干旱地区灌区水盐运移及平衡分析.pdf

水利学报

年月第卷第期

文章编号

干旱地区灌区水盐运移及平衡分析

岳卫峰杨金忠童菊秀高鸿永
北京师范大学水科学研究院北京
水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉大学湖北武汉
内蒙古河套灌区义长灌域管理局内蒙五原

摘要黄河流域多数灌区存在着耗水机理不清水资源利用率低土壤次生盐碱化等许多问题为合理配置和有效
利用灌区地表地下水资源改善灌区生态环境本文选择内蒙古河套灌区的义长灌域作为研究区域建立了非农
区农区水域的水盐运移及均衡模型并利用该模型对水分在各个环节的转化与消耗以及水盐的迁移进行了
定量分析结果显示农区脱盐量的随地下水迁移到了非农区说明了灌区内排水和旱排的重要性
关键词义长灌域水均衡盐分均衡内排水旱排
中图分类号文献标识码

研究背景

目前水资源缺乏浪费严重生态环境恶化等问题正日益影响着北方干旱灌区的生存与发展因
此为维护灌区的可持续发展对水盐平衡进行详细分析并制定合理的节水改造规划本文以内蒙
河套灌区义长灌域为研究区以年为平衡计算时段对区域的水盐平衡进行了详细的分析义长灌域位
于内蒙河套灌区的东北部总土地面积现有灌溉面积多年平均降水量为
多年平均蒸发量为灌溉在本灌域至关重要无灌溉便无农业因此地表灌溉水和
地下水在该地区发挥着极其重要的作用

水盐平衡模型及计算方法

义长灌域总体水平衡模型根据水平衡原理和义长灌域的地理条件建立了灌域总体水平衡模型
图图中各个量是水平衡的主要要素其它如地下水和土壤水的变化量边界流量以及黄河水侧
渗量等与其相比非常小可忽略不计
上述模型用水平衡方程可表示为

式中为腾发量为引水量为排除区域水量为降水量为地下水开采量上述各变量
单位均为?
义长灌域地下水平衡模型同样图中各个量为义长灌域地下水平衡的主要要素其他可忽略
不计
上述模型可用水平衡方程来表示

收稿日期
基金项目国家高技术研究发展计划课题国家自然科学基金重点项目
作者简介岳卫峰男河南辉县人博士讲师主要从事水资源与水环境研究
式中潜水蒸发量为渠系渗漏补给量为田间入渗补给量为降水入渗补给量为地下
水排泄量为地下水开采量上述各变量单位均为

图义长灌域总体水平衡模型图义长灌域地下水平衡模型

非农区农区水域水平衡模型
非农区农区水域水平衡模型本文根据义长灌域土地利用的主要特点在平面上将其划分为
农区非农区和水域个分区在垂直剖面上则分为地表水土壤水和地下水部分每年引入灌域
的大量灌溉水主要在农区进行转化和消耗并通过下渗补给农区的地下水在农区由于地下水的垂直
补给远大于地下水的消耗农区的地下水位高于非农区存在着地下水自农区向非农区和水域的水平迁
移而非农区和水域除了接收来自农区的地下水补给外还有降入到自己区域的雨水根据以上分析
非农区农区水域水分转化与平衡模型如图

图非农区农区水域水分转化与平衡模型

主要水平衡项目估计上述模型中除了各分区的地面蒸发蒸腾量潜水蒸发量以及农区向其
它区域的地下水迁移量难以或不能监测到的可作为水平衡的待求项外其它项均可根据实测资料进行
估算或计算
农区非农区潜水蒸发量估计首先对农区村庄路和盐荒地分别估算其潜水蒸发系数假设
农区的潜水蒸发系数为村庄路潜水蒸发系数为盐荒地潜水蒸发系数为分别为
村庄路和盐荒地的潜水蒸发系数与农区潜水蒸发系数的比值根据清华潜水蒸发公式和河套潜水蒸
发公式以及该地区实验站的实验结果和其它实验资料及科研成果本文对大致估算为
根据下列方程

可求出式中为型蒸发皿水面蒸发量分别为农区面
积村庄路面积盐荒地面积和灌域总面积为灌域总的潜水蒸发量?由各分区的潜水
蒸发系数和水面蒸发量可分别计算出各分区的潜水蒸发量即
农区非农区水域水平衡计算以年为平衡时段忽略土壤水贮水量和地下水贮水量
的蓄变量即近似认为各年的和均为零
以农区水平衡计算为例根据农区土壤水平衡可以得到
式中为引水量为农区降水量为农区潜水蒸发量为农区地面蒸发蒸腾量为渠系
蒸发量为排水沟蒸发量为地表退水量为农区降水入渗补给量为渠系渗漏补给量
为田间入渗补给量上述各变量单位均为由式可估算出
同理根据其它分区土壤水和地下水平衡方程可分别计算出盐荒地地面腾发量村庄路地面
腾发量以及农区向盐荒地村庄路和水域的地下水迁移量
盐分平衡模型地处干旱半干旱地区的义长灌域主要靠引用黄河水进行灌溉大量盐分亦随水
进入灌域进入农区的盐分一部分通过排水沟随排水排出灌域外另一部分主要随地下水迁移到非农
区和水域灌域内农区水排入到非农区和水域可称为内排水在内排水条件下水分蒸发消耗而盐分
积存下来可称为旱排
忽略植物吸盐量以年为计算时段灌域内农区的年积脱盐量为

式中为进入农区的总盐量为农区排水排走的盐量分别为由农区排入到村庄路盐荒
地和水域的总盐量上述各变量单位均为
每年进入农区的总盐量

式中为引入灌域的总灌溉水量为灌溉水的矿化度
农区排水年排盐量