紫鹊界古梯田地下灌溉水源调蓄特性研究项目
湖南省水利厅 时间：2018-04-13
成果名称：紫鹊界古梯田地下灌溉水源调蓄特性研究项目
任务来源：湖南省水利科技计划项目
计划编号：湘水科计〔2015〕13-33
该项成果依托紫鹊界古梯田地下灌溉水源调蓄特性研究项目，针对紫鹊界梯田灌溉系统及整个生态系统的水源的来源、储存形式、供给方式及运移转化规律等问题，通过对古梯田水文、地质、气象及地下水位的实验观测资料深入研究，及对复杂水环境下区域地表水与地下水运移转化规律研究，首次发现并提出了古梯田“等坡位地下蓄水库”概念，解开了古梯田原生态自流灌溉水源之谜；水文学理论将地下水出流过程以线性水库原理来描述，并据此建立了一套地下水出流过程计算方法和公式，研究发现该理论不能准确描述（或真实反映）紫鹊界梯田地下水出流过程。为此，我们提出了古梯田地下蓄水库非线性调蓄理论，并据此推导出基于非线性调蓄理论的地下蓄水库出流过程计算公式；构建了古梯田等坡位地下蓄水库补给~调蓄~排泄与灌溉水（供、需、耗、排）耦合关系模型、古梯田原生态自流灌溉水循环平衡计算模型，建立了古梯田原生态灌溉水（供、需、耗、排）平衡计算理论和方法。运用长期水文气象资料及地下水位观测资料，对古梯田做了长达46年的原生态灌溉水（供、需、耗、排）仿真模拟计算，计算结果与古梯田实际情况高度吻合，进一步验证了古梯田原生态灌溉水平衡计算理论和方法的正确性、通用性和实用性，深刻揭示了紫鹊界梯田地下灌溉水源调蓄特性。这一成果开创了古梯田灌溉水平衡计算的新模式，为高山梯田地下水资源保护提供了理论支撑。
成果关键技术和主要创新点：
（1）自主研发了一套地下水位智能自动观测设备，实现古梯田区域不同高程地下水位实时在线观测。
（2）首次提出“等坡位地下蓄水库”概念，发现并提出了地下蓄水库非线性调蓄理论、推导出地下蓄水库非线性调蓄后的出流过程计算公式。
（3）构建了古梯田等坡位地下蓄水库补给~调蓄~排泄与灌溉水（供、需、耗、排）耦合关系模型、古梯田原生态自流灌溉水循环平衡计算模型，建立了古梯田原生态灌溉水（供、需、耗、排）平衡计算理论和方法，通过长系列仿真模拟计算，验证了该理论的正确性、通用性和实用性。
推广应用及效果情况：应用地下水位智能在线观测系统，在紫鹊界区域建立了一套地下水位实时监测系统，实现了无人值守、自动观测。该系统一方面从跟本上解决了紫鹊界古梯田地下水位人工观测的缺陷，极大地减低了观测成本、提高了观测成果的质量；另一方面帮助紫鹊界管理部门实现了对古梯田生命之源--等坡位地下蓄水库水位进行持续有效监测，为有效保护古梯田地下水资源提供了强有力的科技支撑。与此同时，该设备也可广泛应用于我省地下水资源超采地区、地下水过分流失而导致地质灾害区域（地陷、天坑）的地下水位实时监测，为贯彻落实最严格水资源管理提供科技支撑。地下蓄水库调蓄特性研究成果已经应用与紫鹊界梯田水土流失治理规划、水利风景区建设等项目。
主要完成单位：湖南省水利水电科学研究院
主要完成人员：李桂元 郭文娟 胡春艳 瞿卫华 罗利顺 盛东 刘思妍 何怀光
单位地址：长沙市雨花区韶山北路370号 邮政编码：410007
联系人： 胡春艳 联系电话：13787204961
传真： 073185486127 电子邮箱：45542306@qq.com
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