新疆伊犁河谷地区地处我国西北地区,该地区蒸发强烈,降雨稀少,地下水重要的补给水源来自灌溉水,而包气带是灌溉水进入地下水的重要通道,所以研究灌溉条件下包气带中的水分运移规律以及地下水补给规律,对新疆伊犁河谷地区地下水资源的合理开发与利用有着重要意义。针对上述问题,本文将野外农田灌溉试验与数值模拟相结合,运用HYDRUS-2d建立了二维饱和-非饱和带水分运移数值模型,研究不同灌溉定额以及岩性结构条件下灌溉水在包气带中的水分运移以及地下水补给规律,取得以下认识与成果:(1)基于原位农田灌溉实测数据表明,在试验周期内,包气带岩性控制着灌溉水在包气带中的运移规律。在相同的灌溉量条件下,岩性为细沙的均质结构比上粗下细岩性结构以及多层岩性结构更有利于灌溉水的入渗,上粗下细岩性结构次之,多层岩性结构最不有利于灌溉水进行入渗补给。(2)通过原位试验实测数据,利用HYDRUS-2d建立了二维饱和与非饱和水分运移模型,并以灌溉补给系数为研究对象,对水力参数敏感性进行了研究,结果表明:当包气带岩性为均质结构时,?s和n共同影响着灌溉补给系数。当包气带岩性处于上粗下细的结构时,?s对灌溉补给系数影响最大,即表明?s最为敏感,而且细颗粒?s相对于其他水力参数的耦合程度最大。(3)通过构建的二维饱和与非饱和水分数值模型,研究得出在上粗下细岩性结构条件下,水分侧向运移的距离要大于均质岩性结构与多层岩性结构水分侧向运移距离。上粗下细岩性结构水分侧向运移距离为300cm左右;多层岩性结构水分侧向运移距离为200cm左右;在均质岩性结构条件下,水分侧向运移距离为70cm左右。(4)同一岩性结构条件下,灌溉水在包气带的运移规律主要受控于灌溉定额。当岩性结构为均质细沙岩层时,灌水定额小于0.05m~3/m~2时,灌溉水无法有效的补给地下水。随着灌溉定额的增加,灌溉补给地下水的滞后时间也随着减少。当灌溉定额由0.1m~3/m~2增加到0.2m~3/m~2时,灌溉水补给地下水的滞后时间也由300天变为180天,灌溉补给系数从0.03增加到0.38。(5)灌溉水在包气带中的运移规律,不仅受到灌溉量的影响,而且受到包气带岩性的影响。当灌溉定额从0.05m~3/m~2上升到0.2m~3/m~2时,灌水始终无法穿透多层岩性结构,这主要是因为上部的粉质黏土层厚为140cm,而且该层岩性颗粒比较细,持水能力比较强。因此,导致灌溉水富集在剖面100cm以上,无法对地下水,形成有效的补给。而对于上粗下细岩性结构来说,由于上部岩性颗粒粗,导水性能比较强,因此,随着灌溉定额从依次变为0.1m~3/m~2、0.15m~3/m~2以及0.2m~3/m~2时,灌溉水补给地下水的滞后时间依次变为75天、43天以及25天,灌溉补给系数依次为0.07、0.21以及0.36。