灌溉水利用系數(shù)和水分生產(chǎn)率等，一直被作為灌區(qū)灌溉用水評價的重要指標。通過小尺度試驗成果簡單累加到大尺度的方法，不宜用于大尺度的宏觀決策。由于空間變異性和回歸水的重復(fù)利用，使得灌溉水利用效率指標在不同尺度之間存在空間尺度效應(yīng)。另外，分布式水文模型為獲取灌區(qū)不同尺度水平衡要素和作物產(chǎn)量提供了途徑。本文以解放閘灌域為背景，針對灌區(qū)用水效率評價中存在的問題，開展不同尺度水循環(huán)要素的試驗研究，構(gòu)建灌區(qū)分布式水

2、文模型用于獲取不同尺度水平衡要素及作物產(chǎn)量，分析不同尺度用水效率指標的變化規(guī)律，為合理灌溉、科學布局種植結(jié)構(gòu)、提高用水效率等方面提供科學的參考依據(jù)。本研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)在中國北方典型渠灌區(qū)解放閘灌區(qū)開展不同尺度水循環(huán)的試驗研究，分別選擇農(nóng)渠、支渠和灌域尺度的典型區(qū)，開展了作物產(chǎn)量和水平衡要素的觀測。介紹了不同尺度試驗監(jiān)測的方案，并整理分析了降水、灌溉和土壤含水率等水平衡要素及作物生長和產(chǎn)量的變化規(guī)律，為灌區(qū)

3、分布式水文模型的構(gòu)建和驗證提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　 (2)采取“自下而上”的方式，將地下水潛水蒸發(fā)量加入土壤水分循環(huán)，使其適合地下水位較淺的灌區(qū)水循環(huán)模擬。構(gòu)建灌區(qū)分布式水文模型，并進行模型率定和驗證。首先以LAI為目標變量對作物生長參數(shù)進行率定，結(jié)果表明最大葉面積指數(shù)BLAI對于灌溉作物取值要明顯偏大。然后分別使用LH-OAT和SUFI-2方法以徑流和ET為目標變量進行了敏感性分析，結(jié)果表明對徑流比較敏感的參數(shù)為土壤和地下水參數(shù);

4、區(qū)域蒸散發(fā)過程主要受到潛水蒸發(fā)、土壤和作物植被的影響?；诿舾行苑治鼋Y(jié)果，運用SUFI-2算法進行了徑流和ET的率定和驗證。此外，作物產(chǎn)量模擬值和實測值數(shù)據(jù)點圍繞在1∶1線附近，進一步驗證了模型的可靠性和參數(shù)的合理性。
　　 (3)以主排水溝為主線，從上游到下游逐步嵌套的方式將研究區(qū)劃分成8個尺度。以2011年為基準年，對現(xiàn)狀灌溉模式下水平衡要素的空間分布進行了模擬分析。模擬結(jié)果顯示，下游地下水位較淺，潛水蒸發(fā)量較大，使得土壤含

5、水量變化較小，灌溉用水量較小。通過模型模擬獲得以上8個尺度的水量平衡要素和作物產(chǎn)量來分析不同尺度上的用水效率評價指標的變化規(guī)律，結(jié)果表明:對于不同作物，灌溉水分生產(chǎn)率WPI和毛入流水分生產(chǎn)率WPg總體上基本都隨尺度增加而呈現(xiàn)波動增加的趨勢，達到一定尺度水平（約400km2～600km2）后保持平緩或者略微下降的趨勢;由于不同尺度上作物蒸發(fā)蒸騰消耗的水量比例基本一樣，使得蒸發(fā)蒸騰水分生產(chǎn)率WPET在各尺度基本保持平穩(wěn);毛入流排水率DRFg