耦合作物生长-水文模型研究黑河中游灌溉绿洲的生态-水文过程

我国西北干旱半干旱地区，由于人口增长和水资源天然性短缺导致了灌溉耕地需水的增加与自然生态用水减少的矛盾日趋加剧。定量地了解作物生长过程中的需水，耗水规律以及作物在不同灌溉制度、气候和环境条件下的收获产量是合理利用有限的水资源，发展节水农业，进而缓解农业和生态用水之间矛盾的关键。因此，本项目以黑河流域中游绿洲为研究对象，依托灌区尺度上的绿洲生态-水文过程观测试验，理解干旱半干旱地区作物生长和水文循环的相互作用机理。并在此基础上，发展一个绿洲生态（农作物）-水文耦合模型，并通过进一步集成先进的数值分析算法（启发式参数优化算法，数据同化算法，全局灵敏度分析方法，不确定分析算法），增强耦合模型模拟分析和解决科学问题的能力。此研究将为黑河流域中游绿洲农业优化灌溉制度的制定提供依据，对下一步生态-水-经济模型的构建奠定基础，最终希望此研究能够广泛用于我国各种气候和生态区的农作物实时灌溉管理和产量预报。

基金在黑河中游绿洲重点开展以干旱区地表水/地下水转化，灌区为单元的水资源合理分配（包括地表水和地下水），优化水资源的经济效益为目标的干旱区内陆河流域模块化的生态—水文集成建模研究，并在集成模型的基础上发展实用的实时水资源管理模型。主要在黑河中游建立盆地地表水/地下水转化的三维模型，并进一步发展生态—水文集成模型（WOFOST/HYDRUS/ MODDLOW集成模型）， 开展了（地表水地下水联合灌溉条件下）灌区水循环的模拟；以及灌溉方案对玉米、小麦生长的影响研究，为灌区优化灌溉提供方案；改进SEBS 能量平衡模型（将土壤水分结合到SEBS中）以提高在灌溉条件下估算ET的空间异质性和精度；将MATLAB控制算法PID和MODFLOW的结合，联合优化黑河中游18个灌区的地表水，地下水分配。完成论文13篇，其中SCI论文7篇