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伊犁河谷区灌溉条件下包气带水分运移规律及地下水补给研究

2020-12-02阅读(519)

伊犁河谷区灌溉条件下包气带水分运移规律及地下水补给研究

论文摘要

新疆伊犁河谷地区地处我国西北地区,该地区蒸发强烈,降雨稀少,地下水重要的补给水源来自灌溉水,而包气带是灌溉水进入地下水的重要通道,所以研究灌溉条件下包气带中的水分运移规律以及地下水补给规律,对新疆伊犁河谷地区地下水资源的合理开发与利用有着重要意义。针对上述问题,本文将野外农田灌溉试验与数值模拟相结合,运用HYDRUS-2d建立了二维饱和-非饱和带水分运移数值模型,研究不同灌溉定额以及岩性结构条件下灌溉水在包气带中的水分运移以及地下水补给规律,取得以下认识与成果:（1）基于原位农田灌溉实测数据表明,在试验周期内,包气带岩性控制着灌溉水在包气带中的运移规律。在相同的灌溉量条件下,岩性为细沙的均质结构比上粗下细岩性结构以及多层岩性结构更有利于灌溉水的入渗,上粗下细岩性结构次之,多层岩性结构最不有利于灌溉水进行入渗补给。（2）通过原位试验实测数据,利用HYDRUS-2d建立了二维饱和与非饱和水分运移模型,并以灌溉补给系数为研究对象,对水力参数敏感性进行了研究,结果表明:当包气带岩性为均质结构时,?s和n共同影响着灌溉补给系数。当包气带岩性处于上粗下细的结构时,?s对灌溉补给系数影响最大,即表明?s最为敏感,而且细颗粒?s相对于其他水力参数的耦合程度最大。（3）通过构建的二维饱和与非饱和水分数值模型,研究得出在上粗下细岩性结构条件下,水分侧向运移的距离要大于均质岩性结构与多层岩性结构水分侧向运移距离。上粗下细岩性结构水分侧向运移距离为300cm左右;多层岩性结构水分侧向运移距离为200cm左右;在均质岩性结构条件下,水分侧向运移距离为70cm左右。（4）同一岩性结构条件下,灌溉水在包气带的运移规律主要受控于灌溉定额。当岩性结构为均质细沙岩层时,灌水定额小于0.05m3/m2时,灌溉水无法有效的补给地下水。随着灌溉定额的增加,灌溉补给地下水的滞后时间也随着减少。当灌溉定额由0.1m3/m2增加到0.2m3/m2时,灌溉水补给地下水的滞后时间也由300天变为180天,灌溉补给系数从0.03增加到0.38。（5）灌溉水在包气带中的运移规律,不仅受到灌溉量的影响,而且受到包气带岩性的影响。当灌溉定额从0.05m3/m2上升到0.2m3/m2时,灌水始终无法穿透多层岩性结构,这主要是因为上部的粉质黏土层厚为140cm,而且该层岩性颗粒比较细,持水能力比较强。因此,导致灌溉水富集在剖面100cm以上,无法对地下水,形成有效的补给。而对于上粗下细岩性结构来说,由于上部岩性颗粒粗,导水性能比较强,因此,随着灌溉定额从依次变为0.1m3/m2、0.15m3/m2以及0.2m3/m2时,灌溉水补给地下水的滞后时间依次变为75天、43天以及25天,灌溉补给系数依次为0.07、0.21以及0.36。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 选题背景及研究意义
  •   1.2 国内外研究现状及存在问题
  •     1.2.1 灌溉条件下包气带水分运移规律的研究
  •     1.2.2 地下水补给方法的研究
  •     1.2.3 敏感性分析研究进展
  •     1.2.4 存在问题
  •   1.3 研究目标、研究内容、技术路线
  •     1.3.1 研究目标
  •     1.3.2 研究内容
  •     1.3.3 技术路线
  • 第二章 研究区概况
  •   2.1 地理位置与交通
  •   2.2 研究区概况
  •     2.2.1 气象水文
  •     2.2.2 地形地貌
  •     2.2.3 水文地质概况
  • 第三章 包气带原位试验
  •   3.1 包气带原位试验
  •     3.1.1 原位试验场概况
  •     3.1.2 实验布置
  •     3.1.3 监测项目
  •     3.1.4样品采集及室内实验
  •   3.2 原位试验场包气带水分运移规律
  •     3.2.1 均质岩性结构条件下包气带水分运移规律
  •     3.2.2 上粗下细岩性结构条件下包气带水分运移规律
  •     3.2.3 多层岩性结构条件下包气带水分运移规律
  •   3.3 本章小结
  • 第四章 灌溉条件下包气带水分运移模型与敏感性分析
  •   4.1 包气带水分运移数值模拟
  •     4.1.1 包气带水分运移的基础理论
  •     4.1.2 模型建立与求解
  •     4.1.3 模拟识别与验证
  •   4.2 包气带水分运移模型水力参数的敏感性分析
  •     4.2.1 敏感分析方法
  •     4.2.2 灌溉条件下包气带水分运移模型水力参数的敏感性分析
  •   4.3 本章小结
  • 第五章 不同灌溉定额下包气带地下水补给规律研究
  •   5.1 不同灌溉定额条件下地下水补给规律研究
  •   5.2 不同岩性结构条件下地下水补给规律研究
  •     5.2.1 上粗下细岩性结构条件下地下水补给规律研究
  •     5.2.2 多层岩性结构条件下地下水补给规律研究
  •   5.3 本章小结
  • 结论与建议
  •   结论
  •   建议
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得的研究成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 刘明明

    导师: 段磊,王文科,李瑛

    关键词: 农田灌溉,包气带,数值模拟,水分运移规律,地下水补给

    来源: 长安大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 地质学,农业工程

    单位: 长安大学

    基金: 中国地质调查局西安地质调查中心调查项目《伊犁河谷西部平原区 1:5 万水文地质调查》(编码 21201011000150021),长安大学《伊犁河谷西部平原区地下水资源评价与水资源优化配置》专题研究

    分类号: S274;P641.2

    总页数: 81

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