泾惠渠灌区位于陕西省关中平原中部,是北方平原典型的渠井结合灌区。灌区河源来水虽总量有余,但年内分布极不均匀,且水库调蓄能力很低。近年来由于灌区渠系及田间节水改造工程等节水措施的实施,使渠系渗漏补给量与灌溉入渗补给量大大减少,导致灌区地下水补排失调,出现了区域地下水位下降、水土环境恶化等现象。因此,研究渠井结合灌区合理的渠井用水比例及适宜的渠系节水水平,对灌区水资源管理及节水改造工程的实施具有重要意义。本文以陕西省泾惠渠灌区为研究区,依据灌区历年地下水动态观测资料,采用GIS技术及回归分析,分析了灌区地下水位动态变化规律及其驱动因素;基于地下水均衡原理,进行了地下水补给量、排泄量及均衡量的计算;建立了基于支持向量机回归的地下水位模拟模型,探寻不同水文年适宜的渠井用水比例;构建了灌区地下水三维数值模拟模型,利用FEFLOW数值模拟软件,模拟灌区地下水位对不同渠系节水情景的响应,探寻地下水补排平衡下的适宜渠系水利用系数,为灌区水资源管理及渠道防渗控制标准的确定提供科学依据。获得以下主要结论:(1)对灌区地下水位的变化规律及其影响因素进行了分析,灌区地下水位受降水量的影响较大,在年内总体呈现先下降后回升的趋势,除2011年外,2012、2013年的年末水位不能恢复到年初值;灌区地下水位的下降是由于降水入渗补给量和灌溉入渗补给量的逐年减少引起,而灌区降水量的下降趋势中,夏季降水量的减少占主要影响,同时地下水开采量的下降趋势没有灌溉引水量的下降趋势显著,导致地下水补排失衡。(2)以泾惠渠灌区六个行政分区为地下水均衡计算单元,采用水均衡原理分别计算各单元及灌区总的补给量、排泄量及均衡量;补给量包括降水入渗补给量、渠系水渗漏量、灌溉水入渗补给量、地下水开采回归量、侧向补给量;排泄量包括地下水总开采量、蒸发量及侧向排泄量。计算结果表明,2011年、2012年灌区总均衡量分别为-1342万m3、-2585万m3,计算结果与灌区实际地下水位动态变化特征基本一致。(3)以降水量、渠首灌溉引水量、地下水灌溉开采量、潜在蒸发(ET0)、上年平均地下水位为输入,本年平均地下水位为输出,建立了基于支持向量机回归的灌区地下水位模拟模型。模型率定期和验证期的均方根误差(RMSE)分别为0.003m和0.010m,相关系数(R)分别为0.995和0.987,拟合效果较好;应用支持向量机回归模型对泾惠渠灌区不同水文年不同渠井用水比例下的17种情景的地下水位进行模拟,以丰、平、枯水年地下水位变幅之和最小为模拟目标,探寻灌区适宜的渠井用水比例,结果表明灌区合理的渠井用水比例丰水年为1.45~2.38,平水年1.67~1.91,枯水年1.50~2.00。(4)在构建了灌区水文地质概念模型及数学模型的基础上,应用FEFLOW软件建立灌区三维地下水数值模拟模型,模型检验结果表明80%观测井的水位误差在1m之内;考虑干支渠水有效利用系数、斗口以下灌溉水有效利用系数以及综合净灌溉定额,设置了11种渠系节水情景,对不同渠系节水情景的地下水位动态响应进行了模拟分析。结果表明地下水对斗口以下灌溉水有效利用系数的响应最大,其次是灌溉定额和干支渠水有效利用系数;情景11为最优渠系节水情景,即灌区适宜的干支渠水有效利用系数为0.71,斗口以下灌溉水有效利用系数为0.90。在渠道防渗衬砌工程中应优先考虑提高斗口以下灌溉水有效利用系数,对地下水的涵养有积极作用。