第1章 緒論 1
1.1 研究背景和意義 2
1.2 研究進(jìn)展概述 6
1.2.1 研究區(qū)及其毗鄰地區(qū)冬小麥限水灌溉的田間試驗(yàn)進(jìn)展概述 6
1.2.2 研究區(qū)內(nèi)冬小麥咸水灌溉的田間試驗(yàn)進(jìn)展概述 7
1.2.3 研究區(qū)及其毗鄰區(qū)域冬小麥噴灌的田間試驗(yàn)進(jìn)展概述 10
1.2.4 農(nóng)業(yè)水文模型SWAP（或SWAP-WOFOST）在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用研究進(jìn)展概述 11
1.3 研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線 18
1.3.1 研究目標(biāo) 18
1.3.2 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線 19
第2章 材料與方法 25
2.1 研究區(qū)概況 26
2.1.1 行政區(qū)劃和所選擇的試驗(yàn)站 26
2.1.2 氣候與氣象 27
2.1.3 土壤 27
2.1.4 地形地貌 31
2.1.5 土地利用 31
2.1.6 種植制度與種植結(jié)構(gòu) 33
2.1.7 用水結(jié)構(gòu)和噴灌概況 34
2.2 SWAP-WOFOST模型的簡(jiǎn)介 38
2.2.1 土壤水分運(yùn)動(dòng) 38
2.2.2 土壤鹽分運(yùn)移 38
2.2.3 降水截留和蒸散 39
2.2.4 作物生長(zhǎng) 42
2.2.5 灌溉 44
2.2.6 下邊界條件 46
2.3 參數(shù)敏感性分析與率定及驗(yàn)證 46
2.3.1 參數(shù)敏感性分析的方法 46
2.3.2 參數(shù)敏感性分析的步驟 47
2.3.3 站點(diǎn)尺度參數(shù)率定與驗(yàn)證及區(qū)域尺度模型驗(yàn)證的步驟 56
2.3.4 率定方法 58
2.3.5 模擬精度的評(píng)價(jià)指標(biāo) 59
2.4 SWAP-WOFOST模型中分布式模擬單元的構(gòu)建與模擬時(shí)段的選擇 59
2.4.1 氣象數(shù)據(jù)及其分區(qū) 60
2.4.2 土壤水力參數(shù)及其分區(qū) 60
2.4.3 土壤鹽分運(yùn)移參數(shù)及其分區(qū) 61
2.4.4 土壤剖面初始鹽分及其分區(qū) 61
2.4.5 作物參數(shù)及其分區(qū) 61
2.4.6 作物的播種和收獲時(shí)間及其分區(qū) 62
2.4.7 灌溉制度及其分區(qū) 62
2.4.8 模擬剖面下邊界和土壤初始含水量及其分區(qū) 63
2.4.9 淺層地下水礦化度及其分區(qū) 64
2.4.10 耕地與非耕地的分區(qū) 65
2.4.11 水資源的分區(qū) 65
2.4.12 縣（市）域的分區(qū) 65
2.4.13 模擬時(shí)段的選擇 66
2.5 限水灌溉情景的設(shè)置和模擬分析及評(píng)估 69
2.5.1 冬小麥限水灌溉模擬情景的設(shè)置 69
2.5.2 冬小麥灌水時(shí)間的#原則 71
2.5.3 冬小麥灌溉模式的優(yōu)化 72
2.5.4 農(nóng)田節(jié)水量及深層地下水壓采量的估算思路 73
2.6 咸水灌溉情景的設(shè)置和模擬分析及評(píng)估 76
2.6.1 冬小麥咸水灌溉模擬情景的設(shè)置 76
2.6.2 適宜的咸水灌溉模式的求解 77
2.6.3 適宜的咸水灌溉模式與咸水資源匹配性的評(píng)估及深層地下水壓采量的估算 79
2.7 噴灌情景的設(shè)置和模擬分析及評(píng)估 80
2.7.1 冬小麥噴灌模擬情景的設(shè)置 80
2.7.2 農(nóng)民凈收益變化的估算思路 82
2.7.3 在冬小麥生育期3種灌溉定額下灌溉方式的選擇 84
2.7.4 冬小麥噴灌模式的優(yōu)化與評(píng)估及深層地下水壓采量的估算 86
第3章 參數(shù)敏感性分析與率定及驗(yàn)證的結(jié)果 89
3.1 參數(shù)的敏感性 90
3.1.1 土壤水分運(yùn)動(dòng)與鹽分運(yùn)移模塊的參數(shù) 90
3.1.2 作物（冬小麥）生長(zhǎng)模塊的參數(shù) 92
3.1.3 作物（夏玉米）生長(zhǎng)模塊的參數(shù) 93
3.2 試驗(yàn)站點(diǎn)尺度的參數(shù)率定與驗(yàn)證 96
3.2.1 土壤水力參數(shù) 96
3.2.2 土壤鹽分運(yùn)移參數(shù) 96
3.2.3 冬小麥參數(shù) 96
3.2.4 夏玉米參數(shù) 98
3.3 區(qū)域尺度的模型驗(yàn)證 105
3.3.1 作物產(chǎn)量 105
3.3.2 農(nóng)田蒸散量 107
3.3.3 作物水分生產(chǎn)力 108
3.4 小結(jié) 109
第4章 限水灌溉情景的模擬分析與評(píng)估的結(jié)果 111
4.1 限水灌溉情景模擬結(jié)果的分析 112
4.1.1 作物產(chǎn)量 112
4.1.2 作物生育期農(nóng)田蒸散量 118
4.1.3 作物水分生產(chǎn)力 120
4.1.4 水量ping衡 125
4.2 灌水時(shí)間#結(jié)果的分析 129
4.2.1 灌水3次 129
4.2.2 灌水2次 131
4.2.3 灌水1次 132
4.3 基于模擬結(jié)果優(yōu)化的灌溉模式 135
4.4 優(yōu)化的灌溉模式下的農(nóng)田節(jié)水量及深層地下水壓采量 144
4.5 小結(jié) 149
第5章 咸水灌溉情景的模擬分析與評(píng)估的結(jié)果 153
5.1 咸水灌溉情景模擬結(jié)果的分析 154
5.1.1 作物產(chǎn)量 154
5.1.2 作物生育期農(nóng)田蒸散量 158
5.1.3 作物水分生產(chǎn)力 161
5.1.4 水量ping衡 164
5.1.5 鹽分的ping衡和分布及淋洗 166
5.2 適宜的咸水灌溉模式 181
5.3 適宜的咸水灌溉模式與咸水資源的匹配性及對(duì)深層地下水的壓采量 183
5.4 小結(jié) 185
第6章 噴灌情景的模擬分析與評(píng)估的結(jié)果 187
6.1 噴灌情景模擬結(jié)果的分析 188
6.1.1 作物產(chǎn)量 188
6.1.2 作物生育期農(nóng)田蒸散量 193
6.1.3 作物水分生產(chǎn)力 197
6.1.4 水量ping衡 199
6.1.5 農(nóng)民凈收益的變化 203
6.2 選出的灌溉方式 207
6.3 優(yōu)化的噴灌模式及其對(duì)深層地下水的壓采量 213
6.4 小結(jié) 218
第7章 結(jié)論與討論 221
7.1 主要結(jié)論 222
7.2 討論 227
7.2.1 研究工作的特色 227
7.2.2 研究工作的局限性 232
參考文獻(xiàn) 234
附錄 249
致謝 320
圖目錄
圖1.1 在研究區(qū)應(yīng)用SWAP-WOFOST 模型開展參數(shù)的敏感性分析和率定及模型驗(yàn)證的技術(shù)路線圖 20
圖1.2 在研究區(qū)應(yīng)用SWAP-WOFOST 模型開展限水灌溉情景的模擬分析與評(píng)估的技術(shù)路線圖 21
圖1.3 在研究區(qū)應(yīng)用SWAP-WOFOST 模型開展咸水灌溉情景的模擬分析與評(píng)估的技術(shù)路線圖 23
圖1.4 在研究區(qū)應(yīng)用SWAP-WOFOST 模型開展噴灌情景的模擬分析與評(píng)估的技術(shù)路線圖 24
圖2.1 研究區(qū)的地理位置圖（a）及其所包含的53個(gè)縣（市）和6個(gè)試驗(yàn)站在空間上的分布（b） 26
圖2.2 研究區(qū)中各氣象分區(qū)內(nèi)冬小麥（a）和夏玉米（b）在生育期的降水量與降水超過(guò)概率 28
圖2.3 研究區(qū)及其毗鄰地區(qū)的國(guó)家基本氣象站在模擬時(shí)段內(nèi)（1993～2012年）的降水量和參考作物蒸散量的月動(dòng)態(tài) 28
圖2.4 研究區(qū)內(nèi)0～10 cm（a）、10～20 cm（b）、20～30 cm（c）、30～70 cm（d）和大于70 cm（e）土層的質(zhì)地三角圖 29
圖2.5 研究區(qū)內(nèi)5層土壤（0～10 cm、10～20 cm、20～30cm、30～70 cm和大于70 cm）中12種質(zhì)地的每種質(zhì)地在各層的分布面積占研究區(qū)面積的比例 30
圖2.6 研究區(qū)內(nèi)5層土壤（0～10 cm、10～20 cm、20～30cm、30～70 cm和大于70 cm）中各層的體積密度在不同范圍內(nèi)的分布面積占研究區(qū)面積的比例 30
圖2.7 研究區(qū)內(nèi)0～200 cm土壤的有效水容量的空間分布（a）和5層土壤（0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～70cm和大于70 cm）中各層的田間持水量與萎蔫系數(shù)在不同范圍內(nèi)的分布面積占研究區(qū)面積的比例（b） 30
圖2.8 研究區(qū)內(nèi)數(shù)字高程（a）和地貌類型（b）的空間分布 31
圖2.9 研究區(qū)在1990年（a）、1995年（b）、2000年（c）、2005年（d）和2010年（e）的土地利用類型圖 32
圖2.10 研究區(qū)內(nèi)在1995年（a）、2000年（b）、2005年（c）和2010年（d）主要農(nóng)作物的播種面積占農(nóng)作物總播種面積的比例 34
圖2.11 1995～2012年研究區(qū)內(nèi)主要糧食作物的播種面積占糧食作物總播種面積的比例 34
圖2.12 1999年研究區(qū)內(nèi)各縣（市）及其所屬地區(qū)中農(nóng)業(yè)、生活和工業(yè)的用水量占總用水量的比例 35
圖2.13 1999年研究區(qū)內(nèi)各縣（市）及其所屬地區(qū)的總用水量中來(lái)源于地表水和地下水的比例 36
圖2.14 京津以南河北ping原深層地下水一般超采區(qū)和嚴(yán)重超采區(qū)的空間范圍 37
圖2.15 研究區(qū)內(nèi)分布式模擬單元構(gòu)建的框架圖 67
圖2.16 研究區(qū)內(nèi)各縣（市）1999年農(nóng)業(yè)用水量中地表水、淺層地下水和深層地下水所占比例的估算思路 74
圖2.17 估算的1999年研究區(qū)各縣（市）農(nóng)業(yè)灌溉用水量中地表水、淺層地下水和深層地下水所占比例 75
圖2.18 在研究區(qū)內(nèi)設(shè)置的咸水灌溉模擬情景 77
圖2.19 設(shè)置的研究區(qū)在冬小麥生育期內(nèi)的固定的噴灌情景（a）和預(yù)設(shè)的噴灌情景（b） 82
圖3.1 在6個(gè)試驗(yàn)站土壤水分運(yùn)動(dòng)-鹽分運(yùn)移模塊參數(shù)的一階敏感性（a）和全局敏感性（b）的指數(shù)及其排序 91
圖3.2 在6個(gè)試驗(yàn)站冬小麥參數(shù)的一階敏感性（a）和全局敏感性（b）的指數(shù)及其排序 93
圖3.3 在6個(gè)試驗(yàn)站夏玉米參數(shù)的一階敏感性（a）和全局敏感性（b）的指數(shù)及其排序 95
圖3.4 6個(gè)試驗(yàn)站在參數(shù)率定階段土壤含水量（a）、土壤鹽分濃度（b）、冬小麥的葉面積指數(shù)（c）、冬小麥的地上部生物量（d）、冬小麥產(chǎn)量（e）、夏玉米的葉面積指數(shù)（f）、夏玉米的地上部生物量（g）和夏玉米產(chǎn)量（h）的模擬值與實(shí)測(cè)值對(duì)比 99
圖3.5 6個(gè)試驗(yàn)站在參數(shù)驗(yàn)證階段土壤含水量（a）、土壤鹽分濃度（b）、冬小麥的葉面積指數(shù)（c）、冬小麥的地上部生物量（d）、冬小麥產(chǎn)量（e）、夏玉米的葉面積指數(shù)（f）、夏玉米的地上部生物量（g）和夏玉米產(chǎn)量（h）的模擬值與實(shí)測(cè)值對(duì)比 100
圖3.6 研究區(qū)內(nèi)各縣（市）（a）冬小麥（b）和夏玉米（c）的多年ping均產(chǎn)量之模擬計(jì)算值與年鑒統(tǒng)計(jì)值的對(duì)比 106
圖3.7 2002～2008年研究區(qū)內(nèi)農(nóng)田蒸散量的模擬計(jì)算值與遙感反演值的對(duì)比 108
圖3.8 1993～2012年研究區(qū)內(nèi)在冬小麥和夏玉米的生育期農(nóng)田蒸散量的動(dòng)態(tài) 108
圖3.9 1993～2012年研究區(qū)內(nèi)冬小麥和夏玉米的WP的動(dòng)態(tài) 109
圖4.1 11種限水灌溉情景下冬小麥產(chǎn)量及其與現(xiàn)狀灌溉情形相比的減少幅度在縣（市）域尺度的空間分布（a）和在研究區(qū)尺度的年際變化（b） 116
圖4.2 11種限水灌溉情景下夏玉米產(chǎn)量及其與現(xiàn)狀灌溉情形相比的減少幅度在縣（市）域尺度的空間分布（a）和在研究區(qū)尺度的年際變化（b） 117
圖4.3 11種限水灌溉情景下冬小麥生育期農(nóng)田蒸散量及其與現(xiàn)狀灌溉情形相比的減少幅度在縣（市）域尺度的空間分布（a）和在研究區(qū)尺度的年際變化（b） 119
圖4.4 11種限水灌溉情景下夏玉米生育期農(nóng)田蒸散量及其與現(xiàn)狀灌溉情形相比的減少幅度在縣（市）域尺度的空間分布（a）和在研究區(qū)尺度的年際變化（b） 121
圖4.5 11種限水灌溉情景下冬小麥的WP及其與現(xiàn)狀灌溉情形相比的減少幅度在縣（市）域尺度的空間分布（a）和在研究區(qū)尺度的年際變化（b） 123
圖4.6 11種限水灌溉情景下夏玉米的WP及其與現(xiàn)狀灌溉情形相比的減少幅度在縣（市）域尺度的空間分布（a）和在研究區(qū)尺度的年際變化（b） 124
圖4.7 模擬單元剖面下邊界分別設(shè)置為自由排水（a）和通量為零（b）的區(qū)域在現(xiàn)狀灌溉情形和不同的限水灌溉情景下冬小麥生育期水量ping衡各項(xiàng)的變化 127
圖4.8 模擬單元剖面下邊界分別設(shè)置為自由排水（a）和通量為零（b）的區(qū)域在現(xiàn)狀灌溉情形和不同的限水灌溉情景下夏玉米生育期水量ping衡各項(xiàng)的變化 128
圖4.9 分別灌水3次、2次和1次時(shí)冬小麥產(chǎn)量（a-左）、夏玉米產(chǎn)量（b-左）和輪作周年作物的產(chǎn)量（c-左）在模擬時(shí)段內(nèi)ping均值#高的限水灌溉情景的空間分布及分別灌水3次、2次和1次時(shí)冬小麥產(chǎn)量（a-右）、夏玉米產(chǎn)量（b-右）和輪作周年作物的產(chǎn)量（c-右）#高的限水灌溉情景的分布面積占模擬單元總面積的比例在模擬時(shí)段內(nèi)的年際變化 133
圖4.10 分別灌水3次、2次和1次時(shí)冬小麥的WP（a-左）、夏玉米的WP（b-左）和輪作周年作物的WP（c-左）在模擬時(shí)段內(nèi)ping均值#高的限水灌溉情景的空間分布及分別灌水3次、2次和1次時(shí)冬小麥的WP（a-右）、夏玉米的WP（b-右）和輪作周年作物的WP（c-右）#高的限水灌溉情景的分布面積占模擬單元總面積的比例在模擬時(shí)段內(nèi)的年際變化 134viii 華北ping原在限水和咸水灌溉及噴灌情景下作物水分生產(chǎn)力的模擬與深層地下水壓采量的估算
圖4.11 模擬時(shí)段內(nèi)ping均的冬小麥產(chǎn)量在14種減少幅度閾值約束下生育期農(nóng)田蒸散量#小的灌溉模式的空間分布 137
圖4.12 研究區(qū)各縣（市）域模擬時(shí)段內(nèi)ping均的冬小麥產(chǎn)量在14種減少幅度閾值約束下所優(yōu)化的灌溉模式中冬小麥的WP以及與現(xiàn)狀灌溉情形相比的產(chǎn)量、灌溉量和農(nóng)田蒸散量的變幅 138
圖4.13 模擬時(shí)段內(nèi)ping均的冬小麥產(chǎn)量在14種減少幅度閾值約束下優(yōu)化的灌溉模式與現(xiàn)狀灌溉情形相比研究區(qū)各縣（市）冬小麥產(chǎn)量變幅的空間分布 140
圖4.14 模擬時(shí)段內(nèi)ping均的冬小麥產(chǎn)量在14種減少幅度閾值約束下優(yōu)化的灌溉模式與現(xiàn)狀灌溉情形相比研究區(qū)各縣（市）冬小麥生育期灌溉量變幅的空間分布 141
圖4.15 模擬時(shí)段內(nèi)ping均的冬小麥產(chǎn)量在14種減少幅度閾值約束下優(yōu)化的灌溉模式與現(xiàn)狀灌溉情形相比研究區(qū)各縣（市）冬小麥生育期農(nóng)田蒸散量變幅的空間分布 142
圖4.16 模擬時(shí)段內(nèi)ping均的冬小麥產(chǎn)量在14種減少幅度閾值約束下優(yōu)化的灌溉模式與現(xiàn)狀灌溉情形相比研究區(qū)各縣（市）冬小麥WP變幅的空間分布 143
圖4.17 研究區(qū)的冬小麥產(chǎn)量在14種減少幅度閾值約束下所優(yōu)化的灌溉模式在冬小麥生育期減少的灌溉量和蒸散量（a）及減少的灌溉量中的深層地下水量（b） 145
圖4.18 模擬時(shí)段內(nèi)ping均的冬小麥產(chǎn)量在14種減幅閾值約束下研究區(qū)內(nèi)所涉及的水資源三級(jí)區(qū)中優(yōu)化的灌溉模式較現(xiàn)狀灌溉情形下減少的灌溉量中的深層地下水量及對(duì)深層地下水的限采貢獻(xiàn)指數(shù)（CIRE） 147
圖4.19 模擬時(shí)段內(nèi)ping均的冬小麥產(chǎn)量在14種減少幅度閾值約束下研究區(qū)內(nèi)各縣（市）中優(yōu)化的灌溉模式對(duì)深層地下水的限采貢獻(xiàn)指數(shù)（CIRE）的空間分布 148
圖5.1 1993～2012年咸水灌溉情景1（a）、情景2（b）、情景3（c）、情景4（d）和情景5（e）相較于淡水灌溉下研究區(qū)內(nèi)ping均的冬小麥、夏玉米和輪作周年作物的產(chǎn)量的變化量及變幅動(dòng)態(tài) 157
圖5.2 1993～2012年咸水灌溉情景1（a）、情景2（b）、情景3（c）、情景4（d）和情景5（e）相較于淡水灌溉下研究區(qū)內(nèi)ping均的冬小麥、夏玉米和輪作周年作物的生育期農(nóng)田蒸散量的變化量及變幅動(dòng)態(tài) 160
圖5.3 1993～2012年咸水灌溉情景1（a）、情景2（b）、情景3（c）、情景4（d）和情景5（e）相較于淡水灌溉下研究區(qū)內(nèi)ping均的冬小麥、夏玉米和輪作周年作物的WP的變化量及變幅動(dòng)態(tài) 163
圖5.4 淡水灌溉和5種咸水灌溉情景下冬小麥生育期（a）和夏玉米生育期（b）及輪作周年（c）0～200 cm土體水量ping衡各項(xiàng)在研究區(qū)于1993～2012年的ping均值及咸水灌溉情景相較于淡水灌溉情景中水量ping衡各項(xiàng)ping均值的變幅 165
圖5.5 淡水灌溉（a）和咸水灌溉情景1（b）、情景2（c）、情景3（d）、情景4（e）和情景5（f）下在研究區(qū)于1993～2012年冬小麥和夏玉米的生育期及輪作周年ping均的0～200 cm土體的鹽分ping衡分項(xiàng)和儲(chǔ)鹽指數(shù) 167
圖5.6 淡水灌溉（a）和咸水灌溉情景1（b）、情景2（c）、情景3（d）、情景4（e）和情景5（f）下在灌溉I 區(qū)且2 m模擬剖面下邊界為自由排水的區(qū)域于1993～2012年冬小麥和夏玉米的生育期及輪作周年ping均的0～200 cm土體的鹽分ping衡分項(xiàng)和儲(chǔ)鹽指數(shù) 169
圖5.7 淡水灌溉（a）和咸水灌溉情景1（b）、情景2（c）、情景3（d）、情景4（e）和情景5（f）下在灌溉II 區(qū)且15 m模擬剖面下邊界為零通量的區(qū)域于1993～2012年冬小麥和夏玉米的生育期及輪作周年ping均的0～200 cm土體的鹽分ping衡分項(xiàng)和儲(chǔ)鹽指數(shù) 170
圖5.8 淡水灌溉（a）和咸水灌溉情景1（b）、情景2（c）、情景3（d）、情景4（e）和情景5（f）下在灌溉I 區(qū)且15 m模擬剖面下邊界為零通量的區(qū)域于1993～2012年冬小麥和夏玉米的生育期及輪作周年ping均的0～200 cm土體的鹽分ping衡分項(xiàng)和儲(chǔ)鹽指數(shù) 171
圖5.9 淡水灌溉（a）和咸水灌溉情景1（b）、情景2（c）、情景3（d）、情景4（e）和情景5（f）下在灌溉III 區(qū)且15 m模擬剖面下邊界為零通量的區(qū)域于1993～2012年冬小麥和夏玉米的生育期及輪作周年ping均的0～200 cm土體的鹽分ping衡分項(xiàng)和儲(chǔ)鹽指數(shù) 173
圖5.10 1993～2012年研究區(qū)2809個(gè)模擬單元中冬小麥生育期和夏玉米生育期的降水量（a）及在淡水灌溉（b）、咸水灌溉情景1（c）、情景2（d）、情景3（e）、情景4（f）和情景5（g）下冬小麥和夏玉米的生育期及輪作周年0～200 cm土體儲(chǔ)鹽量變化的動(dòng)態(tài) 174
圖5.11 研究區(qū)內(nèi)在淡水灌溉和5種咸水灌溉情景下冬小麥（a）和夏玉米（b）的生育期及輪作周年（c）0～200 cm土體中各層土壤鹽分濃度的變化在特定范圍內(nèi)的分布比例及儲(chǔ)鹽指數(shù) 177
圖5.12 在淡水灌溉（a）和咸水灌溉情景1（b）、情景2（c）、情景3（d）、情景4（e）和情景5（f）中夏玉米生育期不同的降水量與灌溉量對(duì)0～200 cm分層土壤鹽分的影響 178
圖5.13 1993～2012年研究區(qū)在淡水灌溉（a）和咸水灌溉情景1（b）、情景2（c）、情景3（d）、情景4（e）和情景5（f）下冬小麥播前水灌溉的前一天和后一天及夏玉米播種的前一天0～40 cm土壤溶液鹽分濃度的動(dòng)態(tài) 180
圖5.14 研究區(qū)內(nèi)適宜的咸水灌溉模式的空間分布及其與咸水資源的匹配性 182
圖6.1 3個(gè)灌溉分區(qū)在各噴灌情景下冬小麥（a）和夏玉米（b）的產(chǎn)量在模擬時(shí)段內(nèi)的ping均值及其相較于現(xiàn)狀灌溉情形的變幅 191
圖6.2 冬小麥生育期的灌溉定額分別為225 mm、150 mm和75mm下的噴灌情景（S1～S6）和限水灌溉情景（L1～L10）以及預(yù)設(shè)的噴灌情景（S7～S11）與現(xiàn)狀灌溉情形相比冬小麥（a）和夏玉米（b）的產(chǎn)量的變化量在研究區(qū)內(nèi)的年尺度和模擬時(shí)段內(nèi)的柵格尺度上的分布 192
圖6.3 3個(gè)灌溉分區(qū)在各噴灌情景下冬小麥生育期（a）和夏玉米生育期（b）的農(nóng)田蒸散量在模擬時(shí)段內(nèi)的ping均值及其相較于現(xiàn)狀灌溉情形的變幅 195
圖6.4 冬小麥生育期的灌溉定額分別為225 mm、150 mm和75mm下的噴灌情景（S1～S6）和限水灌溉情景（L1～L10）以及預(yù)設(shè)的噴灌情景（S7～S11）與現(xiàn)狀灌溉情形相比冬小麥生育期（a）和夏玉米生育期（b）的農(nóng)田蒸散量的變化量在研究區(qū)內(nèi)的年尺度和模擬時(shí)段內(nèi)的柵格尺度上的分布 196
圖6.5 3個(gè)灌溉分區(qū)在各噴灌情景下冬小麥（a）和夏玉米（b）的WP在模擬時(shí)段內(nèi)的ping均值及其相較于現(xiàn)狀灌溉情形的變幅 198
圖6.6 冬小麥生育期的灌溉定額分別為225 mm、150 mm和75mm下的噴灌情景（S1～S6）和限水灌溉情景（L1～L10）以及預(yù)設(shè)的噴灌情景（S7～S11）與現(xiàn)狀灌溉情形相比冬小麥（a）和夏玉米（b）的WP的變化量在研究區(qū)內(nèi)的年尺度和模擬時(shí)段內(nèi)的柵格尺度上的分布 200
圖6.7 模擬單元剖面下邊界分別設(shè)置為自由排水（a）和通量為零（b）的區(qū)域在冬小麥不同的灌溉情景下其生育期水量ping衡各項(xiàng)的變化 202
圖6.8 模擬單元剖面下邊界分別設(shè)置為自由排水（a）和通量為零（b）的區(qū)域在冬小麥不同的灌溉情景下夏玉米生育期水量ping衡各項(xiàng)的變化 204
圖6.9 灌溉I 區(qū)（a）、II 區(qū)（b）和III 區(qū)（c）不同的灌溉情景與現(xiàn)狀灌溉情形相比在冬小麥生育期的特定降水水ping下ping均的農(nóng)民凈收益的變化 206
圖6.10 當(dāng)冬小麥生育期的灌溉定額分別為225 mm（a）、150 mm（b）和75 mm（c）時(shí)在模擬時(shí)段冬小麥生育期3種降水水ping下研究區(qū)內(nèi)17種土壤質(zhì)地剖面類型中冬小麥產(chǎn)量#高的灌溉情景 209
圖6.11 當(dāng)冬小麥生育期的灌溉定額分別為225 mm（a）、150 mm（b）和75 mm（c）時(shí)在模擬時(shí)段冬小麥生育期3種降水水ping下研究區(qū)內(nèi)17種土壤質(zhì)地剖面類型中冬小麥WP#高的灌溉情景 210
圖6.12 當(dāng)冬小麥生育期的灌溉定額分別為225 mm（a）、150 mm（b）和75 mm（c）時(shí)在模擬時(shí)段冬小麥生育期3種降水水ping下研究區(qū)內(nèi)17種土壤質(zhì)地剖面類型中農(nóng)民凈收益#高的灌溉情景 212
圖6.13 當(dāng)冬小麥生育期的灌溉定額分別為225 mm（a）、150 mm（b）和75 mm（c）時(shí)在模擬時(shí)段冬小麥生育期3種降水水ping下研究區(qū)內(nèi)17種土壤質(zhì)地剖面類型中冬小麥的市場(chǎng)價(jià)格、噴灌設(shè)備的投資和運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用、灌溉水價(jià)和勞動(dòng)日工價(jià)的變化對(duì)農(nóng)民凈收益#高的灌溉方式的影響 213
圖6.14 在研究區(qū)模擬時(shí)段內(nèi)當(dāng)冬小麥生育期的降水水ping分別為豐（a）、ping（b）和枯（c）時(shí)特定的灌溉定額減幅閾值約束下冬小麥WP#高的噴灌模式 215
圖6.15 在研究區(qū)模擬時(shí)段內(nèi)當(dāng)冬小麥生育期的降水水ping分別為豐（a）、ping（b）和枯（c）時(shí)特定的灌溉定額減幅閾值約束下冬小麥WP#高的噴灌模式與現(xiàn)狀灌溉情形相比冬小麥的WP和產(chǎn)量以及生育期的灌溉定額和農(nóng)田蒸散量的變化 217
圖6.16 在研究區(qū)模擬時(shí)段內(nèi)當(dāng)冬小麥生育期的降水水ping分別為豐、ping和枯時(shí)特定的灌溉定額減幅閾值約束下冬小麥WP#高的噴灌模式與現(xiàn)狀灌溉情形相比減少的用于灌溉的深層地下水開采量 218
表目錄
表2.1 研究區(qū)在1990年、1995年、2000年、2005年和2010年的土地利用類型構(gòu)成 33
表2.2 在研究區(qū)內(nèi)6個(gè)試驗(yàn)站概化的3層土壤的機(jī)械組成、質(zhì)地和體積密度及土壤水分運(yùn)動(dòng)與鹽分運(yùn)移的參數(shù)之敏感性分析的取值范圍 50
表2.3 作物（冬小麥和夏玉米）參數(shù)的默認(rèn)值和敏感性分析的取值范圍及其依據(jù) 51
表2.4 在研究區(qū)內(nèi)6個(gè)試驗(yàn)站用于參數(shù)率定和模型驗(yàn)證的觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)段與來(lái)源 56
表2.5 用于研究區(qū)的分布式模擬單元構(gòu)建和區(qū)域尺度模型驗(yàn)證而收集的數(shù)據(jù)信息及其來(lái)源 68
表2.6 概化的3個(gè)灌溉分區(qū)在作物生育期不同的降水超過(guò)頻率下現(xiàn)狀灌溉制度中的灌水次數(shù)和灌水時(shí)間 69
表2.7 在研究區(qū)內(nèi)設(shè)置的冬小麥生育期限水灌溉模擬情景 71
表2.8 噴灌和限水灌溉的情景下影響農(nóng)民凈收益變化的4個(gè)主要因素的取值范圍 84
表3.1 6個(gè)試驗(yàn)站的土壤含水量、土壤鹽分濃度、冬小麥的葉面積指數(shù)、冬小麥的地上部生物量、冬小麥產(chǎn)量、夏玉米的葉面積指數(shù)、夏玉米的地上部生物量和夏玉米產(chǎn)量在參數(shù)率定和驗(yàn)證階段的模擬精度 101
表3.2 在6個(gè)試驗(yàn)站率定后的土壤水分運(yùn)動(dòng)和鹽分運(yùn)移的參數(shù) 102
表3.3 在6個(gè)試驗(yàn)站對(duì)作物模塊的冬小麥參數(shù)率定和計(jì)算的結(jié)果 103
表3.4 在6個(gè)試驗(yàn)站對(duì)作物模塊的夏玉米參數(shù)率定和計(jì)算的結(jié)果 104
表3.5 研究區(qū)在現(xiàn)狀灌溉情形下冬小麥和夏玉米的模擬計(jì)算產(chǎn)量與年鑒統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量之對(duì)比的統(tǒng)計(jì)指標(biāo) 105
表4.1 3個(gè)灌溉分區(qū)在現(xiàn)狀灌溉和不同的限水灌溉情景下冬小麥的產(chǎn)量、生育期農(nóng)田蒸散量、WP及其相較于現(xiàn)狀灌溉情形下的變幅 114
表4.2 3個(gè)灌溉分區(qū)在現(xiàn)狀灌溉和不同的限水灌溉情景下夏玉米xiv 華北ping原在限水和咸水灌溉及噴灌情景下作物水分生產(chǎn)力的模擬與深層地下水壓采量的估算的產(chǎn)量、生育期農(nóng)田蒸散量、WP及其相較于現(xiàn)狀灌溉情形下的變幅 115
表4.3 在滄州地區(qū)和衡水地區(qū)冬小麥的優(yōu)化灌溉模式與現(xiàn)狀灌溉情形下相比模擬時(shí)段內(nèi)ping均減少的冬小麥生育期的農(nóng)田蒸散量和灌溉量及減少的灌溉量中的地下水量和深層地下水量 147
表5.1 3個(gè)灌溉分區(qū)在淡水灌溉和5種咸水灌溉情景下冬小麥、夏玉米和輪作周年作物的產(chǎn)量及其相較于淡水灌溉情景下的變幅 156
表5.2 3個(gè)灌溉分區(qū)在淡水灌溉和5種咸水灌溉情景下冬小麥、夏玉米和輪作周年作物的生育期農(nóng)田蒸散量及其相較于淡水灌溉情景下的變幅 159
表5.3 3個(gè)灌溉分區(qū)在淡水灌溉和5種咸水灌溉情景下冬小麥、夏玉米和輪作周年作物的WP及其相較于淡水灌溉情景下的變幅 162
附表1 在研究區(qū)各縣（市）優(yōu)化的冬小麥生育期限水灌溉模式相較于現(xiàn)狀灌溉情形下的產(chǎn)量、生育期農(nóng)田蒸散量、水分生產(chǎn)力、灌溉定額的變化量和變幅及削減的深層地下水開采量 250
附表2 在研究區(qū)各縣（市）優(yōu)化的冬小麥生育期內(nèi)咸水灌溉模式所允許的#大礦化度的分布比例和淺層地下水礦化度的分布比例及模擬時(shí)段ping均的冬小麥生育期內(nèi)灌溉所需的咸水資源量和淺層咸水可開采資源量與灌溉所需的咸水資源量之差值 276
附表3 在研究區(qū)各縣（市）優(yōu)化的冬小麥生育期噴灌模式相較于現(xiàn)狀灌溉情形下的產(chǎn)量、生育期農(nóng)田蒸散量、水分生產(chǎn)力、灌溉定額的變化量和變幅及削減的深層地下水開采量 294