人类活动对玛河流域绿洲平原区的水循环影响研究

摘要

玛河流域绿洲平原区是新疆典型的生态脆弱区和灌溉农业区，水资源供需矛盾突出。近年来，玛河流域平原区不合理的地下水大量开采已逐渐造成生态环境的恶化，大面积推广的节水措施一定程度上改变了流域水循环过程。地下水作为平原区水循环的重要组成部分，其水位动态在一定程度上反映了玛河平原区水循环是否可持续发展状态。因此，分析人类活动对玛河流域水循环过程的影响因素，对掌握玛河流域绿洲平原区降水、地表水与地下水之间的转化规律，维护干旱区水资源合理开发利用及区域生态环境的可持续发展具有重要作用。
　　本文在文献总结归纳以及前人研究成果的基础上，选择玛河流域绿洲平原区为例，进行了人类活动对玛河流域绿洲平原区的水循环影响研究。首先分析确定了人类活动的特征，并对影响水循环的主要因子农田灌溉、地下水开采等要素特征进行了概化。同时，综合概化降雨、融雪、蒸发、地表、植被和地下水等影响因素，系统构建了流域一维包气带水分运移模型，并利用HYDRUS-1D模拟计算了地表水垂向输入包气带的运移转化过程，得出了包气带底部淋滤水量及过程，从而为含水层模型初始输入量提供了基础数据。以此为基础，概化流域边界及水文地质参数，构建了地下水数值模型，定量分析了不同灌溉模式、不同地下水开采量对地下水水量及水位的影响范围及影响程度。研究结果表明，概化模型模拟效果较好，包气带模型计算结果与含水层模型的耦合可较好适用于本研究区，从而实现了地表、包气带和含水层系统模拟的耦合计算。
　　在模型建立和理论分析基础上，利用耦合的包气带模型与含水层模型，采用水均衡法分析了研究区地下水的补给排泄情况。结果表明：包气带底部的垂向入渗是潜水含水层的主要补给来源，模拟期内面状入渗量55932.73×104m3，占总补给量的44.92％；其次就是河道的补给，补给量为20247.81×104m3，占总补给量的23.5%；上游侧向补给量为9981.06×104m3，占11.58%。排泄方式主要以人工开采及蒸发蒸腾为主，并且研究区地下水量交换是由南部补给北部。为了进一步说明今后人类活动的干扰影响程度，在现状参数条件下，仿真分析了未来规划年，不同灌溉模式下的水循环特征。结果表明，现状年灌溉模式（195m3/亩）、传统沟灌模式（235 m3/亩）及高效节水灌溉模式（155 m3/亩）到2020年和基准年相比较地下水水量和水位都有一定程度的变化，面状入渗量变化值分别为减少1091.4×104m3、增加4224.11×104m3、减少3584.73×104m3，地下水位的最大变化值分别为下降0.23m、上升2.1m、下降0.8m，由此说明推广的膜下滴灌节水技术既能保证作物需水的要求，又能有效的节约内陆干旱区的水资源，进而可以有效的降低小幅度变化的地下水位。在不同开采量下，三种方案处于负均衡状态，总体分析可知开采方式采用方案二较合理，即进行种植结构的调整，主要原因是地下水开采量为研究区的主要排泄量，将会直接影响到地下水动态的变化，研究结果为区域水资源开发利用提供了参考。

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第一章 绪论

1.1选题依据和研究意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容和技术路线

第二章 研究区人类活动特征及水循环特征

2.1研究区概况

2.2人类活动特征

2.3水循环特征

2.4本章小结

第三章 平原区包气带水流数值模拟

3.1基本思路

3.2 Hydrus-1D软件介绍

3.3 模型参数分区刻画

3.4水流模型建立

3.5包气带水分变化规律及结果分析

3.6本章小结

第四章 平原区地下水数值模拟及预测

4.1基本思路

4.2地下水系统数值模型

4.3地下水流动数值模型建立

4.4模型率定与验证

4.5人类活动对地下水的影响预测

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

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