灌溉人工草地建设对牧区水文循环过程影响研究-中国水利水电科学.PDF

中国水利水电科学研究院 第12届青年学术交流会论文 文章编号： 灌溉人工草地建设对牧区水文循环过程影响研究 王军，李和平，鹿海员，曹雪松 （中国水利水电科学研究院牧区水科所 呼和浩特市 010020） 摘 要:为分析灌溉人工草地建设对牧区水文循环过程影响，本文基于分布式水文模型技术，以我国北方典型草原区 锡林河流域为例，构建了SWAT模型并进行了率定和验证。结果显示，模拟期相关系数和纳什效率系数分别为0.73 和0.68，验证期相关系数和纳什效率系数分别为0.73和0.54，说明SWAT模型在牧区具有一定的适用性。通过设定灌 溉管理，模拟了3种不同灌溉人工草地规模的情景。结果显示，灌溉人工草地建设加快了流域水文循环过程，造成 了地表产水量增加、浅层地下水进入河道的基流量减少；同时，随灌溉面积的增加，流域蒸散发值也有显著的提高， 现状不合理的灌溉制度造成渗漏也越发明显。 关键词：水文循环；SWAT模型；灌溉人工草地；牧区 中图分类号： 文献标识码：A 1 研究背景 草原是我国面积最大的陆地生态系统，牧区是主要江河的发源地和水源涵养区，生态地位十分重要。 然而，由于过度开发、不合理利用以及自然气候等因素的影响，我国草地资源破坏严重，如何有效的保 [1 2] , 护我国草原环境成为亟待解决的问题 。根据国家草原项目效果评估与草原治理政策完善的主题报告 2 2 （国务院发展研究中心，2009a ），“目前我国严重退化草原近18 亿hm ，并以每年200 万hm 的速度继 续扩张，同时草原质量不断下降。”解决草原生态问题的关键是减少人为因素对草原生态环境的干预和 破坏；另外，可发展适宜规模的灌溉人工草地来缓解牲畜超载过牧问题，减轻天然草原的生态压力，使 其休养生息。 灌溉人工草地是牧区在天然草地或现有旱地基础上进行开垦、翻耕形成，受气候条件限制，很多地 区只能通过引用地表水或抽取地下水来满足作物需水要求。在这种脆弱的生态环境状态下，如若大面积、 无限制地开发建设灌溉人工草地并抽取地下水进行灌溉，势必会改变牧区土地利用结构，更会造成地区 水资源的变化，引发周边天然草地的退化、变迁，从而影响整个草原生态系统的稳定。因此，通过行之 有效的方法分析不同规模的灌溉人工草地建设对水文循环过程影响，才能更清楚认识水循环的更迭变迁， 才能更有效、合理的利用牧区有限的水资源，保证草原生态环境的健康、稳定、可持续。基于此，本文 利用SWAT 模型，借助其强大的情景模拟能力，计算和模拟不同情景下灌溉人工草地建设对牧区产水量、 蒸散发量、渗漏量等变化情况，从而确定灌溉人工草地建设对牧区水文循环过程变化的影响程度，以期 能为牧区水利建设发展研究提供客观的参考依据。 2 研究区概况 研究区选择在内蒙古自治区境内的锡林河流域，该流域属于我国北方典型草原地区，总面积约为 2 11172km ，海拔高度在902~1621m，地势呈东南高西北低。流域属大陆性温带半干旱气候，多年平均降 水量为188mm，多年平均蒸发量约为1904mm，空间分布趋势由东南向西北递增，春旱、夏旱时有发生。 流域土壤类型主要以栗钙土为主，少量的黑钙土分布在流域的东部及南部，沿河两岸有零星分布的沼泽 基金项目：水利部公益性行业科研专项（201001039）；水利部科技推广计划项目（TG1401）； 作者简介：王军（1987-），男，山东省泰安市，博士生，助工，主要从事牧区节水灌溉和水资源合理利用工作。E_mail:slwj1988@163.com 2 2 土及草甸土。流域内耕地面积约为256km ，约占流域总面积的2.3%，其中灌溉面积约为54.7km ，主要 种植青贮玉米等人工牧草。 图1 流域地理位置图 3 模型构建