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1 绪论1

1.1 干旱内陆河水循环模拟研究1

1.1.1 山区模拟1

1.1.2 包气带模拟2

1.1.3 地下水模拟3

1.2 干旱内陆河地表水与地下水转化研究6

1.2.1 地表水和地下水耦合模拟6

1.2.2 分布式水文模型模拟9

1.2.3 地下水数值模型模拟11

1.3 干旱内陆河生态水文响应研究14

1.3.1 绿洲生态系统与水资源的关系14

1.3.2 干旱区荒漠生态系统与地下水的关系14

1.3.3 玛纳斯河流域生态水文过程15

1.4 本章小结17

2 研究区概况18

2.1 自然地理状况18

2.1.1 地理位置18

2.1.2 地形地貌19

2.1.3 气候特征20

2.1.4 土壤植被22

2.1.5 水文地质22

2.1.6 水资源特征25

2.2 水循环特征25

2.2.1 流域水循环特征概化26

2.2.2 地下水循环及特征27

2.3 土地利用变化特征28

2.4 水土资源开发利用特征30

2.5 本章小结31

3 流域水资源演变规律分析32

3.1 研究方法32

3.1.1 Mann-Kendall非参数检验法32

3.1.2 集合经验模态分解33

3.1.3 小波分析35

3.2 降水变化36

3.2.1 降水年内变化特征36

3.2.2 降水年际变化特征37

3.3 气温变化39

3.3.1 气温年内变化特征39

3.3.2 气温年际变化特征39

3.4 蒸散发变化42

3.4.1 站点尺度蒸散发量变化42

3.4.2 区域尺度蒸散发量变化45

3.4.3 绿洲区蒸散发量变化51

3.4.4 不同土地类型蒸散发量分析52

3.5 径流变化54

3.5.1 径流年内变化特征54

3.5.2 径流年际变化特征55

3.6 入渗变化58

3.6.1 土壤入渗58

3.6.2 河道入渗58

3.6.3 渠系入渗59

3.7 地下水水位变化60

3.7.1 年内变化60

3.7.2 年际变化61

3.8 气候因子预测61

3.9 本章小结64

4 流域生态水文景观格局分析65

4.1 研究方法65

4.1.1 数据处理65

4.1.2 土地利用类型信息提取65

4.1.3 土地利用时空格局分析66

4.2 流域土地利用／植被覆盖动态演变分析68

4.2.1 近50年玛纳斯河流域土地利用／土地覆被变化特征68

4.2.2 土地利用动态度分析71

4.2.3 土地利用结构变化分析72

4.2.4 土地利用综合程度分析74

4.3 景观格局变化及其驱动机制75

4.3.1 景观格局指数分析75

4.3.2 驱动机制分析76

4.4 本章小结77

5 流域水循环过程模拟研究78

5.1 流域降雨径流模型建立78

5.1.1 NAM模型78

5.1.2 融雪径流模型83

5.2 平原区包气带水流模拟83

5.2.1 Hydrus-1D模型83

5.2.2 模型构建84

5.2.3 模型验证90

5.2.4 包气带水流模拟90

5.3 流域一维水动力模型构建96

5.3.1 连续方程与动量方程96

5.3.2 模型初始条件和边界条件96

5.3.3 河网概化96

5.3.4 断面文件97

5.3.5 初始、边界条件99

5.3.6 模型参数99

5.4 流域MIKE11/NAM和MIKE11/HD模型计算结果及分析99

5.5 平原区地下水补排关系模拟101

5.5.1 模型参数率定101

5.5.2 数值模型的拟合102

5.5.3 数值模型的检验105

5.5.4 模型效果评价106

5.5.5 地下水补排响应动态模拟107

5.6 本章小结116

6 玛纳斯河流域地下水数值模拟及其变化规律分析118

6.1 地下水系统数值模型118

6.1.1 Visual-MODFLOW模型118

6.1.2 数值模型的求解118

6.2 流域地下水数值模型建立121

6.2.1 研究区水文地质勘探结果分析121

6.2.2 研究区含水层系统概化122

6.2.3 研究区地下水数值模型边界条件设定124

6.2.4 研究区地下水数学模型126

6.2.5 抽水井及观测井的设定126

6.2.6 模型率定与验证128

6.3 地下水系统数值模型模拟与验证132

6.3.1 研究区地下水水位动态变化模拟结果及分析132

6.3.2 研究区地下水水位降深模拟结果及分析133

6.3.3 气温对研究区地下水埋深影响分析133

6.3.4 研究区地下水水均衡计算及分析135

6.4 本章小结136

7 人类活动对水循环过程的影响研究137

7.1 上游山区水库的修建对流域地表-地下水转化影响研究137

7.1.1 基于稳定同位素流域地表-地下水转化过程分析137

7.1.2 山区水库的兴建对流域地表-地下水转化过程的影响分析143

7.2 输配水渠道防渗对水循环影响机理研究147

7.2.1 研究区输配水渠道概况147

7.2.2 数据与方法148

7.2.3 灌区地下水均衡计算结果与分析149

7.3 大面积滴灌措施对绿洲农田水循环的影响机理研究152

7.3.1 膜下滴灌对农田蒸散发的影响152

7.3.2 膜下滴灌对农田水分下渗的影响155

7.4 节水措施对水循环过程的影响研究161

7.4.1 MIKE SHE模型161

7.4.2 模型建立162

7.4.3 模型参数率定及验证163

7.4.4 节水灌溉情况模拟分析166

7.5 本章小结167

8 节水条件下玛纳斯河流域生态水文响应研究169

8.1 节水条件下绿洲化、盐漠化植被演化对水-盐动态响应169

8.1.1 蒸腾发与土壤盐分空间分布的动态响应关系169

8.1.2 土壤-地下水水盐传输过程机理170

8.1.3 地下水与土壤盐分空间分布的动态关系176

8.2 节水条件下水-土-植被系统对绿洲化盐漠化动态响应176

8.2.1 数值模型模拟177

8.2.2 土壤水盐运移模拟及规律分析179

8.3 节水条件下植被水分传输过程对潜水埋深的响应180

8.3.1 研究方法180

8.3.2 不同潜水埋深下梭梭、柽柳茎流特性和光合蒸腾特性分析181

8.3.3 不同潜水埋深下梭梭、柽柳生长生理指标分析195

8.4 本章小结205

9 节水条件下流域生态适应性调控机制研究207

9.1 节水措施下流域生态系统适应性分析207

9.1.1 压力-状态-响应模型207

9.1.2 生态系统适应性评价标准209

9.1.3 生态系统适应性评价210

9.2 节水措施下基于生态安全的水资源合理配置研究213

9.2.1 灌区水利工程基本概况213

9.2.2 水库群配水和各灌区规模确定214

9.2.3 节水条件下玛纳斯河灌区水资源优化配置模型构建215

9.2.4 地下水及泉水利用方案218

9.2.5 优化结果分析219

9.3 本章小结223

参考文献224