基于多元指示克立格的地下水埋深与矿化度空间协同变异分析

针对内蒙古河套灌区解放闸灌域土壤盐渍化防治问题,以解放闸灌域作为研究区域,应用地质统计学方法——指示多元克立格法分析研究区地下水埋深与矿化度协同和表层土壤盐分空间分布规律,并给出地下水埋深与土壤盐分满足一定阈值条件的概率分布图。结果表明:地下水埋深小于2.5m且矿化度大于2~2.5g/L时,土壤发生轻度盐渍化的风险较高;当地下水埋深小于2m且矿化度大于2.5~3g/L时,土壤发生中度盐渍化的风险较高。     

基于权马尔科夫链模型的河套灌区上中下游地下水埋深预测研究

以拓展和深化区域地下水埋深预测研究为目的,运用随机理论,建立了基于加权马尔科夫链的地下水埋深预测模型,预测内蒙古河套灌区上中下游在未来时段内地下水埋深所处区间值。结果表明：节水改造后灌区中游区的地下水埋深更多的时候处于［2.380, 2.742)区间,下游区的地下水埋深更多的时候处于［2.218, 2.506)区间,这两个区间的数值都低于内蒙古河套灌区的临界地下水埋深2.0 m,在未来的一段时间河套灌区中下游的盐渍化有望进一步减轻。而上游区的地下水埋深更多的时候处于［1.227, 1.727)区间,此区间的数值高于内蒙古河套灌区的临界地下水埋深2.0 m,在未来的时间河套灌区上游是控制地下水埋深的重点区域。     

节水改造对沈乌灌域不同地貌浅层地下水埋深的影响

为了揭示节水改造对区域地下水埋深的影响,以沈乌灌域44眼地下水观测井资料为基础,研究节水改造下地下水动态演变趋势。结果表明：整个灌域地下水埋深受灌溉影响明显,夏灌和秋浇后整个灌域地下水埋深都有上升趋势,秋浇后灌域大部分地区地下水埋深处于最浅值,有一定的周期性变化规律,但灌域中心地区存在深埋区,对于地下水资源要加强管控;节水改造后,各渠系下游耕地区平均埋深降幅（12.46%）大于上游耕地区平均埋深降幅（7.13%）,最大埋深平均降幅（16.54%）大于最小埋深平均降幅（15.78%）;荒地区、湖泊旁地区和林地区的地下水平均埋深分别下降0.33、0.24 m和0.36 m。研究表明,节水改造对耕地区、荒地区、湖泊旁和林地区影响较明显,对盐碱区和渠道旁地区影响较微弱。     

考虑土壤水平衡的灌区水资源优化配置研究

针对内蒙古河套灌区解放闸灌域地下水埋深较浅且矿化度高及黄河水量逐年减少等因素导致的农业用水严重短缺问题,本研究以解放闸灌域玉米为研究对象,耦合Jensen模型与土壤水平衡模型构建灌区尺度灌溉水资源优化配置模型,对不同的地下水埋深及土壤含水量情景下水资源优化配置方案进行研究,并利用Lingo软件编程求解模型。结果表明:当地下水埋深为2.5m时,引黄水量为3.85×10~8 m~3,可以达到5.55×10~8元的净经济效益;而土壤水含量为0.12～0.16时,净经济效益为[5.41,5.67]×108元。优化结果验证了模型在当地可行,并针对河套灌区解放闸灌域的不同土壤含水量与地下水埋深情景分别提供14种配水方案。     

盐渍化灌区水盐田间尺度时空分布及关联分析

【目的】分析干旱盐渍化灌区非饱和-饱和带水盐的时空分布特征及其内部关联度,为内蒙古河套灌区盐渍化防治提供理论依据。【方法】运用经典统计学和地质统计学方法,分析了内蒙古河套灌区隆胜试验示范区作物播种前、生育期、收割后土壤水盐的时空变异特征,并利用灰色关联分析对不同地下水埋深条件下的土壤含水量、土壤含盐量、地下水埋深和地下水矿化度进行了交叉综合排序。【结果】内蒙古河套灌区隆胜试验示范区在播种前、生育期、收割后的土壤含水量和地下水埋深均呈中度偏弱变异性,而表层(0~40cm)土壤含盐量和地下水矿化度均呈中度偏强变异性。表层土壤含水量、含盐量均表现出北高南低的空间分布趋势,地下水埋深呈北浅南深趋势,地下水矿化度分布为西北高东南低。对不同地下水埋深条件下的水盐因子进行关联度分析发现,当地下水埋深年均值为1.5m时,对地下水埋深关联度最大的因子为土壤含水量(关联度为0.726 1),土壤含水量、土壤含盐量和地下水矿化度均以地下水埋深为最大关联因子(关联度依次为0.724 0,0.683 2,0.643 2);在地下水埋深年均值为2.0m条件下,各因素间灰色关联度达到相对平衡状态;当地下水埋深年均值为2.5m时,土壤含盐量与土壤含水量、地下水埋深与地下水矿化度互为关联度最大的因子。【结论】建议采取合理措施降低研究区北部地下水埋深,防止区域土壤盐渍化加剧。     

陕西交口灌区地下水防铬砷污染安全埋深的探讨

在提出关于“地下水防污安全埋深”定义的基础上,以陕西交口抽渭灌区为例,将灌区灌溉水、土壤层和地下水视为水-土-水系统进行了整体研究,并把理论研究成果与灌区的实际状况相结合,从铬和砷在土壤中迁移转化及其净化的机理出发,通过选择耕作层下渗水量的水流运动模型、铬和砷在耕作层及包气带土壤层迁移转化的模型,根据灌区的实际勘察和野外试验结果确定了不同模型的相关参数,分别以灌溉水的实测浓度及拟设的其他不同浓度进行了耦合计算。结果表明,在黄土灌区,当灌溉水中铬和砷浓度不大于10.0m g·L-1的情况下,防止地下水铬和砷污染的安全埋深分别为不小于5.0m和1.5m,为灌区制定防止水土资源污染的有效措施提供了依据。     

气温上升对河套义长灌域土壤盐分含量的影响

本研究采用1955年至今的气象资料和1993年至今的水文和土壤盐分定位观测数据,研究气候变化对河套灌区土壤全盐和灌溉水量的影响.结果表明:1)近18年来,河套灌区(义长灌域)土壤全盐质量分数与年平均温度呈一定相关性,且有明显的增加趋势.2)巴177、巴233和巴300观测井土壤全盐分别增加了0.011、0.111和0.048 g/kg;当温度增加0.5～3.0℃时(未来10～60年间),淋洗土壤增加盐分所需的灌水量为682.16～2 171.20m3/hm2.3)河套引黄灌区淋洗由于温度升高0.5～3.0℃引起土壤盐分增加所需的灌水量为3.92～12.46亿m3.4)根据测算结果,义长灌域引水量(1 044.43 m3/hm2)已接近993.02 m3/hm2.     

抚仙湖流域典型农田区地下水硝态氮污染及其影响因素

对抚仙湖流域典型农田区地下水NO3——N含量进行了近一年的连续测定,探讨了该农田区浅层地下水NO3——N污染状况及影响因素.数据分析表明,雨季地下水NO3——N污染较为严重,旱季相对较轻,雨季前的灌溉对地下水中NO3——N浓度影响显著.稻田地下水NO3——N浓度明显高于烟草田,尤其是砂质稻田,最高浓度达12.55 mg·L-1.施用烟草专用复合肥的烟草田和采用少量多次液态施肥的豌豆田,地下水中NO3——N浓度都比较低.适量施用有机肥的砂田地下水中NO3——N平均浓度最低,在0.02～2.00mg·L-1范围内变化.观测数据还显示,研究区地下水NO3——N浓度与地下水位埋深之间没有明显的相关性.     

淮北平原浅层地下水动态研究

[目的]研究近年淮北平原浅层地下水空间动态变化特征。[方法]参照美国地质调查局于2002年在美国宾夕法尼亚的基于数理统计学方法的地下水动态预警研究方案,利用1975~2008年淮北地区71个站点逐月地下水动态资料,研究地下水埋深的年内、年际及空间动态变化特征。[结果]淮北平原浅层地下水多年平均埋深从南部的1 m向北部的3 m逐渐增大,1990年之前地下水年均埋深较浅、变幅较小,1990年以后地下水埋深变幅加大,埋深加深,但2003~2008年埋深又趋向变浅。北部砀山县、萧县、亳州市地下水埋深较深,南部颍上县、凤台县、五河县、阜阳市地下水埋深较浅。[结论]为淮北平原农业发展提供了基础数据。     

青海省典型灌区农田灌溉对地下水动态变化的影响

灌区地下水位在自然和人为因素影响下,经常处于变化之中,但在灌溉期间主要受灌溉水下渗补给影响.该研究在大峡渠灌区试验地块内建设5眼地下水观测井,开展农田灌溉水下渗对地下水动态变化影响试验.结果表明,春灌期和苗灌期灌区典型地块地下水阶段性动态变化规律与灌区所处的湟水河谷地I级阶地水文地质情况一致.从整体来看,支渠的行水形成了线补效应.距离支渠最近的1号、2号观测井接受了更多的补给,水位最高,3号井次之,4号、5号井接受的补给最少,水位最低.春灌期观测井地下水位变化幅度显著高于苗灌期,这主要由春灌期引水量与退水量差值显著大于苗灌期所致.     

亚热带小流域浅层地下水不同形态氮含量的时空变异特征

为了定量研究流域尺度上氮素(N)形态的时空变异特征,以湖南省长沙县亚热带湘江源头小流域(134.4 km~2)为研究对象,2011年(1—12月)定位观测了小流域菜地、茶园、旱地、林地、两季稻田和一季稻田6种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)浓度的动态变化,运用空间分析技术分析了各观测指标的时空变异特征。结果表明:研究区浅层地下水NH_4~+-N、NO_3~--N和TN均具有强烈的空间自相关性(块金系数分别为0.76%、8.50%、4.41%),结构变异占主导地位,变程分别为540、580、570 m。小流域浅层地下水TN、NH_4~+-N和NO_3~--N月均浓度变化趋势不尽相同,TN和NO_3~--N月均浓度的动态变化相对比较平缓,而NH_4~+-N的变幅较大,TN和NH_4~+-N的峰值出现在2011年7月,NO_3~--N无明显高峰;TN、NO_3~--N和NH_4~+-N的平均浓度分别为2.97、1.12 mg N·L~(-1)和1.32 mg N·L~(-1)。研究区浅层地下水N的浓度分布特征与土地利用类型关系密切,茶园、稻田为浅层地下水N分布高浓度区,且茶园地下水N浓度最高,林地为N分布低浓度区。     

基于模型的上海郊区地下水氮素非点源污染特征研究

农业非点源污染是造成上海郊区地下水污染的主要因素,定量分析预测农业生产过程氮素的迁移转化规律是有效控制地下水污染的重要环节。以上海市浦东新区新场镇果园村的桃园为研究对象,借助生物地球化学过程模型(DNDC)和长期水文影响评价模型(L-THIA),基于连续观测数据,详细分析了农业生产过程中氮素造成的非点源污染,特别是对周边地表、地下水的影响。结果表明,地表水总氮均值达6.34mg·L-1,远劣于地表水Ⅴ类标准(≤2.0mg·L-1);地下水中总氮均值达16.85mg·L-1,远劣于地表水Ⅴ类标准(≤2.0mg·L-1)。约有20%采样点硝态氮含量属于地下水Ⅴ类(>30mg·L-1)。野外检测数据表明,该区地表水、地下水污染均严重超标,不宜饮用。模型分析显示,水体污染源主要来自桃园生产中施用的肥料,其中就模拟结果的数值可以得出,大约年农田氮输入量的1.7%通过土壤径流进入地表水,约3.5%经过土壤渗漏进入地下水,实测地下水中氮含量占桃园总氮输入量的5.8%。因此,合理调整施肥措施和施肥结构是减少土壤-水体中氮素污染的有效途径。     

山东省地下水硝酸盐含量状况及影响因素研究

国内外大量研究表明,地下水硝酸盐污染已成为普遍问题.为了摸清山东省地下水硝酸盐污染状况,通过调查取样分析,对本省地下水硝酸盐含量状况及其影响因素进行了研究.结果表明,山东省地下水NO-3-N含量总体较低,平均为7.4mg·L-1,仅有2%的地下水超过了我国地下水质量标准(GB/T14848-1993).地区之间地下水硝酸盐含量有很大的差异,其中临沂市NO-3-N含量最高.达10.6 mg·L-1.受降雨影响,雨季后地下水硝酸盐含量下降.农田利用类型对地下水硝酸盐含量影响较大,在粮田、设施菜地、露天菜地、果园4种类型中,设施菜地影响最大,NO-3-N达到13.1 mg·L-1,其次为果园.随着埋藏深度的增加,NO-3-N含量呈先升后降的趋势,最大平均值出现在埋深20～50m的地下水中,达8.5mg·L-1.     

青海省典型灌区农田灌溉对地下水动态变化的影响（英文）

灌区地下水位在自然和人为因素影响下,经常处于变化之中,但在灌溉期间主要受灌溉水下渗补给影响。该研究在大峡渠灌区试验地块内建设5眼地下水观测井,开展农田灌溉水下渗对地下水动态变化影响试验。结果表明,春灌期和苗灌期灌区典型地块地下水阶段性动态变化规律与灌区所处的湟水河谷地Ⅰ级阶地水文地质情况一致。从整体来看,支渠的行水形成了线补效应。距离支渠最近的1号、2号观测井接受了更多的补给,水位最高,3号井次之,4号、5号井接受的补给最少,水位最低。春灌期观测井地下水位变化幅度显著高于苗灌期,这主要由春灌期引水量与退水量差值显著大于苗灌期所致。     

黄河三角洲盐碱地改良对冬春地下水盐运动的影响

目的是研究黄河三角洲滨海盐碱地土地经过整理改良对冬春地下水盐运动的影响,为该地区盐碱地土壤改良提供参考。方法:以山东省东营市垦利区盐碱地土地整理改良区域为研究对象,该区域已完成土地整理改良,并铺设排盐暗管,暗管平均铺设深度为1 m,密度根据土壤质地设置,8～20 m不等。本研究设置地下水观测井7口,土地整理改良试验区域内设置4口,试验区域外对照3口。在冬季枯水期(2020年12月)和春季土壤返盐期(2021年3月)2次调查地下水埋深,检测地下水矿化度情况。结果:土地整理改良后地下水埋深和矿化度在冬季枯水期与试验区外对照无差异,在春季土壤返盐期,试验区的地下水埋深普遍大于对照组,矿化度差异不大。结论:对黄河三角洲盐碱地土地整理改良,结合暗管排盐,可以有效控制地下水埋深,防止土壤盐渍化反复,保障盐碱地土壤的改良效果。     

宁夏引黄灌区土壤盐渍化现状与地下水动态调控

综述了宁夏引黄灌区盐渍化土壤分布现状,讨论了土壤盐溃化与地下水临界深度的关系,确定了灌区地下水动态临界深度：解冻始-春灌始2．0-2．5m、春灌期1．5-2．0m、夏灌期1．2-1．5m、夏灌末-冬灌始2．5-3．0m、冬灌始-解冻始1．3～1．5m。提出进一步加强地下水埋深调控,完善灌排体系与防渗措施防治土壤盐渍化。     

基于多尺度熵区域地下水资源系统复杂性测度

以黑龙江省农垦总局红兴隆管理局为例,运用多尺度熵(MSE)测度该地区12个测站12年(2000~2011年)逐月地下水埋深序列复杂性特征,分析当地气候因素和人类活动对地下水埋深影响。结果表明,江川、597、852、宝山农场逐月地下水埋深序列复杂性等级为Ⅰ级,说明这四个农场地下水埋深可预测性最低。友谊、红旗岭、饶河、291、北兴、曙光、双鸭山七个农场地下水埋深序列复杂性等级为Ⅱ级,说明这七个农场地下水埋深预测难度中等。853农场地下水埋深序列复杂性等级为Ⅲ级,表明其地下水埋深可预测性最高。通过分析降水和水田种植面积比例与地下水埋深间关系,可知二者对地下水资源系统复杂动态变化有重要影响。研究成果揭示区域地下水埋深序列复杂性空间分布特征,识别可能影响因素,为相关领域复杂性测度研究提供参考。     

密云水库上游流域地下水中氮素污染特征及影响因素

为分析密云水库上游流域地下水中氮素的污染情况,于2014年7月和2015年1月进行了地下水样品的采集,应用域法和地质统计学方法等多元统计方法识别流域地下水中不同形态氮的时空分布特征,并解析土地利用类型、地下水埋深以及地表水对地下水中氮素的影响。结果表明:区域地下水的氮素污染不容乐观,29.73%的样品中硝态氮含量超标(10 mg·L-1≤NO_3~-≤20mg·L~(-1)),27.03%的样品出现严重超标(NO_3~--N≥20 mg·L~(-1))。从空间来看,地下水氮素具有空间自相关性,其中氨氮空间变异的随机性较大,硝态氮最小,硝态氮的污染主要发生在城镇人口密集区域;从时间来看,硝态氮污染呈逐年升高趋势,硝态氮的超标样品百分比从2008年的2.30%增长为2015年的25.71%,且年内变化表现为丰水期高于枯水期。各种土地利用类型中,城镇的氮污染最严重;硝态氮、亚硝态氮的含量随地下水埋深增加呈减小趋势;地下水氮污染浓度与流向有一定的联系,从上游至下游呈升高的趋势。     

广东稻田氮素径流流失特征

2008—2012年间,对分布于粤中、粤北和粤西的增城、清远和高州三个稻田试验点进行了连续5年的径流养分定点监测试验,研究当地农户常规施肥模式下稻田氮素养分的径流流失特征及其潜在环境风险。径流监测结果表明,三个试验点的稻田径流事件主要发生在早稻季节。增城、清远和高州试验点施肥处理铵态氮浓度分别为0.05~25.05、0.02~19.83 mg·L-1和0.02~55.4 mg·L-1,总氮浓度分别为0.33~36.51、0.46~21.01 mg·L-1和0.49~61.96 mg·L-1。结果显示,施肥明显增加径流水铵态氮和总氮含量,施氮后10 d内径流水铵态氮和总氮浓度均高于地表水Ⅴ类水标准(2.0 mg·L-1),具有一定的环境污染风险;施氮对径流水硝态氮浓度具有一定影响,三个试验点径流水硝态氮浓度均在10 mg·L-1的地表水标准限值内;稻田氮年流失负荷表现出时空差异性大的特点,增城、清远和高州试验点施肥处理总氮年流失负荷分别为24.31~53.68 kg·hm-2、8.71~23.76 kg·hm-2和13.32~88.16 kg·hm-2,相应氮流失系数为1.4%~3.9%、0.1%~5.5%和0.9%~21.6%。不同稻季总氮流失分析显示,53%~86%的总氮流失负荷发生在早稻季,与本地区降雨时间分布有直接关系。     

基于多元回归分析的肇州县地下水埋深影响因素分析

选取肇州县8口长序列观测井的地下水埋深资料,利用ArcGIS中反距离权重法分析研究区的年内和年际地下水埋深的变化特征并利用SPSS(Statistical Product and Service Solutions)探究其影响因素,根据多元回归分析方法建立回归方程。结果表明:肇州县地下水变化类型为人工开采型;地下水埋深的空间分布特征大致为东北—西南;降水量变化与地下水埋深因受包气带厚度的影响存在滞后的现象。研究结果将为更加合理和科学地分配地下水资源提供依据,为肇州县地下水资源的可持续利用提供参考。