基于农户灌溉用水模型的渠井结合灌区渠井用水比例研究

摘要

为应对变化环境下农业用水供需矛盾日益突出的挑战,确定渠井结合灌区适宜的渠井用水比例,实现渠井结合灌区地下水多年动态平衡和生态系统的可持续发展。采用半结构化访谈的方式在典型渠井结合灌区——陕西省宝鸡峡灌区进行了大量田间调查,获取了作物种植类型、产量和种植成本,灌溉水源选择、灌溉用水量等基础数据,并将观察到的农户灌溉行为概念化和程序化,将农户灌溉用水行为与作物根区水文过程进行耦合,开发了一个具有物理机制的农户灌溉用水模型,模拟了不同渠井灌溉用水比例对地下水位动态、作物产量和农户生计的影响。模型在典型区域应用的纳什效率系数为0.58,表明模型可以用来模拟渠井结合灌区的地下水位。结果表明:若要维持灌区地下水位稳定和地下水采补平衡,塬上灌区丰、平、枯水年的渠井用水比例应分别为2∶98、28∶72、30∶70,塬下丰、平、枯水年的渠井用水比例应为全井灌(0)、28∶72、29∶71。考虑丰蓄枯补原则,丰水年塬上灌区和塬下灌区的渠井用水比例分别为10∶90和17∶83时,地下水位可上升2 m;枯水年塬上灌区和塬下灌区的渠井用水比例分别为21∶79和13∶87时,地下水位可下降2 m。仅改变渠井用水比例时作物产量不变,且井灌比例增加时亩均净收入略有下降。开发的农户灌溉用水模型可以用来模拟渠井结合灌区的农户灌溉用水对地下水的影响,并可以量化渠井用水比例对地下水位、作物产量和农户生计的影响,可以确定不同水平年塬上、塬下灌区适宜的渠井用水比例,为灌区地表水地下水联合高效安全利用提供强有力的技术支撑。