论文题目：基于蒸发互补原理的新疆干旱灌区节水灌溉效果评估
摘要：我国新疆分布着众多大型灌区。自1949年以来灌溉农业发展显著,而今后也将随着大规模高效节水灌溉项目的实施继续快速发展。节水灌溉使灌溉引水量受到限制,根据蒸散发互补关系,将可能导致潜在蒸发量的增加,从而可能对灌区用水产生负面影响。因此,应考虑新疆灌区节水灌溉发展引起的潜在蒸发量的变化,准确预测灌溉需水量,从而实现节水灌溉效果的合理评价。本研究分析了新疆节水灌溉发展下潜在蒸发量的变化规律,以新疆阿瓦提绿洲灌区为例,具体分析了干旱灌区农业用水情况,采用干旱区绿洲散耗型水文模型模拟了耗水过程,采用两种蒸散发互补模型验证了蒸发互补关系,评估了干旱灌区的节水灌溉效果,得到的主要结论如下:（1）利用64个站点周围耕地面积比例进行分类,用Penman公式计算潜在蒸发量,通过Theil-Sen估算和Mann-Kendall法分析潜在蒸发量的变化率,然后采用对比分析的方法揭示节水灌溉对潜在蒸发量的影响规律。结果表明:随着农业用水量的增加,农业站的潜在蒸发量呈显著下降趋势,随着节水灌溉的发展,农业站点的潜在蒸发量呈显著上升趋势;随着农业用水量的改变,自然站点的潜在蒸发量无明显变化趋势。农业站与自然站的差异表明,新疆地区节水灌溉发展显著增加了农业区的潜在蒸发量。节水灌溉发展通过影响空气动力学项来改变潜在蒸发量。（2）采用统计学方法分析了阿瓦提绿洲灌区用水情况,利用干旱区绿洲散耗型水文模型模拟了阿瓦提绿洲灌区耗水过程,并用蒸散发互补原理解释了节水灌溉后用水量、耗水量变化的规律。结果表明:潜在蒸发量和作物蒸发能力在1997年以前减少,1998年以后增加,与引水量的时间序列呈相反的变化趋势。农区蒸发量相对稳定;非农区蒸发量和研究区实际蒸发量在1997年以前增加,1998年以后减少,与引水量的时间序列变化趋势一致。阿瓦提绿洲灌区的灌溉引水量影响潜在蒸发量,在评估阿瓦提绿洲灌区节水灌溉效果时,应考虑灌溉的影响。（3）采用两种蒸散发互补模型对阿瓦提绿洲灌区的蒸散发互补关系进行了验证,通过耦合绿洲水热耦合平衡关系和蒸散发互补相关关系建立了引水量与潜在蒸发量的定量关系。结果表明:研究区的灌溉引水量与潜在蒸发量之间存在定量关系,蒸散发互补理论适用于阿瓦提绿洲灌区,当给定该地区的灌溉引水量时,可以通过该定量关系计算出潜在蒸发量。（4）采用灌溉效率和蒸散率两项指标评估了阿瓦提灌区节水灌溉效果。结果表明:1998-2016年在节水灌溉的发展下,灌溉水利用效率迅速增加,蒸散率却降低,两项指标呈负相关。在设置的节水灌溉发展情景中,灌溉引水量越少的情景,灌溉水利用效率越高,蒸散率越低。如果不考虑节水灌溉对潜在蒸发量的影响,将会高估蒸散率。
关键词：干旱灌区;节水灌溉;潜在蒸发量;互补原理;干旱区绿洲散耗型水文模型
学科专业：水利工程（专业学位）
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 蒸散发互补原理
1.2.2 干旱区绿洲散耗型水文模型
1.2.3 灌溉水利用效率研究
1.3 研究内容
1.4 研究技术路线
2 研究区域概况和基本资料
2.1 新疆地区概况
2.2 阿瓦提绿洲灌区概况
2.3 基本资料
3 节水灌溉发展下新疆潜在蒸发量的变化规律
3.1 研究方法
3.1.1 Penman公式
3.1.2 Theil–Sen估算
3.1.3 Mann-Kendall趋势检验法
3.1.4 气象因子对潜在蒸发量变化的贡献率
3.2 农业引水的变化规律
3.3 潜在蒸发量的空间变化
3.4 潜在蒸发量的时间变化
3.5 影响潜在蒸发量的气象因素
3.6 本章小结
4 干旱区新疆阿瓦提灌区绿洲农田耗水分析
4.1 Penman-Monteith公式
4.2 干旱区绿洲散耗型水文模型
4.2.1 灌溉地模块
4.2.2 非灌溉地模块
4.2.3 模型的输入输出说明
4.2.4 模型参数选取
4.2.5 作物蒸发能力
4.3 阿瓦提绿洲灌区用水分析
4.4 阿瓦提绿洲灌区耗水分析
4.5 本章小结
5 干旱区新疆阿瓦提灌区蒸散发互补关系分析
5.1 研究方法
5.1.1 蒸散发互补模型
5.1.2 绿洲水热耦合平衡模型
5.1.3 模拟结果评价方法
5.2 灌区蒸散发互补关系的验证
5.2.1 AA模型
5.2.2 H2018模型
5.3 引水量与潜在蒸发量的定量关系
5.3.1 引水量与潜在蒸发量关系的理论分析
5.3.2 引水量与潜在蒸发量之间的关系分析
5.4 本章小结
6 干旱区新疆阿瓦提灌区节水灌溉效果评估
6.1 评估方法
6.1.1 灌溉水利用效率指标
6.1.2 蒸散率指标
6.2 节水灌溉效果变化分析
6.3 不同情景节水灌溉效果评估
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献