基于稳定同位素的黄土塬区村庄涝池对地下水补给的定量分析

[目的] 定量研究黄土塬区村庄涝池对地下水的补给情况,为地下水资源持续利用提供理论依据。[方法] 通过测定长武黄土塬区村庄涝池和农田深剖面土壤湿度及土壤水氢氧稳定同位素组成,利用同位素示踪技术计算村庄涝池对地下水的补给量。[结果] ①涝池深剖面土壤水分平均值为25.5%,大于农田深剖面土壤湿度（20.6%）; ②涝池土壤水的δD值介于-117.83‰~-56.66‰之间,δ¹⁸O值介于-16.63‰~-7.72‰之间,农田土壤水的δD介于-81.76‰~-52.03‰之间,δ¹⁸O值介于-10.64‰~-6.35‰之间;与农田相比,涝池土壤水分受蒸发影响较小,同位素组成偏负,且变幅较大; ③涝池土壤水同位素剖面保留了较大降水事件的同位素信号,表明涝池水通过活塞流形式对地下水进行了补给,活塞流速度为0.26 m/d;在涝池集水区内,地下水年均潜在补给量为134 mm,占年降水量的23.1%。[结论] 黄土塬区涝池是地下水重要的补给来源。因此,应加强涝池保护、恢复和重建工作,确保该区地下水的持续补给和利用。     

陕西黄土台塬区植被-土壤系统碳收支估算

[目的]为土地利用的低碳战略提供决策依据。[方法]基于GIS和RS分析与处理NDVI数据和Landsat遥感影像数据源,采用CASA光能利用模型对陕西黄土台塬区植被—土壤系统的碳收支进行估算。[结果]1990—2010年陕西黄土台塬区植被—土壤系统碳源效应明显。其中,咸阳台塬区、宝鸡台塬区和西安台塬区有所减弱,但渭南台塬区和铜川台塬区有所增强。研究时段内,陕西黄土台塬区的高碳源区的面积由38.22%缩减为21.13%,中碳源区由57.40%扩大为67.71%,低碳塬区由3.43%扩大为7.76%;碳汇区由0.96%扩大为3.40%。[结论]1990—2010年该区建设用地占用耕地、林地、草地,土地利用结构变化不利于碳固定,提高复种指数有利于降低植被—土壤系统的碳排放。     

塬面拦蓄水工程建设要点

塬面水土流失治理是黄土高塬沟壑区水土保持的重点,拦蓄水工程是塬面水土流失治理的重要措施之一。对涝池、水窖、蓄水池、沟边埂等塬面拦蓄水工程建设的重要因素进行归纳分析,期望对黄土高塬沟壑区塬面水土流失治理技术标准化具有一定的参考意义。     

陕西省咸阳市涝池污染特征和水质现状

[目的] 针对涝池近年来出现的水体富营养化现状,明确涝池污染特征和水质现状,为涝池水体净化研究和水环境保护提供科学依据。[方法] 选取陕西省咸阳市14个具有代表性的涝池,从涝池的面积、深度、蓄水状况、主体功能等方面出发,测定其水体PH,DO,TN,NH₄⁺-N,NO₃^--N,TP,PO₄^3--P的浓度,应用标准指数法和综合污染指数法综合分析涝池水质状况。[结果] ①调查区域的涝池水体污染与涝池管护缺失导致的外源污染严重和乡村居民农业生产活动造成的农业面源污染有关。②大部分涝池水质处于严重污染状态,无法满足农业用水及一般景观的用水标准,其中,磷类营养盐是水体污染的主要因子。[结论] 涝池水体污染具有农村生活污水的典型特点,应根据水体污染特点有针对性地选择适宜乡村环境的治理方式。     

1985-2020年黄河中游多沙粗沙区水土流失动态变化

[目的] 掌握黄河中游多沙粗沙区水土流失空间分布状况,为黄河流域水土流失治理、生态环境保护和高质量发展提供数据支撑和科学建议。[方法] 利用2020年水土流失动态监测和1985,1999年全国水土流失遥感普查成果,开展黄河中游多沙粗沙区水土流失动态变化分析。[结果] ①研究区域水土流失面积减少43.22%,高强度水土流失面积减少90.80%,水土流失状况明显改善;1985—1999年和1999—2020年两个时段,前时段变化相对较小,后时段变化较大。②两个时段内水土流失强度均降低,1999—2020年降低幅度明显大于1985—1999年且高强度水土流失面积大幅减少。1985—1999年以剧烈侵蚀面积减少为主,1999—2020年强烈、极强烈、剧烈侵蚀等高强度侵蚀面积下降明显。[结论] 研究区生态环境状况改善的主要驱动力是区域水土保持监督管理工作的加强,预防保护与水土保持综合治理的协同推进,经济社会的发展,保护环境和生态政策的引导等。虽然研究区水土流失日趋严重的态势得到了遏制,但其依然是黄土高原乃至中国水土流失最严重的地区,后续仍需持续采取适宜措施保护好生态环境。     

雅砻江流域二滩水库周边植被变化

[目的]定量研究二滩水库蓄水以后库区周边植被的变化规律,为水库蓄水对周围边植被生长变化的影响研究提供依据。[方法]以遥感影像为试验数据,基于归一化植被指数的像元分解模型对研究区1999—2014年每年11月份的植被覆盖度进行估算,并依据土壤侵蚀强度分类分级标准对估算结果进行分级,通过波段运算结合阈值分割对植被覆盖状况变化较为明显的区域进行检测。[结果]自1999—2014年,研究区整体植被覆盖状况逐年变好,主要表现为高覆盖度区域面积逐年增大;局部地区受到人类活动、土壤侵蚀、耕地以及滑坡的影响植被覆盖度降低,约占总面积的19.5%;植被覆盖状况显著变好的区域约占总面积的39.8%,主要集中在距离水库较近的区域。[结论]二滩水库蓄水改善了库区周边植被的生长条件,植被覆盖状况整体逐年变好。     

应用时间序列模型分析长武塬区地下水水位的变化特征

针对长武塬区地下水资源贫乏的问题,运用时间序列分析理论对长武塬区地下水位动态变化进行了分析和横拟.采用多项式拟合计算水位动态的趋势分量,运用谐波分析提取周期项,利用自回归(AR)模型模拟随机分量,将得到的三个分量进行叠加建立预报模型.依据长武塬区三口监测井的月平均水位埋深资料,运用SAS提供的指数平滑模型建立地下水位动态模拟和预测模型,并对模型的模拟和预测精度进行分析.(1)时间序列分析法可以简易快捷地模拟预测研究区的地下水位变化,且计算简单,所需资料较少且易于获得,可作为一种简易快速的地下水位模拟预测模型;(2)所建立的时间序列模型需要及时更新资料以提高预测精度;(3)通过对周期项的分析可知研究区地下水位变化存在的主要周期为7.4～10 a,且周期逐年增长,揭示了地下水位的多年变化规律;(4)研究区地下水水位呈下降趋势,尤其近几年水位下降幅度增大,应加以控制.     

基于马尔科夫转移矩阵的南水北调中线水源区土地类型变化分析

[目的]揭示南水北调中线水源区土地利用结构变化特征,为区域土地规划提供依据。[方法]根据土地利用现状调查数据及影像资料,测算水源区土地利用结构熵、均衡度和优势度,并利用马尔科夫转移矩阵求解各种类型土地间的数量转换关系。[结果](1)水源区土地类型转化主要发生在耕地、林地和草地之间;(2)2010年以前,水源区土地利用结构稳定性较高,2010年以后,由于丹江口水库蓄水而导致水源区土地利用结构波动性较大。[结论]水源区各种类型的土地面积不断变化,在2008—2010年土地结构较为稳定,2010—2013年土地结构和稳定性出现了波动。     

基于多源数据的科尔沁沙地陆地水及地下水储量变化研究

[目的]研究科尔沁沙地水储量变化对该区域的生态环境和经济建设等的影响,为当地水资源的保护和可持续利用提供参考。[方法]利用CSR(center for space research)提供的2003.07～2010.12 GRACE(gravity recovery and climate experiment)Release-05数据,采用去相关与高斯平滑滤波(平滑半径300 km)相结合的滤波方法,以及尺度因子法进行了重力信号改正和信号泄露恢复,反演了科尔沁沙地陆地水储量长时间序列的变化,该结果与CPC(climate prediction center)水文模型反演结果进行了对比分析;结合GLDAS(global land data assimilation system)水文模型计算的土壤含水量变化,给出了科尔沁沙地地下水储量的时空变化;并利用监测点水井数据和给水度信息对地下水反演结果进行了初步验证。[结果] 2003年7月至2010年12月科尔沁沙地陆地水储量减少速率为-13.2±2.6 mm/a;地下水下降速率为-13.5±1.9 mm/a。[结论]干旱和农业灌溉是导致科尔沁沙地地表水减少和地下水位降低的重要原因之一。     

农牧交错带耕地数量变化对粮食产量影响的时空关联性——以内蒙古乌兰察布市为例

[目的]分析耕地变化和粮食生产的时空动态特征及其相互关联性,为研究区耕地集约利用水平的提高与粮食产量的增加提供科学依据。[方法]利用遥感解译获取的土地利用变化数据和粮食产量等统计数据,采用地理学和经济学理论、技术与方法,分析区域耕地与粮食产量的时空动态格局,构建"粮耕弹性系数"反映农牧交错区耕地资源变化与粮食生产的互动关系,揭示耕地数量变化对粮食产量的影响机理。[结果](1)1990—2000年耕地扩张明显,研究区中部、北部增加而东部减少。粮食产量逐渐上升,四子王旗粮食产量对耕地面积具有高敏感度,其它地区粮食产量对耕地数量变化的敏感度较低。(2)2000—2013年,耕地总量明显减少,耕地利用变化主要发生在研究区中部和南部,粮食产量出现先减少后增加的趋势,乌兰察布市东部和西部地区粮食综合生产能力明显提高,粮食产量对耕地数量变化的敏感度变低。[结论]1990—2013年乌兰察布市耕地数量变化对乌兰察布市粮食产量的影响显著。全市粮食产量对耕地数量变化的敏感度有着明显的区域差异,且2000—2013年的敏感度相对1990—2000年而言较低。     

中国黄土高原玉米产量对水肥的反应: 大田研究

This paper describes a field research on crop yield response to water and fertilizer in Changwu tableland of the Loess plaeau.Under the current level of land management in this area.low fertility of soil is the first yield-limiting factor and water deficit is the second.At a given fertility level,the relationship between crop yield and its water consumption is parabolic.Within a certain rage of soil moisture,the soil water availability to crop is not sharply deceased with its markedly decreasing content,Because of this relatively high availability and the gigh reserve of soil water at the early stage of crop growth,drought due to inadequate or poorly distributed rainfall becomes less serious.High fertilizer input ,improved crop variety and optimum cultivation technique can give a 50-100% yield increment of dryland crops in the loess tableland.     

基于GIS和LID的雨水集蓄技术研究——以山东省滨河小镇营丘镇为例

[目的]研究山前冲洪积平原滨河中小型镇区洪涝灾害频发,排水不畅,雨水资源利用不充分等问题,为雨水集蓄设施在中小型镇区的合理规划和应用提供参考。[方法]选择山东省潍坊市营丘镇区为研究对象,根据研究区当前排水现状和土地利用情况,基于GIS技术提出了"汇水区划分、用地类型提取、计算调蓄容积、建立技术体系、确定施工时序"的规划步骤。[结果]综合采用"透水铺装+下凹式绿地+植草沟、简易生物滞留池+湿塘、雨水湿地"的雨水综合蓄集利用系统并规划其布局,通过引入水文敏感指数,规定了镇区汇水区海绵城市建设时序。[结论]探索性地将雨洪利用工程技术与镇区景观规划相结合,低影响开发综合设施的实际调蓄能力大于设计雨水调蓄容积,实现了镇区雨水资源的蓄集利用。     

内蒙古自治区多伦县不同林地枯落物持水性能研究

[目的]探讨多伦县不同林分类型的枯落物持水性能差异,为该区森林土壤持水性能提供基础数据理论。[方法]以内蒙古自治区锡林浩特市多伦县为研究区,选取代表性的10块林地,收集林地地表枯落物,测定其现存量、持水性能及拦蓄能力等,旨在分析不同林分类型下枯落物持水性能的差异及其对表层土壤(0—20cm)含水率的影响。[结果](1)乔木林的枯落物现存量、持水能力和拦蓄能力均高于灌木林。(2)天然林的枯落物现存量、持水能力和拦蓄能力均高于人工林。(3)各林地枯落物厚度显著影响表层土壤的含水率,即枯落层越厚,表层土壤含水率越高。[结论]由于树种组成、年龄、林分密度及立地条件的影响,不同林分类型的持水能力差异较大,但变化规律为基本一致,同时,林地对土壤水分的影响高于草地。     

秸秆粉碎与残膜集条联合作业机的研制与试验

地膜残留已经成为影响新疆棉区可持续发展的一个主要因素，而现有的残膜回收机具大多存在适应性差、工作效率低、回收的地膜含杂率高、结构复杂等问题。针对上述实际情况，该文提出了先将地膜集条再捡拾回收的分步作业思路，设计了一种用于秋后的秸秆粉碎与地膜集条联合作业机，主要由悬挂装置、动力传递系统、秸秆粉碎装置、秸秆输送装置、地膜集条装置、脱模装置等部件组成。该机采用抛送式秸秆粉碎装置，将粉碎的秸秆后抛至集条后的地面上，有利于残膜回收秸秆分离；采用仿形式地膜集条装置，适应性好，集条率高。样机试验结果表明，机具作业速度为5～7 km/h、刀轴转速为1880 r/min、集条装置的转速在150～160 r/min时，平均工作效率可达到1.15 hm2/h，平均地膜集条率可达到92.6%；平均膜秆分离率可达90.5%；平均粉碎秸秆长度合格率可达97.5%，各主要参数均满足农艺和国家标准要求。该研究可为中国主要棉区的残膜污染治理提供参考。     

黄土区长武塬土地利用变化对土壤水平衡的影响

[目的]揭示土地利用变化对土壤水平衡中各水文变量的影响,明确黄土区水循环演变机制,进而为相似研究提供技术支撑。[方法]以黄土区长武塬为研究区,采集农地、18 a和26 a苹果园下20 m土样,测定了土壤水及其稳定性和放射性同位素含量,分解量化了土壤水平衡中各分量,评估了其对土地利用变化的响应。[结果]以农地为基准,18 a和26 a苹果园土壤水储量减少7.3%～14.3%,深层渗漏量减少41.2%～80.0%,蒸散发量增加5.0%～9.6%。蒸散发中,蒸发量减小8.6%～17.2%,而蒸腾量增加了12.9%～25.4%。[结论]3种土地利用方式下土壤水含量存在显著差异,土壤水氧同位素剖面总体呈现先减小后稳定的变化趋势,农地条件下土壤水受到的蒸发最强。深根植物苹果树主要通过增加蒸腾耗水而减少其他水文变量的通量,显著影响水文过程。     

关于中国水土流失研究中若干理论问题的新见解

[目的]探讨中国不同地区有关水土流失问题的根源,为水土保持研究提供理论依据,为青年学者提供学术研究的思路和方法。[方法]在大量的野外考察和学术交流基础上,利用各种形式的信息资料,重点从地质学角度分析有关水土保持问题。[结果]简要阐明了对5个水土流失问题的新认识:晋陕蒙接壤区砒砂岩与鄂尔多斯地台油气和铀矿藏的关系,优先流与黄土高原冲沟的形成和塬区地下水的来源,华南崩岗的侵蚀与治理,下伏亚黏土不透水层对东北黑土侵蚀的影响和西南喀斯特坡地土壤的地下漏失等。[结论]水土保持科学是密切结合生产实际的应用学科,应该首先服务国家生态文明建设的需求。研究工作者要善于发现问题,敢于质疑权威,综合运用多学科的知识解决问题。只有这样才能保证我们的学术研究沿着正确的方向不断进步。     

策勒绿洲生态与灌溉用水对地下水埋深的影响

[目的]估测地下水资源变化动态并对其安全性进行识别,为策勒绿洲水资源管理及维护绿洲生态安全提供一定决策依据。[方法]分析策勒绿洲总用水需求,基于策勒河径流与地下水动态监测数据,计算绿洲用水缺口;最后,通过绿洲长期地下水位监测资料分析地下水位随时间变化规律。[结果]综合考虑生态用水背景下,策勒绿洲年均用水缺口5.20×10~6~1.15×10~7 m~3,当利用策勒绿洲地下水补足绿洲用水差额时,地下水平均埋深年均下降0.27~0.60m,在非枯水年状态下策勒绿洲地下水补给相对充足使得地下水平均水位无明显变化,只在地下水水位时空分布上有所改变,如2008—2014年绿洲地下水平均埋深虽有较大幅度波动,但基本维持在21m上下。[结论]短期来看策勒绿洲地下水埋深变化处于安全范围内,但为了保证绿洲健康可持续发展,并维持地下水埋深的稳定,当前应投入财力到水资源使用的监督和管理中去,将建设农业节水设施作为长期发展策略。     

雨水回灌对深层承压含水层水质影响的模拟研究

[目的]揭示雨水回灌中污染物在深层承压含水层中的迁移扩散规律。[方法]以常规指标氯化物(Cl-)为研究对象,针对天津市市区第Ⅳ承压含水组,应用地下水模拟软件(groundwater modeling system,GMS)中的MODFLOW和MT3DMS模块分别进行地下水流场和溶质迁移模拟。模拟了4种不同的Cl-质量浓度和水量条件对溶质运移的影响。[结果]当溶质质量浓度相同时,回灌水量增大4倍,等Cl-浓度面积增大约1.44倍;当回灌水量相同时,溶质质量浓度增大2倍时,等Cl-浓度面积增大约0.92倍。[结论]回灌水溶质浓度和回灌水量对Cl-在地下水中的迁移均有一定的影响,而且回灌水量的影响大于溶质质量浓度的影响;增大回灌水量、减小回灌水溶质浓度利于Cl-的迁移扩散。     

基于TM影像的升金湖湿地生态安全研究

[目的]分析安徽省升金湖湿地景观格局动态变化过程,建立升金湖湿地生态安全(PSR)模型,并探讨其驱动力,为进一步开展升金湖湿地保护及其恢复研究提供科学依据。[方法]在遥感和GIS技术支持下,用1986,2003,2011年的3期TM影像为基本信息源进行分析。[结果]景观格局变化幅度较大,草地和水域面积减幅较显著;多样性指数呈上升趋势而优势度指数呈下降趋势,破碎化程度加剧,斑块类型呈多样性发展;随着景观破碎化程度增强,斑块数增加,将造成湿地生态系统片断化越严重,也会影响到湿地的调蓄能力,改变整个湿地的水文情势,减弱湿地的生态效益;另外,景观格局变化下的湿地生态安全指数趋于逐年下降状态,湿地生态安全形式处于预警状态,形势不容乐观。[结论]近年来,随着经济的发展,人口数量的增加,围垦等活动的加剧,人类活动对研究区的改造导致了自然湿地面积相对减少,升金湖湿地生态功能不断下降,经济增长和人口增长成为湿地格局变化主要驱动力。     

彭曼修正式在长武塬区的检验

本文在简介彭曼修正式之后,依长武塬区的水面蒸发量(经过校正的E601蒸发量实测值),对其进行了检验,结果是比较满意的。对偏差产生的原因,暖平流的影响以及蒸发力的计算,文章也作了讨论。