用分布式水循环模型与机器学习预测内蒙古河套灌区节水潜力

• Published in: 农业工程学报 Vol. 39; no. 16; pp. 89 - 98
• Main Authors: 赵晶, 段晶晶, 王涛, 毕彦杰, 高峰
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 华北水利水电大学水资源学院,郑州 450046%中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津 300222 01.08.2023
• Subjects: 盐; 机器学习; 河套灌区; Hetao Irrigation District; 地下水; 分布式水循环模型; distributed water cycle model; groundwater; 耗水节水量; machine learning; salts; water consumption and water saving
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202209192

S274; 为探究内蒙古河套灌区真实节水潜力,该研究构建河套灌区分布式水循环模型与基于机器学习的盐分模型,设置节水方案集,定量分析各方案下的灌区引、耗水量、地下水埋深、积盐量变化等.结果表明:1)水面蒸发的纳什系数均不低于0.654,相对误差绝对值不高于4.82％,相关关系为0.88,排水过程纳什系数均不低于0.600,相对误差绝对值不高于5.11％,相关关系为0.82,地下水埋深的纳什系数均不低于0.628,相对误差绝对值不高于分别为5.12％,相关关系为0.86,满足灌区水循环满足精度要求.该研究选择采用土壤盐分模型,得到土壤积盐量与实测值的纳什系数均不低于0.76,满足精度要求.2)渠道衬砌节水方案S1、田间节水调控方案S2、种植结构调整方案S3的耗水节水量分别为2.93亿、3.02亿和2.54亿m3.S1+S2+S3组合方案灌区耗水节水量最多,为9.11亿m3,S2+S3方案组合次之.3)渠系水利用系数提高,将引起地下水水位下降,不利于排盐,S1方案下地下水埋深大于3 m的面积比例较基准方案增加了 7.59％,不利于灌区排盐.田间工程措施使得相应的农田入渗量减少,地下水位下降,有利于灌区脱盐,S2方案下地下水入渗补给量较基准方案减少2.57亿m3,灌区地下水位下降较为明显,S2方案有利于灌区脱盐.S3方案下地下水入渗补给量略微减少,地下水位变化不大,有利于灌区脱盐.不同方案组合,S1+S2、S1+S2+S3方案下对地下水埋深影响较大,尤其是S1+S2+S3方案在灌区西北部、山前、乌拉特前旗、乌梁素海东部的形成连片埋深高值区,影响区域生育期农田作物与林草地植被生长.S1+S2方案下不利于灌区脱盐,自然植被生育期平均埋深超过2,5 m的比例较基准方案增加了5.46％.在综合考虑生态环境的约束下,推荐耗水节水量最大的方案S2+S3,即灌区适宜的耗水节水潜力为5.69亿m3.该方案下虽然也会引起地下水位略有下降、进乌梁素海排入水量略微减少,但最有有利于灌区排盐.研究可为引黄灌区节水方案制定与灌溉管理提供技术支撑.