银北灌区节水灌溉与暗管排水耦合调控对生态环境影响及数值模拟

Soil salinization has always been an important factor restricting the agricultural production capacity of North Yinchuan Yellow River Irrigation Area. Saline land is not only treated with engineering measures and agronomic measures, but also treated with management measures of water-saving irrigation and dark pipe drainage Coupling Regulation. Aiming at scientific problem of influence on ecological environment due to interaction between water-saving irrigation and pipe drainage in North Ningxia Yinchuan Irrigation Area, effect on ecological environment due to coupling of water-saving irrigation and pipe drainage as well as numerical simulation will be studied, in order to clarify the influence law of coupling effect of water-saving irrigation and pipe drainage on ecological environment. Besides, numerical model on water-saving irrigation and pipe drainage coupling regulation will be established. Numerical simulation will be done by using HydroGeoSphere-model and simulation-optimization method so that the optimal irrigation-drainage schedule under reasonable groundwater conditions will be obtained, providing theoretical basis to optimal utilization of water.

土壤盐碱化，一直以来是制约宁夏银北引黄灌区农业生产能力的重要因素。在采用工程措施、农艺措施治理盐碱地的同时，还必须采取节水灌溉与暗管排水耦合调控的管理措施。针对宁夏银北灌区节水灌溉与暗管排水相互作用对生态环境影响的科学问题，开展节水灌溉与暗管排水耦合调控对生态环境影响及数值模拟研究，阐明节水灌溉与暗管排水耦合对生态环境影响的规律，建立节水灌溉与暗管排水耦合调控对生态环境影响的数值模拟优化模型，采用基于HydroGeoSphere软件的模拟优化方法计算求解，以确定满足合理地下水位条件下的节水灌溉与暗管排水最优灌排制度，为最优用水管理提供理论依据。

宁夏盐碱地275万亩。土壤盐碱化，一直以来是制约银北引黄灌区农业生产能力的重要因素。银北灌区盐碱化严重，水资源紧缺，既要排水，同时还要节水灌溉。节水灌溉或暗管排水对生态环境的影响有少量研究，但是节水灌溉与暗管排水耦合调控对生态环境的影响及数值模拟鲜见研究报道。为此，本项目针对该科学问题，主要开展了节水灌溉与暗管排水耦合调控对生态环境影响及数值模拟研究。. 阐明了银北灌区油葵、青储玉米、水稻等主要作物节水灌溉与暗管排水耦合对生态环境影响的规律。油葵研究表明：畦灌2次，灌溉定额315mm,太阳能暗管平均亩排水44.9mm，第一年、第二年处理区比对照区地下水埋深分别增加4.5%和6.4%，地下水矿化度分别降低7.9%和9.0%，土壤脱盐率分别为4.7%和8.2%，作物水分生产效率分别增加16.4%和22.9%。青储玉米研究表明：滴灌灌溉定额由100m3/667m2增加至140m3/667m2时，对地下水位的影响不大，但能够降低地下水矿化度，土壤盐分积盐现象出现在地表以下60-80cm深度，0-100cm土壤处于脱盐状态，且光合作用指标最高，水分生产效率次优为17.76 kg/m3，比对照节水53.3%，但产量比对照仅下降0.5%，所以滴灌灌溉定额为140m3/667m2和暗管排水定额为18.15m3/667m2为玉米灌排协同较优组合。水稻研究表明：在土壤重度盐碱化地区，选用细砂粒和细碎石1:2混合作为暗管滤料，实施节灌暗排，平均土壤脱盐率57.8%，水分生产效率1.5kg/m3，与细沙和细碎石滤料相比，脱盐率、光合指标、水分生产效率较高。. 阐明了银川绿洲平原节水改造后对地下水位等生态环境的演变规律及其驱动因素。研究表明：银川平原节水改造后水位埋深不断加深，地下水累积储量不断减少。地下水盐分在大部分区域略呈淡化趋势，而局部区域（银北灌区三区两县）出现微咸水化。. 建立了基于节水灌溉与暗管排水耦合调控的地表水与地下水耦合数值模拟模型。采用基于HydroGeoSphere软件的模拟优化方法计算求解，确定了满足合理地下水位条件下的节水灌溉与暗管排水最优灌排制度。 . 本成果可以为盐碱地综合治理、现代化生态灌区灌排协同、最优用水管理提供理论依据。