Question

本书的研究思路、研究内容及研究方法

Answer 1

一、研究内容

针对目前农业节水及灌区地下水模拟研究中亟待进一步研究和解决的问题，本书以陕西省泾惠渠灌区为例，根据灌区的地下水开发利用实际情况，结合水文地质资料建立地下水数值模拟模型，分析预测不同农业节水措施对灌区浅层地下水的影响，并提出灌区适宜的节水方案。具体内容主要包括五个方面。

1.利用ArcGIS技术研究灌区水循环要素的空间分布特征

根据灌区水文气象和地下水观测资料，运用Mann-Kendall法、Spearman秩相关法及R/S重标极差法等方法对灌区蒸发量、降水量、泾河径流量及其他气象因子进行趋势分析，利用ArcGIS地统计学方法对灌区水循环要素进行空间分析，为地下水资源合理开发利用提供准确翔实的基础数据。

2.灌区农业节水对浅层地下水系统的影响分析

在调查统计节水改造和地下水开发利用现状的基础上，从灌区干支渠道衬砌改造、农业种植结构调整、节水型灌溉制度等方面研究农业节水措施对灌区浅层地下水系统的影响。

3.基于钻孔资料和GMS的灌区浅层地下水含水层空间结构变化可视化模型

根据灌区已有地质、水文地质钻孔资料和研究成果，系统分析灌区典型剖面钻孔岩性、岩相等资料，参考地震及其他相关物探等资料，刻画灌区地下水系统地质、水文地质结构及其空间展布，建立灌区地下水系统三维空间结构模型。

4.灌区浅层地下水数值模拟模型

根据灌区水文地质勘探、水文地质试验以及地下水长期观测等资料，分析灌区地下水流动场、水化学场及水文地质参数演变等，查明地下水补、径、排条件。在此基础上，分析灌区地下水补、径、排条件变化及其原因，综合灌区地下水补、径、排条件、生态水位及工农业需水量分析成果，建立基于GIS面向水资源合理配置的地下水数值模型，实现地下水资源的持续动态评价。

5.基于地下水模型的适宜农业节水方案及地下水合理开采模式

在灌区地下水现状开采条件下进行模型预报，设计农业节水措施的不同方案，利用建立的地下水模拟模型对每一个方案进行预测，通过对预测结果的定量分析，提出灌区适宜农业节水方案及地下水合理开采模式。

二、研究方法

（1）应用ArcGIS技术和现场调查统计等方法，收集并整理灌区有关水文气象资料，对灌区水循环要素空间分布特征进行分析。利用主成分分析法分析灌区农业节水对浅层地下水系统的影响；

（2）利用灌区水文地质钻孔资料，通过GMS软件建立灌区浅层地下水含水层三维空间结构模型，寻求更为准确表达含水层空间结构的技术方法，揭示灌区含水层系统空间结构，为灌区地下水资源的开发利用提供依据；

（3）综合应用ArcGIS，GMS，PMWIN软件，利用VB程序语言改写MODFLOW软件中EVT蒸发蒸腾模块的源代码，使其能模拟非线性蒸发，利用灌区地下水水位观测资料、田间试验资料及节水改造统计资料等，针对灌区节水改造条件下水循环变化的实际情况，模拟分析农业节水措施对浅层地下水系统的影响。

三、技术路线

本书研究的技术路线如图1-4所示。

图1-4 研究技术路线 Fig.1-4 The framework of technical routes