青島大沽河流域土壤水與地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系及土壤水優(yōu)化配置研究.pdf

1、水是人類寶貴的資源，生物的生存、工農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及社會(huì)的進(jìn)步均離不開水。青島市是我國北方的缺水城市之一，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、人口的不斷增長以及城市化步伐的明顯加快，使本市用水量急劇增加，水資源緊缺、污染等問題也伴隨而來，因此，保護(hù)與節(jié)約水資源對青島市的可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。
　　本研究依托水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，以青島大沽河流域（產(chǎn)芝水庫以下約4781km2）為研究區(qū)，在對流域農(nóng)田進(jìn)行大量野外試驗(yàn)和長期

2、觀測的基礎(chǔ)上，獲取了流域土壤含水量、地下水位及埋深、土壤理化性質(zhì)、降雨、灌溉、氣象數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)資料，對流域土壤水分時(shí)空變化特征進(jìn)行了研究，并分析其成因;對不同地下水埋深條件下土壤水與地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行探討，并利用簡化后的土壤水量平衡方程對地下水淺埋條件下農(nóng)田不同耕作期土壤水與地下水交換量進(jìn)行了計(jì)算;通過Hydrus-1d模型對農(nóng)田土壤水分運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬，并利用流域農(nóng)田相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出流域土壤水資源量以及農(nóng)田灌溉需求指數(shù)，進(jìn)而結(jié)合地下水位動(dòng)態(tài)變

3、化規(guī)律提出合理的農(nóng)田節(jié)水灌溉建議。這對大沽河流域土壤水地下水相互關(guān)系的研究以及農(nóng)田節(jié)水灌溉的進(jìn)一步優(yōu)化具有重要的意義。得出以下主要結(jié)論:
　　(1)通過對大沽河流域內(nèi)10個(gè)長期觀測點(diǎn)進(jìn)行土壤水分觀測，獲取了兩個(gè)完整的夏玉米-冬小麥輪作期農(nóng)田土壤含水量監(jiān)測數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，流域不同地區(qū)土壤水分存在一定程度的空間變異性，土壤質(zhì)地、地下水位及埋深情況是其主要決定因素;土壤水含量在垂向上的變化具有一定規(guī)律性，且零通量面位置處于40～60 c

4、m土層之間;受作物種類、降水強(qiáng)度以及氣象條件等影響，土壤水分的變化可分為四個(gè)階段:第一階段（6～7月）與第二階段（8～10月上旬）土壤含水量值相對較高，波動(dòng)劇烈;而第三階段（10月中旬～3月）與第四階段（4～5月）土壤含水量值相對較低，土壤水分始終處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。
　　(2)結(jié)合降水量、灌溉量、地下水位及埋深、溫度、土壤物理性質(zhì)等信息，對流域不同地下水埋深區(qū)土壤水與地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行研究與分析，結(jié)果表明，當(dāng)?shù)叵滤癫剌^深時(shí)，土

5、壤水與地下水交換作用微弱;當(dāng)?shù)叵滤癫剌^淺時(shí)，土壤水與地下水有著明顯的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，而且對農(nóng)作物需水有較大程度的影響。利用簡化后的土壤水量平衡方程對淺埋區(qū)農(nóng)田土壤水與地下水交換量進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果也表明，土壤水與地下水可以相互補(bǔ)給，玉米生長期內(nèi)土壤水與地下水的交換頻繁，且容易出現(xiàn)農(nóng)田土壤水分滲漏以及地下水位劇烈波動(dòng)，;而小麥生長期內(nèi)未進(jìn)行農(nóng)田灌溉時(shí)，土壤水與地下水幾乎為單向聯(lián)系，主要由地下水補(bǔ)給土壤水，且補(bǔ)給量變化較玉米期穩(wěn)定。
　

6、　(3)基于Hydrus-1d軟件對研究區(qū)土壤水分運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)土壤蒸發(fā)量、植物蒸騰量、土壤水儲量變化量對流域不同地區(qū)耕作期土壤水資源量進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明，根據(jù)各區(qū)域所占流域面積推求出流域土壤水資源量為29.94億立方米，進(jìn)而結(jié)合流域地下水資源情況以及降水動(dòng)態(tài)規(guī)律提出了土壤水資源與地下水資源聯(lián)合管理建議:應(yīng)在枯水期最大限度地對儲水層進(jìn)行開采，當(dāng)豐水期來臨后，通過降雨入滲與人工回灌等方式，盡可能使大氣降水轉(zhuǎn)化為地下水資源，在土