河套灌區(qū)井渠結(jié)合數(shù)值模擬及水資源分析預(yù)報

余樂時，朱 焱，楊金忠

(武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室，武漢 430072)

河套灌區(qū)水資源匱乏，地下水位埋深較淺，土壤鹽堿化嚴重，合理評價地下水資源，充分利用地下水，對于河套灌區(qū)的節(jié)水和控鹽意義重大。井渠結(jié)合利用地下水與地表水共同灌溉，可減少地表用水，同時增加地下水埋深，減少蒸發(fā)損失，達到節(jié)約用水和控制土壤鹽堿化的雙重目的。井渠結(jié)合利用渠灌區(qū)地表水灌溉補給地下水，因此，研究井渠結(jié)合條件下，灌區(qū)地下水的采補動態(tài)過程，對維持灌區(qū)的生態(tài)平衡具有重要意義。

Visual MODFLOW(Modular Three-dimensional Finite-difference Ground-water Flow Model)是地下水?dāng)?shù)值模擬中最為普及的軟件之一，國內(nèi)外學(xué)者利用Visual MODFLOW研究地下水問題已取得較為豐富的成果，Zume等學(xué)者[1]利用MODFLOW分析了美國Oklahoma西北部地區(qū)抽取地下水時，河流及地下含水層的水流特征。馬玉蕾[2]運用Visual MODFLOW分析了黃河三角洲淺層地下水與植被的相關(guān)關(guān)系。龔亞兵[3]建立河套盆地的地下水?dāng)?shù)值模型，分析了盆地內(nèi)地下水位變化對鹽堿化控制的影響。本文在全面搜集河套灌區(qū)2006-2013年的水文地質(zhì)、氣象、種植結(jié)構(gòu)等資料的基礎(chǔ)上，應(yīng)用VisualMODFLOW軟件，構(gòu)建了河套灌區(qū)地下水動態(tài)數(shù)值模型，利用2006-2010年觀測數(shù)據(jù)對模型主要參數(shù)進行了率定，利用2011-2013年數(shù)據(jù)對率定結(jié)果進行驗證。同時，利用該驗證的模型，預(yù)測了實施井渠結(jié)合灌溉方式后，區(qū)內(nèi)地下水變化及水資源狀況。

1 研究區(qū)概況

河套灌區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，北依陰山山脈的狼山、色爾騰山、烏拉山南麓洪積扇，南臨黃河，東至烏梁素海，西接烏蘭布和沙漠(見圖1)。地理坐標為北緯40°10′～41°20′，東經(jīng)106°10′～109°30′，東西長250 km，南北寬50 km，總土地面積106.73 萬hm2，現(xiàn)有引黃灌溉面積57.4 萬hm2。整個河套灌區(qū)又分為烏蘭布和、解放閘、永濟、義長和烏拉特5個灌域。河套灌區(qū)屬于典型的干旱—半干旱大陸性氣候區(qū)，套區(qū)作物用水主要依靠引黃河水灌溉[4]。

圖1 河套灌區(qū)位置

2 基于Visual MODFLOW地下水?dāng)?shù)值模型

2.1 模型概化

2.1.1 模擬范圍及邊界條件

本次模擬范圍為整個河套灌區(qū)，利用Arc GIS在Google Earth中描繪出河套灌區(qū)范圍。并劃分為8.1 萬個長1 000 m，寬500 m大小的網(wǎng)格，其中有效網(wǎng)格數(shù)量為3.75 萬個。網(wǎng)格的劃分是當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件進行劃分，同時兼顧計算精度和計算成本。河套灌區(qū)南北向第一含水層厚度變化相對較大，東西方向厚度變化相對較小。因此，在劃分網(wǎng)格時，東西方向網(wǎng)格長度較大，南北方向網(wǎng)格較小。

側(cè)向邊界條件設(shè)定為：①東邊界：套區(qū)東部有烏梁素海，設(shè)為水量交換邊界，套區(qū)的地下水與烏梁素海的水量交換受到烏梁素海水位的控制；②西邊界：套區(qū)西部為烏蘭布和沙漠，地下水水平向流動較弱，設(shè)為不透水邊界；③北邊界：套區(qū)北部自西向東分別為狼山和色爾騰山，烏拉山，北邊界補給主要由山前側(cè)滲補給，由于套區(qū)北部有很多抽水井，認為山前側(cè)滲和抽水兩者平衡，因此也做不透水邊界處理。④南邊界：黃河自河套南部流過，與南部的地下水存在密切關(guān)系，因此將其設(shè)為河流邊界(三類邊界)。表1展示的是黃河上離河套灌區(qū)最近的2個水文站所檢測的黃河水位。模擬黃河部分時，該數(shù)據(jù)是重要的輸入項。河流寬度設(shè)為350 m、河流深度平均2.5 m、河流底部厚度及滲透系數(shù)為5 m和0.5 m/d[5]。

表1 黃河水位表 m

根據(jù)河套灌區(qū)測繪資料以及地層土壤巖性特點，河套灌區(qū)內(nèi)水量交換主要在第一含水層內(nèi)，因此將第一含水層作為垂向模擬范圍，下部邊界埋深在50～280 m之間。模型垂向上分為3層，第一層為弱透水層，厚度在3～18 m之間，剩下的部分再均分為兩層以便模型迭代計算。

2.1.2 源匯項

河套灌區(qū)地下水主要補給源為降雨補給和灌溉補給，兩者單獨計算，但是合并輸入。河套灌區(qū)現(xiàn)有總干渠1條，干渠13條，分干渠48條，支渠372條，斗、農(nóng)、毛渠8.6萬條，斗渠農(nóng)渠在平面上分布十分緊密。引水量較均勻的平鋪在灌區(qū)面上，因此，將灌溉補給以面狀補給的形式輸入。由于區(qū)內(nèi)渠系復(fù)雜，難以獲得準確資料，且渠系所經(jīng)區(qū)域也在對應(yīng)的入滲分區(qū)中，不會影響總的入滲量，因此不區(qū)分渠系入滲和田間入滲，而是將兩者共同計算，率定得到各分區(qū)的綜合入滲系數(shù)，入滲系數(shù)不再單獨進行分區(qū)。在ArcGIS中依據(jù)灌區(qū)內(nèi)排水溝作為各個分區(qū)的分界，劃分各渠道灌溉控制區(qū)域，如圖2所示。各個灌溉控制區(qū)域的面積，渠道年均引水量如表2所示。

蒸發(fā)輸入分區(qū)采用泰森多邊形法則對灌區(qū)進行劃分，劃分結(jié)果如圖3所示，各區(qū)域輸入對應(yīng)站點的蒸發(fā)數(shù)據(jù)。潛水蒸發(fā)系數(shù)采用解放閘沙壕渠試驗結(jié)果[6]，如圖4所示。

圖2 降雨/灌溉入滲分區(qū)

渠名一干渠渡口渠烏拉河楊家河清惠渠黃濟渠黃洋渠永濟渠合濟渠南邊渠北邊渠南三支豐濟渠復(fù)興渠義和渠通濟渠長塔渠華惠渠四閘渠總計引水量/億m35．7960．5831．9364．0020．8834．9770．1696．2841．2160．6280．0930．2884．3434．4732．7522．1256．1380．2090．73147．626面積/km21060116．8440．5673181．5893831243256175．2108138．51143827713510806158．556210139單位面積上灌溉量/m0．5470．4990．440．5950．4870．5570．2040．5060．4750．3580．0860．2080．3800．5410．3860．4170．7620．1320．1300．470

圖3 蒸發(fā)輸入分區(qū)

圖4 潛水蒸發(fā)系數(shù)

蒸發(fā)、降雨資料采用區(qū)內(nèi)的磴口、杭后、臨河、五原縣、烏前旗、大佘太6個水文測站的統(tǒng)計資料，灌溉水量則根據(jù)各渠道引水量數(shù)據(jù)。2006-2013年以來月均降雨量和月均蒸發(fā)量如圖5所示。

圖5 月均降雨量和蒸發(fā)量

河套灌區(qū)12月至次年5月份中旬為凍融期，水位變化機理與灌溉期不同。本文依據(jù)各分區(qū)地下水位觀測數(shù)據(jù)，將相鄰月份水頭差值乘以由生育期和秋澆期率定獲得的給水度μ，得到凍融期地層中的水量變化量，該水量變化量是降雨入滲、灌溉入滲、潛水蒸發(fā)、排水等所有源匯項的綜合量，以入滲補給進行輸入。

2.2 模型率定與檢驗

2.2.1 水位比較分析

模型利用2006-2010年河套灌區(qū)內(nèi)219口觀測井的水位觀測數(shù)據(jù)進行參數(shù)率定，選用2011-2013年的地下水資料進行驗證，以月為單位應(yīng)力期，率定期共60個應(yīng)力期，驗證期共36個應(yīng)力期。率定期和驗證期灌區(qū)計算水位和實際水位的對比如圖6～圖8所示。

圖6和圖7分別為率定期和驗證期各分區(qū)地下水位模擬值與實測值隨時間變化對比結(jié)果，圖8為率定期和驗證期全灌區(qū)地下水位模擬值與實測值對比。從各個分區(qū)以及整個河套灌區(qū)的計算水位和觀測水位的對比?？梢钥闯?，整個河套灌區(qū)水位的變化規(guī)律十分明顯，即一年中兩次上升兩次下降，較好地反應(yīng)了全灌區(qū)及各分區(qū)地下水位的動態(tài)變化。驗證期對地下水位的模擬結(jié)果相對率定期誤差較大，但全灌區(qū)的模擬結(jié)果仍然較好。

分區(qū)水位計算結(jié)果中，四閘渠、南邊渠、南三支區(qū)的誤差較大，主要原因有兩方面：一是該部分分區(qū)主要集中在總干南部，離總干較近，用水情況比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)上看單位面積上灌溉量較小，因此計算水位偏小。二是該部分分區(qū)面積較小，內(nèi)觀測井的數(shù)量不足，導(dǎo)致觀測水位不夠具有代表性，影響對比結(jié)果。在率定過程中，主要根據(jù)河套灌區(qū)200多眼觀測井的總體觀測數(shù)據(jù)與實測值進行率定，取總體誤差最小為原則?？紤]到參數(shù)合理范圍，所以對該部分分區(qū)適當(dāng)調(diào)大了入滲系數(shù)，無法進一步改進水位計算結(jié)果。

為評估模擬值與實測值的吻合程度，本文引入統(tǒng)計參數(shù)標準偏差期望SEE、均方根誤差RMS、標準均方根誤差NRMS以及相關(guān)系數(shù)Cor作為模型結(jié)果合理性的評價指標，如表3所示。率定期均方根誤差為0.727 m，標準均方根誤差為1.587%，模擬值與實測值的相關(guān)系數(shù)達到了0.99以上。驗證期均方根誤差為0.869 m，標準均方根誤差為1.894%，模擬值與實測值的相關(guān)系數(shù)仍大于0.99，說明本文率定的模型模擬結(jié)果準確可信，可用于預(yù)測未來水位及水資源變化。

表3 地下水位計算值與觀測值誤差標準

本文進一步對比了灌區(qū)模擬水頭分布與實測水頭分布情況，結(jié)果如圖9所示。

圖8 全灌區(qū)率定期和驗證期水位對比

2.2.2 參數(shù)結(jié)果

灌區(qū)地下水流模型中，主要參數(shù)有滲透系數(shù)、給水度、潛水蒸發(fā)系數(shù)、渠系滲漏補給系數(shù)、降雨補給系數(shù)和田間入滲補給系數(shù)。其中潛水蒸發(fā)系數(shù)和降雨入滲系數(shù)作為已知項輸入，渠系補給系數(shù)和田間入滲補給系數(shù)合并為綜合入滲參數(shù)進行率定。綜合入滲系數(shù)率定結(jié)果如表4所示，河套灌區(qū)全區(qū)入滲系數(shù)生育期平均為0.282，秋澆期為0.345，全年的平均為0.302。給水度和釋水系數(shù)如表5所示，第一層弱透水層給水度在0.02～0.03之間，彈性釋水系數(shù)在0.000 001～0.000 005 m-1之間，第二、第三層給水度在0.04～0.06之間，彈性釋水系數(shù)在0.000 000 5～0.000 002 m-1，該結(jié)果符合地下水文土壤參數(shù)指標[6]，結(jié)果較為可信。全區(qū)整個含水層的水平滲透系數(shù)如圖10所示。

2.2.3 水均衡分析

圖9 不同時期計算水頭與實測水頭分布對比(單位：m)

渠名一干渠大灘渠烏拉河楊家河南一支清惠渠黃濟渠黃洋渠永濟渠合濟渠生育期0．280．430．290．310．270．270．280．280．230．25秋澆期0．330．60．350．350．350．350．330．350．330．33渠名南邊渠北邊渠南三支豐濟渠復(fù)興渠義和渠通濟渠長塔渠華惠渠四閘渠生育期0．300．290．430．280．270．280．300．290．380．39秋澆期0．40．40．60．350．330．330．330．330．50．38

率定期和驗證期各項水量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表6所示。河套灌區(qū)地下水儲量波動較小，進入灌區(qū)和排出灌區(qū)的水量大致是相等。因潛水蒸發(fā)而損失的水量率定期平均每年15.11 億m3，驗證期13.69 億m3，是河套灌區(qū)地下水最大的輸出項。灌溉入滲和降雨入滲兩者作為河套灌區(qū)內(nèi)地下水最大的補給來源，率定期每年向地下水補充14.20 億m3，而驗證期約13.65 億m3。由于2012年氣候干旱嚴重，黃河引水較少，因此驗證期的入滲量和蒸發(fā)量比率定期要小，該計算結(jié)果與實際相符。黃河側(cè)滲也是套區(qū)地下水較大的補給源，率定期平均每年0.97 億m3左右，驗證期約0.98 億m3。烏梁素海接受河套灌區(qū)排水的同時，也直接與地下水進行水量交換，但是交換量較小。率定期的誤差為2.2%，驗證期為-0.9%。模型計算的各項水量總體均衡，模型準確可信。

表5 給水度及釋水系數(shù)

圖10 水平滲透系數(shù)(單位：m/d)

表6 水均衡分析表 億m3

3 井渠結(jié)合模式下地下水動態(tài)預(yù)測

預(yù)測期采用井渠結(jié)合模式進行灌溉，預(yù)測時間為10 a，從2014年1月1日開始，一個月為一個應(yīng)力期，共120個應(yīng)力期，邊界條件不變。預(yù)測井渠結(jié)合后，河套灌區(qū)內(nèi)地下水變化情況。

3.1 地下水可開采區(qū)及井灌區(qū)布置

井渠結(jié)合井灌區(qū)要求地下水礦化度滿足灌溉水質(zhì)要求，以免地下水灌溉引起土壤鹽堿化。結(jié)合地下水水質(zhì)勘探資料，利用Arc GIS繪出地下水礦化度小于2.5 g/L的區(qū)域作為地下水可開采區(qū)，如圖11所示[7]。本模型將典型井渠結(jié)合井灌區(qū)設(shè)置為邊長為2 000 m的正方形，面積為400 hm2和邊長為1 500 m的正方形，面積為225 hm2兩種形式，分別布置在永濟灌域和烏拉特灌域。每9個井渠結(jié)合井灌區(qū)和周圍3倍于其面積的井渠結(jié)合渠灌區(qū)組成了一個井渠結(jié)合典型區(qū)，其余可開采區(qū)為井渠結(jié)合綜合區(qū)。為提高典型區(qū)的計算精度，模型對該區(qū)域網(wǎng)格進行了加密，加密后網(wǎng)格大小為邊長250 m的正方形。

圖11 可開采區(qū)范圍及井渠結(jié)合布置方式(2.5 g/L)

3.2 單位面積補給量計算

井渠結(jié)合后，非井渠結(jié)合區(qū)和井渠結(jié)合渠灌區(qū)的單位面積補給量不變。單位面積補給量主要有3類，井渠結(jié)合井灌區(qū)單位面積補給量q井、井渠結(jié)合渠灌區(qū)單位面積補給量q渠、井渠結(jié)合區(qū)綜合單位面積灌溉補給量q綜合。生育期與秋澆期分別進行計算，計算公式如下。

(1)

(2)

q生育期、井=q生育期、補給-q生育期、開采=

-1.5q生育期、凈kα生育期、田+q降雨αp

(3)

(4)

(5)

(6)

3.3 井渠結(jié)合水文預(yù)報

井渠結(jié)合前后井灌區(qū)水位對比如圖12所示，井渠結(jié)合實施后的第一年，井灌區(qū)與渠灌區(qū)內(nèi)水位下降明顯，隨著區(qū)內(nèi)地下水流場的調(diào)整，水位很快趨于穩(wěn)定，達到新的平衡。井渠結(jié)合后，地下水水位振幅減小。原因是由于井渠結(jié)合前秋澆期與生育期初期，原本是水位上升時期，井渠結(jié)合后井渠結(jié)合井灌區(qū)內(nèi)這兩個時期的入滲水量均大幅度減小，因此上升的幅度大大減小。水位下降時期，由于入滲水量沒有變化，因此降幅幾乎沒有變化，由此綜合表現(xiàn)為振幅的減小。生育期間，井灌區(qū)利用地下水進行灌溉，水位開始下降，并在生育期保持較低水位，且有緩慢下降的趨勢。秋澆期間，井灌區(qū)雖采用三年一灌，但是依舊補給大于損失，因此水位明顯上升，并達到全年水位最大值，不過上升幅度與井渠結(jié)合前相比較小。井渠結(jié)合后的渠灌區(qū)盡管灌溉制度沒有變化，但是受井灌區(qū)的影響，地下水位也有明顯下降。除凍融期外，渠灌區(qū)水位始終高于井灌區(qū)，且渠灌區(qū)水位變化趨勢與井渠結(jié)合前接近，生育期初與秋澆期均有明顯的上升。

圖12 井渠結(jié)合前后水位變化

實施井渠結(jié)合后，井渠結(jié)合典型區(qū)內(nèi)地下水位分布如圖13所示。凍融期由于無抽水，水頭分布與從西南向東北逐漸減小，除南部區(qū)域受地形影響稍有波動外，流場整體較為均勻，無明顯降深漏斗。生育期井渠結(jié)合井灌區(qū)地下水位由于地下水的開采而下降，水位低于周圍的井渠結(jié)合渠灌區(qū)，形成明顯的下降漏斗。受地下水整體流場影響，漏斗均不在井渠結(jié)合井灌區(qū)中心，而是稍向北或東方向偏移。周圍地下水受水勢影響，往井渠結(jié)合井灌區(qū)內(nèi)匯流對井渠結(jié)合井灌區(qū)內(nèi)地下水進行補充；秋澆期井灌區(qū)采用三年一秋澆，渠灌區(qū)一年一秋澆，灌溉水對井灌區(qū)地下水補給量的急劇減少，從而使得井渠結(jié)合井灌區(qū)地下水位也有明顯下降，整體流場形態(tài)與生育期接近。

各分區(qū)的水位變化如表7所示。從計算結(jié)果可以看出，對比永濟灌域和烏拉特灌域的地下水埋深變化情況可以發(fā)現(xiàn)，生育期烏拉特灌域的地下水降深大于永濟灌域，秋澆期則相反。烏拉特單個井渠結(jié)合井灌區(qū)的面積較小，周邊井渠結(jié)合渠灌區(qū)對區(qū)內(nèi)的補給能力越強，井渠結(jié)合井灌區(qū)和井渠結(jié)合渠灌區(qū)的水位差距較永濟灌域小。由于烏拉特灌溉面積小，距離邊界較近，附近區(qū)域?qū)Φ叵滤难a充能力有限，因此其生育期地下水反而下降更明顯。井渠結(jié)合之前，烏拉特灌域秋澆期灌溉定額與永濟灌域相比較小，而井渠結(jié)合后全區(qū)采用統(tǒng)一的灌溉定額進行計算時，其地下水降深也較小。因此，進行井渠結(jié)合區(qū)域規(guī)劃時應(yīng)充分考慮地域特征，并合理地選擇單個井渠結(jié)合井灌區(qū)面積，使得井渠結(jié)合后，井渠結(jié)合井灌區(qū)內(nèi)地下水有足夠的補給來源，以避免局部區(qū)域地下水位下降過大。

圖13 井渠結(jié)合典型區(qū)流場(單位：m)

灌獲單個井灌區(qū)面積/hm2井灌區(qū)/m生育期秋澆期凍融期渠灌區(qū)/m生育期秋澆期凍融期井渠結(jié)合區(qū)/m生育期秋澆期凍融期永濟灌域(平均降深)4000．560．890．240．340．650．230．450．770．24烏拉特灌域(平均降深)2250．640．660．380．500．640．390．570．650．39全灌區(qū)(平均降深)-------0．510．710．32

不同區(qū)域秋澆期的地下水降深均最大，凍融期降深最小。由地下水位資料表明，河套灌區(qū)生育期、秋澆期、凍融期地下水埋深分別為2.17、1.91、2.28 m，井渠結(jié)合井灌區(qū)與井渠結(jié)合渠灌區(qū)由于埋深受布置形式，地理位置等影響較大，因此取井灌區(qū)埋深均值沒有太大意義，需要具體情況具體分析。但是井渠結(jié)合區(qū)的降深相對固定，可推求井渠結(jié)合后，3個時期的平均埋深變?yōu)?.68、2.82、2.50 m。

為考察井灌區(qū)與井渠結(jié)合區(qū)的水均衡狀況，分別取井渠結(jié)合典型區(qū)中心的井灌區(qū)以及井灌區(qū)與對應(yīng)的渠灌區(qū)作為均衡區(qū)進行分析。計算得到的年水均衡情況如表8所示，井渠結(jié)合區(qū)內(nèi)地下水主要的補給來源和水量輸出為入滲補給和潛水蒸發(fā)，兩者分別占凈補給總量和凈輸出總量的99.4%和96.8%。井渠結(jié)合區(qū)與區(qū)外的水量交換量較大，但凈交換量很小，內(nèi)部水量處于平衡狀態(tài)，可見1∶3的井渠結(jié)合比是合理的。井灌區(qū)內(nèi)，地下水主要輸出項為潛水蒸發(fā)項，最主要來源為周圍渠灌區(qū)的側(cè)向補給。抽水與入滲合并計算，全年入滲補給量少于抽水量，因此凈入滲水量為負，并成為地下水的第二大輸出項。井渠結(jié)合后，側(cè)向流動較強，井灌區(qū)周圍的渠灌區(qū)地下水大量補充進入井灌區(qū)，維持了井灌區(qū)地下水的整體平衡。

表8 井渠結(jié)合區(qū)及井灌區(qū)水均衡表 萬m3

河套灌區(qū)年水均衡如表9所示。可以看出，由于井渠結(jié)合后地下水位下降，年均潛水蒸發(fā)損失從井渠結(jié)合前的15.11減小至13.02 億m3，是最主要的節(jié)水來源。黃河側(cè)滲和湖泊側(cè)滲量與井渠結(jié)合前相比，水量有輕微的波動，但變化量較小，并非節(jié)水對象。年均入滲補給量為從14.20 億m3減少至12.35 億m3，依舊是地下水最主要的補充來源。盡管入滲補給減少了，但由于蒸發(fā)量相應(yīng)減少，因此總體水量依舊處于均衡狀態(tài)。井渠結(jié)合后井灌區(qū)生育期采用地下水灌溉，井渠結(jié)合前對應(yīng)區(qū)域均采用黃河水灌溉。井渠結(jié)合后井灌區(qū)秋澆期采用黃河水灌溉，但是頻率調(diào)整為三年一灌，由此可以計算出兩個時期的節(jié)水量，從而得出井渠結(jié)合后每年可節(jié)約黃河水4.09 億m3左右，節(jié)水效果顯著。

表9 河套灌區(qū)井渠結(jié)合前后水均衡表 億m3

井渠結(jié)合后井灌區(qū)生育期采用地下水灌溉，井渠結(jié)合前對應(yīng)區(qū)域均采用黃河水灌溉。井渠結(jié)合后井灌區(qū)秋澆期采用黃河水灌溉，但是頻率調(diào)整為三年一灌。由此可計算出井渠結(jié)合后每年可節(jié)約黃河水4.09 億m3左右，節(jié)水效果顯著。

本研究在井渠結(jié)合區(qū)和非井渠結(jié)合區(qū)的界面處布置示蹤粒子，初期和末期粒子位置如圖14所示。粒子的運動結(jié)果表明，界面隨時間將向非井渠結(jié)合區(qū)偏移，但移動速度很小，因此不會出現(xiàn)由于咸水入侵而導(dǎo)致淡水區(qū)變咸的情況。

圖14 示蹤粒子運動

4 結(jié) 語

本文利用Visual MODFLOW建立了河套灌區(qū)地下水?dāng)?shù)值模型，經(jīng)過模型率定與檢驗，從觀測井水位對比效果、流場擬合情況、土壤參數(shù)質(zhì)量、水量均衡分析結(jié)果來看，所建立的河套灌區(qū)地下水流模型基本達到了精度要求，符合區(qū) 內(nèi)實際的水文地質(zhì)條件，較好地反映地下水系統(tǒng)的動態(tài)特征，可用于進行河套灌區(qū)的地下水資源評價和地下水流場演化的趨勢性預(yù)測。

計算表明，井渠結(jié)合后，灌區(qū)內(nèi)地下水逐漸下降，穩(wěn)定后井渠結(jié)合區(qū)地下水位生育期、秋澆期以及凍融期分別平均下降0.51、0.71、0.32 m，埋深變?yōu)?.68、2.82、2.50 m。井渠結(jié)合后井灌區(qū)內(nèi)地下水位降深與單個井灌區(qū)的面積大小有關(guān)，面積越大則下降幅度越大，同時與井灌區(qū)位置有關(guān)，若井灌區(qū)地下水在附近缺乏足夠的水平補充來源。

采取井渠結(jié)合灌溉制度后，井渠結(jié)合區(qū)內(nèi)水量基本平衡，表明井渠結(jié)合比1∶3是較為合理的。同時，在滿足區(qū)內(nèi)作物用水的條件下，總干渠首可減少引水約4.09 億m3，節(jié)水作用明顯。

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