设施农业对农田排涝模数影响的研究

摘要

为研究设施农业发展对农田设计排涝模数的影响，以天津市西青区一封闭农田为对象，进行了农田排涝现场观测试验。在现场观测数据的基础上，构建了超渗-蓄满垂向耦合产流模型，用 Sobol’法进行参数敏感性分析，甄别出模型的敏感性参数，并将SCE-UA算法与人工率定相结合对模型参数进行综合率定，然后通过模拟分析方法，探讨了设施农业发展对农田设计排涝模数的影响。论文研究主要内容及成果如下： （1）首先，根据研究区实际水文气象条件建立适用于平原区的产流超渗-蓄满垂向耦合模型，利用水量平衡条件以及地下水位时段变化量和土壤含水量对模型的模拟精度进行评价，并与单一超渗产流模型、单一蓄满产流模型对比。结果表明，各项模型评价指标的相对误差在 20%之内，Nash 系数在 0.6 以上，与单一超渗模型和蓄满模型相比，有效性分别提高了 0.869 和 0.912，因此所建立的超渗-蓄满垂向耦合模型是合理有效的，并具有较高的模拟精度。 （2）其次，针对不同重现期下的设计暴雨，利用上述产流模型推求出产水量，进而给出相应设计排涝模数。在3年、5年、10年、20年一遇的重现期下，设计排涝模数与2003年《天津市平原地区农田除涝水文手册》中提供的排涝模数相比均有所增加，而且重现期越短，设计排涝模数增大幅度越大，分别为16.44%、8.63%、7.50%、3.77%。且通过降雨趋势分析，基准期与评价期的降雨没有显著线性变化趋势，因此设计排涝模数的变化，主要是由于设施农业占地比例增加造成的。 （3）最后，为进一步研究设施农业对农田排涝模数的影响，假设不同设施农业占地比例，以及不同设施农业占地比例变化情景，计算不同重现期下的排涝模数。结果表明在短重现期下，排涝模数受设施农业占地比例的影响较大，且随着设施农业占地比例的增加，排涝模数增加。 综合分析以上研究成果，鉴于农业现代化进程加快，近郊区设施农业占地比例逐年增加，在设施农业迅速发展背景下，重新修订农田小区排涝模数是必要的，这对有效控制农田洪涝灾害有重要现实意义。

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