本书是运用土壤和水评价工具(Soil and Water Assessment ToolSWAT)这一分布式水文模型对海河流域的河北省太行山山前平原在冬小麦夏玉米一年两熟种植制度下开展农业水文模拟研究的学术专著，针对该区域由于浅层地下水多年超采所导致的含水层面临疏干的严峻情势，就冬小麦的现状灌溉制度和限水灌溉方案及休耕模式下浅层地下水与作物产量的时空变化特征开展了情景模拟与分析，定量化地探讨了现状灌溉下浅层地下水利用的可持续性、限水灌溉下浅层地下水涵养与粮食生产之间的权衡和季节性休耕下“水一粮食一能源”的关联性，此外，还基于浅层地下水采补平衡且冬小麦减产最少分别进行了灌溉模式和休耕模式在县(市)域尺度上的优化，并评估了相应的浅层地下水压采量与冬小麦减产量。研究结果可为该井灌平原当前所需的兼顾冬小麦适度生产与浅层地下水限制开采提供科学决策和管理的参考依据。
本书可供水利和农业等学科相关领域的科技工作者和研究生及有关管理部门的人员参考。

任理，1959年6月生于北京，工学博士，中国农业大学资源与环境学院土壤和水科学系教授，博士生导师。曾受聘：中国科学院地理科学与资源研究所客座研究员（2002—2005年）；中国科学院计算数学与科学工程计算研究所科学与工程计算国家重点实验室客座研究员（2002—2004年）；中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室水文水资源研究方向客座研究员（2004—2007年）。曾受邀担任：中国土壤学会土壤物理专业委员会副主任；国家自然科学基金委员会地球科学部与中国地质调查局水文地质环境地质部“中国地下水科学战略研究小组”成员。现受邀担任：中国水利学会水资源专业委员会委员；中国地质学会环境地质专业委员会委员；中国地质学会水文地质专业委员会委员；中国自然资源学会水资源专业委员会委员。目前受聘兼任：南方科技大学环境科学与工程学院访问教授；中国科学院农业水资源重点实验室客座研究员。多年担任《水利学报》和《水文地质工程地质》编委。研究领域：土壤物理学、农业水文学。近年来的主要研究方向：农业水土资源环境可持续利用的模拟与评估。为本科生和研究生讲授的课程有：地下水流数值模拟、土壤水动力学、土壤物理、土壤溶质运移。具体指导并获得学位的硕士生29名、博士生17名。此外，独立指导已于2006年出站的印度博士后1名。曾获：中国农业大学本科教学优秀奖励（1998年）；中国农业大学优秀硕士论文指导教师（2002年）；中国农业大学优秀博士论文指导教师（2004年和2006年）。所指导的博士学位论文曾入选“全国优秀博士学位论文提名论文”（2008年）。在国内外学术期刊上发表论文近100篇，出版学术专著1部。

第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 研究进展概述
1.2.1 分布式水文模型SWAT 的相关应用研究进展概述
1.2.2 限水灌溉和农田休耕的相关应用研究进展概述
1.2.3 小结
1.3 研究目标和研究内容与技术路线
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容与技术路线
第2章 材料与方法
2.1 研究区概况
2.1.1 行政区划
2.1.2 农业气候
2.1.3 耕地资源与利用
2.1.4 水文水资源
2.2 SWAT模型
2.2.1 SWAT模型地下水模块的改进
2.2.2 SWAT模型地下水模块参数的初始化
2.2.3 SWAT模型的输入与构建
2.2.4 参数率定与模型验证方法
2.3 限水灌溉模式的情景设置及优化方法
2.3.1 基于模拟试验的限水灌溉模式的情景设置思路
2.3.2 限水灌溉模式的优化方法
2.4 休耕模式的情景设置和“水-粮食-能源”关联性的评估指标及优化方法
2.4.1 休耕模式的情景设置思路
2.4.2 休耕模式下“水-粮食-能源”关联性的评估指标
2.4.3 休耕模式的优化方法
第3章 参数的率定与模型的验证
3.1 地下水模块参数的率定结果
3.2 以浅层地下水埋深为目标的率定和验证结果
3.3 浅层地下水均衡的验证结果
3.4 农田蒸散和作物产量的验证结果
3.5 小结
第4章 现状灌溉情景的模拟分析与评估
4.1 浅层地下水的时间变化特征
4.1.1 浅层地下水埋深的时间变化特征
4.1.2 浅层含水层储水量的时间变化特征
4.2 浅层地下水的空间变化特征
4.2.1 浅层地下水埋深的空间变化特征
4.2.2 浅层含水层储水量的空间变化特征
4.3 浅层地下水资源利用的可持续性
4.4 小结
第5章 限水灌溉情景的模拟分析与评估
5.1 模拟试验结果
5.1.1 冬小麦优先灌溉的生育阶段排序
5.1.2 冬小麦生育期不同灌水次数下的模拟试验结果
5.2 模拟情景分析
5.2.1 浅层含水层储水量和浅层地下水埋深
5.2.2 土壤水均衡和水管理响应指标
5.2.3 作物产量和作物水分生产力
5.2.4 浅层地下水压采与农田节水的效应
5.3 冬小麦生育期灌溉模式的优化
5.3.1 考虑浅层地下水位基本保持平稳下优化的灌溉模式
5.3.2 考虑冬小麦可容许减产幅度下优化的灌溉模式
5.4 浅层地下水涵养与作物生产的权衡
5.5 小结
第6章 休耕情景的模拟分析与评估
6.1 休耕模式的情景设置
6.2 休耕模式的情景模拟与分析
6.2.1 浅层含水层储水量动态和浅层地下水位变化
6.2.2 土壤水均衡
6.2.3 作物产量
6.3 不同休耕模式下“水-粮食-能源”的关联性
6.4 考虑“水-粮食-能源”关联性的休耕模式优化
6.5 小结
第7章 结论与讨论
7.1 主要结论
7.2 讨论
7.2.1 研究工作的特色
7.2.2 研究工作的局限性
参考文献
附录
致谢