应用HYDRUS-1D模型评价土壤水资源量

利用焉耆盆地典型试验区观测资料，以土壤水动力学原理为基础，建立起浅埋区(埋深≤2m)植被覆盖条件下田问土壤水分数学模型，对典型试验区土壤水资源量补给项、排泄项和消耗项进行计算与评价．评价结果表明：地下水资源和土壤水资源转化十分频繁，水量交换是双向的、动态的；在浅埋区土壤水库调蓄能力较弱，造成部分灌溉水的渗漏。     

毛乌素沙地农田土壤水分动态特征研究

毛乌素沙地农业种植以春玉米为主,水资源短缺是制约当地农业发展的主要因素,研究农田土壤水分动态对指导当地农业生产具有重要意义。本研究以原位试验为主,通过对地下水、土壤含水率、土水势、灌溉降雨、蒸腾蒸发等数据的监测和分析,对毛乌素沙地春玉米生长过程中的土壤水分动态特征进行研究。结果表明:地下水与土壤水之间存在明显的水力联系,Pearson相关性分析发现,各深度土壤含水率与地下水埋深之间均呈显著相关,其中40~60 cm深处相关性最大,相关系数大于0.8;地下水位的下降降低了土壤含水率稳定层的位置,削弱了上下层土壤之间的水力联系,不利于土壤水分的保持;玉米需水量增加和地下水位下降均会导致土壤含水率在垂向剖面上的不规律变化增强。通过对土壤含水率和土水势监测数据的分析发现,在玉米从苗期至蜡熟期的生长过程中,土壤水分动态经历了弱—强—弱的变化过程,并且20 cm深土层是春玉米的主要吸水层,30~40 cm是相对干燥层,由于田间灌溉在春玉米发生水分胁迫时进行,因此可利用30 cm和40 cm深土层含水率判断玉米是否需要灌溉。受春玉米生理作用影响,当10 cm深处土水势值下降到低于-0.18 bar时会出现根系提水现象。本研究结果可以为毛乌素沙地地区的农田水分利用及水资源管理提供重要的理论依据和参考信息。     

毛乌素沙地不同地下水位埋深下土壤水补给特征及影响因素

土壤水分是毛乌素沙地植被恢复与生态重建的关键因子,揭示不同地下水位（Groundwater Level,GWL）埋深下土壤水的补给与转化特征对于提高水资源利用效率和植被可持续建设具有重要意义。试验通过定期测定毛乌素沙地东南缘圪丑沟流域沙柳（GWL范围253～260 cm）、樟子松（GWL范围87～93 cm）和长柄扁桃林地（GWL范围172～176 cm）降水、土壤水及地下水δ2H和δ18O,分析了不同GWL埋深下3种林地土壤水补给特征及其影响因素。结果表明：沙柳、樟子松及长柄扁桃林地土壤水δ2H和δ18O均位于当地大气水线的下方,且3种林地土壤水线斜率（5.69～7.13）均小于当地大气水线斜率（7.79）,表明各林地土壤水均在不同程度上受当地降水的补给。监测期间沙柳林地0～20 cm土壤水、樟子松和长柄扁桃林地0～40 cm土壤水均表现出重组分同位素贫化轻组分同位素富集的现象,且与降水同位素呈显著正相关关系（P < 0.05）,表明不同林地浅层土壤水（< 40 cm）更易受降水补给的影响。不同林地深层土壤水（沙柳林地180 cm以下,樟子松林地60 cm以下,长柄扁桃林地120 cm以下）δ2H和δ18O的均值与地下水接近,且随深度增加土壤水重组分同位素逐渐贫化并趋于稳定（变异系数 < 10%）。根据不同深度土壤水δ18O和地下水δ18O之间的相关关系,得出监测期间3种林地（沙柳、樟子松和长柄扁桃林地）地下水向上补给土壤水的深度范围分别为73～80、27～33和52～56 cm。因此,毛乌素沙地浅层地下水对深层土壤水的补给可在一定程度上缓解旱季土壤水分亏缺,为保障该区人工固沙植被生长提供潜在的水分来源。     

地下水埋深对春玉米田土壤水分及产量的影响

通过6种地下水位控制处理和对照春玉米试验,探讨了地下水埋深对春玉米农田土壤水分、产量以及水分利用效率的影响。结果表明,地下水埋深对春玉米0～100cm层次土壤水分的影响较大。地下水位越浅这种影响显得越明显;无论地下水埋深深浅,田间累计地下水补给量变化规律可分为4个阶段,即稳定增长期、缓慢增长期、快速增长期和趋于稳定期。地下水位越高,累计地下水补给量越大,土壤排水量越大。较大降雨后土壤开始排水日期随着地下水埋深加深而滞后;地下水埋深1.0m时春玉米产量和水分利用率最高。地下水位在1.0m以下时,水分利用效率随地下水位加深而减少。     

大沽河流域土壤水-地下水流耦合模拟及补给量估算

青岛大沽河流域的含水层主要分布在大沽河中下游沿线的狭长地带内,构成了地下水库,是青岛市主要的水源地之一。由于大沽河流域地下水超采严重,为加强该地区地下水资源的综合管理,亟需准确计算地下水补给量。土壤水和地下水耦合模拟研究是准确计算地下水补给量的重要保障。本文以HYDRUS package for MODFLOW软件的原理为基础,结合GIS技术,建立了流域尺度(4 781 km~2)土壤水-地下水流耦合模型;在综合考虑研究区大气降水、蒸发、植物吸水、土壤质地、含水层分布、土壤水和地下水相关参数、地下水开采量、土壤水分含量及地下水埋深等资料情况下,利用本模型对大沽河流域土壤水和地下水流的运动过程进行模拟。经过模型校正和实例验证表明:耦合模拟所得的土壤剖面含水量和地下水位与实测数据的拟合结果较好,土壤水-地下水流耦合模型能够较好地模拟大沽河流域土壤水和地下水的时空变化;通过模拟计算,2013年夏玉米生长期内大沽河流域地下水补给量为3.15×10~9 m~3,2012年6月16日至2013年6月16日期间内地下水的补给量为4.77×10~9 m~3,计算所得的地下水的垂向入渗补给量具有较高的可信度和准确度,可以为制定合理的流域水资源优化配置方案提供科学依据。     

地下水埋深较大条件下井灌区土壤水分动态变化特征

针对20世纪80年代以来，北方井灌区农田地下水开采多，补给少，地下水位普遍下降的问题，通过分析在北京市东南郊水资源试验区连续4年土壤水分观测资料，探讨了平原井灌区地下水埋深较大条件下(超过6 m)0～3 m层土壤水分动态变化规律。按春灌期，雨季和秋末～春初三个阶段分析了土壤水分的季节性变化特点。分析表明，在土壤干旱时期，农田灌溉或降雨后，灌水和降雨(小于80 mm)主要补充于0～1m土层；雨季，当表层土壤水分得到一定补充，又遇较大次降水(100～150 mm)时，降雨主要被1.0～2.5 m层土壤所容纳，田面不会产生径流，同时地下水位回升幅度较大。研究认为，0～3 m层土壤对降水有很强的调蓄能力，雨季平均有85%的降水滞蓄其中。因此，在田间采取一定的拦蓄水措施，即使在遇到大暴雨(150～200 mm)的情况下，也可以做到农田地表不产流或少产流、绝大部分降雨就地拦蓄入渗，增加土壤水资源量。     

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。     

基于DRAINMOD模型估算灌区浅层地下水利用量及盐分累积

在灌溉季节,尤其是下游灌区,农田地下水位较高,作物可就地利用部分浅层地下水,从而减少灌溉需水量,达到节水减排的双重目的。大田作物对浅层地下水利用量的估算是合理制定灌溉淋洗制度及控制土壤盐碱化的前提,但其估算存在一定困难。该文假设当农田灌溉、排水等水文气象条件一致时,某一作物对浅层地下水的利用量等于该田块有、无作物(即裸地)2种情况下造成地下水位差异的水量。据此,首先建立了浅层地下水利用量的计算模型,并以某一半干旱灌区为例,利用田间水文模型-DRAINMOD模拟出有、无作物2种条件下农田地下水位变化过程,然后,计算了棉花、小麦轮作期内对浅层地下水的利用量;在此基础上,进一步分析了浅层地下水利用条件下土壤剖面的盐分平衡。结果显示,该文提出的计算模型能够较好的反映大田实际情况;研究时段内,田间地下水埋深平均值为2.1 m,单位面积上作物利用浅层地下水量为305.8 mm,主要发生在作物生长阶段,其中棉花生长季内地下水利用量约为160 mm。盐分平衡计算结果显示,浅层地下水的利用使得水位以上土壤剖面盐分含量增加,但1 m以内根区土壤盐分在降雨和灌溉作用下得到一定的淋洗,未超出作物耐盐极限,不会对产量造成显著影响。研究成果可为相关灌区制定合理的灌溉制度及提高水资源利用效率提供科学依据。     

黄土高原粗质地土壤剖面水分运动与浅层地下水补给可能性模拟

黄土高原水土流失严重,生态环境脆弱,水资源短缺,地下水对保障区域社会经济发展和维持生态系统平衡具有重要意义,而该区的地下水转化和补给机制尚不明确。为探究黄土高原水蚀风蚀交错区土壤剖面深层水分运动及降水对浅层地下水补给的可能性,利用六道沟小流域分布的粗质地风沙土样地2013—2016年土壤剖面0~600 cm含水量数据,运用HYDRUS-1D模型对各土层水力参数进行反演和验证,并用于模拟样地土壤深剖面0~1 500 cm水分运移过程。结果显示,在平水年2014年(439 mm)和干旱年2015年(371 mm),0~600 cm土壤含水量生长季末与生长季初持平或略有亏缺;降水充沛年2013年(669 mm)和2016年(704 mm)土壤含水量生长季末远高于生长季初,降水入渗深度超过观测深度(600 cm)。深剖面水分运动模拟显示,2014年和2015年剖面含水量变化不明显,水分向深层运移微弱缓慢;但是,2013年和2016年降水可分别入渗运移至1 100 cm和1 200 cm深度,远超过样地上生长的旱柳根系区域,可能补给浅层地下水。在4年模拟期间,平均土壤蒸发为14.87 cm·a-1,平均植物蒸腾为33.70 cm·a-1,土壤水分主要以植物蒸腾形式损耗。在2个丰水年,得益于较充足的降水和粗质地风沙土壤的高入渗率,降水大量转化为土壤水快速向下入渗运移,模拟显示当年生长季末降水最深运移至1 200 cm,至年末已超过模拟深度(1 500 cm),水分继续运移可能补给浅层地下水。相关研究结果为黄土高原水蚀风蚀交错区地下水来源和补给机制提供理论依据。     

非充分灌溉条件下农田水分转化SWAP模拟

非充分灌溉改变了农田水分转化过程,以往的研究较少讨论作物根系层以下的土壤水分转化动态及其对作物耗水的影响。该文在北京市典型农田开展了冬小麦-夏玉米非充分灌溉试验,在对SWAP模型率定与验证基础上,模拟分析了非充分灌溉农田耗水规律与水分转化过程,并应用模型得到了研究区不同降水年型的最优非充分灌溉模式。结果表明:非充分灌溉的实施促使作物消耗大量土壤贮水,当降雨或灌溉量较小时,土壤水可占作物耗水量的46.1%;根区和储水区之间土壤水分交换明显,转化通量变化范围为-2.67～0.45mm/d,而储水区底部水分通量较小且无明显变化,根区土壤水分渗漏出现在灌溉或较大的降雨之后,储水区水分向上补给主要发生在作物需水关键期;与常规灌溉相比,最优非充分灌溉模式在丰水年、平水年和枯水年分别节水375、225和225mm,储水区底部深层水分渗漏量分别减少了89%、17%和2%。     

水土保持与水资源可持续开发利用的探讨

水循环是自然界水体的自然规律,也是水资源可持续开发利用的基础,任何破坏水循环机理的因素都将阻碍水资源可持续开发利用;相反,有利于水循环机理的因素都将促进水资源可持续开发利用。这里从水循环机理分析水资源可持续开发利用与水土保持的内在联系,分析水土流失和植被破坏对水资源开发利用的影响,探讨水资源可持续开发利用与水土保持的辩证关系,进一步阐述水土保持在水资源可持续开发利用工作中的重要作用。     

东新村农业水资源的开发与节水灌溉现状调查

通过对东新村的水量平衡分析表明:该村农业水资源供需矛盾日趋尖锐,在当前生产水平下,年缺水约50万m³,必须大力推广节水灌溉技术,维持地下水采补平衡,以维持该村农业的持续稳定发展.     

济南市水安全问题成因分析及防治对策

水安全问题是城市安全问题的重要组成部分.以水资源匮乏、水污染严重、水土流失加剧、洪涝灾害加重等为特征的城市水安全问题,成为制约城市社会、经济、生态可持续发展的重要因素之一.为此,以济南市为例,探讨了城市发展过程中存在的主要水安全问题,分析了产生这些问题的原因,提出了解决这些问题的对策.     

丹江口水库库区水环境质量评价

根据2000～2004年监测资料,对丹江口水库库区水环境质量进行了分析和评价,结果表明：丹江口水库水质总体状况较好,坝上、坝下、凉水河和清泉沟四个断面年平均、汛期和非汛期综合水质指标均符合Ⅰ类标准,并且非汛期水质优于汛期。陶岔监测站各监测项目中,总氮2004年综合评价、汛期、非汛期和年平均均为Ⅳ类,其余指标为Ⅰ或Ⅱ类。     

丹江口水库库区水环境质量评价

根据2000-2004年监测资料,对丹江口水库库区水环境质量进行分析和评价,结果表明:丹江口水库水质总体状况较好,坝上、坝下、凉水河和清泉沟4个断面年平均、汛期和非汛期综合水质指标均符合Ⅰ类标准,并且非汛期水质优于汛期。陶岔监测站各监测项目中,总氮2004年综合评价、汛期、非汛期和年平均均为Ⅳ类,其余指标为Ⅰ或Ⅱ类。     

银川城市再生水资源利用方式探讨

再生水是一种稳定可靠的、可再生利用的水资源,它是解决城市缺水的一条重要途径。就银川市城市水资源利用问题进行分析,论证了再生水利用的可行性,并且提出合理利用再生水资源,能有效地解决城市水资源短缺的措施。     

土壤水分基础理论及其应用研究进展

 从土壤水分基本理论和应用研究等方面回顾土壤水研究的进展及取得的成就:从最初的形态学观点到现在的能量观点;从简单研究逐步发展为一门学科,再到多学科交叉;研究方法日趋理论化同时注重与实践相结合;研究手段的多样化;研究领域的扩展等。着重从坡面、小流域和区域尺度总结了土壤水分异质性的研究现状,并归纳了环境因子对土壤水分异质性的主要影响途径。用发展的观点重新认识“土壤水库”的概念和实际作用。最后对该领域研究价值和未来发展作出评价与展望。     

防止水土流失和充分利用降水是黄土高原水土保持综合治理的基础

将水土流失和水分利用两个方面的问题统一解决是搞好黄土高原水土保持综合治理的基础。为此,必须寻求同时减少水土流失、改善生态环境和充分利用降水、提高土地生产力的结合点、可行途径及关键措施。本文就这一问题进行了探讨,并提出了在基本农田建设和提高降水利用率方面存在的问题和潜力。     

塔里木河流域2003年虚拟水计算初探

简要介绍了虚拟水含量的计算方法。根据2003年塔里木河流域的资料,计算了主要农产品单位质量的虚拟水含量、城乡居民消费的虚拟水含量和生产产品的虚拟水含量。(1)与西北其它地区相比较,塔里木河流域生产单位质量的农产品虚拟水含量相对较低。(2)从塔里木河流域虚拟水消费总量看,城镇居民与农村居民的消费相差不大,分别为3.71×109m3和3.30×109m3。而其中一些消费产品,如粮食、猪肉、家禽、鲜蛋、糕点和鱼虾等的消费在城镇居民与农村居民间仍然存在着一定的差异。(3)全社会消费的虚拟水数量和实际生产产品中的虚拟水含量分别为7.01×109m3和2.20×1010m3。可以看出在塔里木河流域实际生产产品的虚拟水含量远远大于各项消费的总虚拟水含量。     

神府─东胜矿区采煤对水资源影响的初步评价

神府─东胜矿区将建成世界级的特大型煤炭基地.煤田开采、矿坑排水,致使浅层的地下水被疏干、出现了地下水位下降,包气带厚度加大、下垫层改变、河川径流减少的现象.据调查分析,地下水平均每年下降0.15-0.40m;河川径流系数开采前（1976-1980年）平均值为0.243,开采后（1986-1989年）下降为0.146.由于水资源的减少,造成农业用水及农村人畜用水困难、应引起充分的重视,纳入煤炭综合规划供水部分.本区属半旱区位于毛乌素沙漠风沙草滩区,水资源对环境的影响十分显着.今后必须对煤炭开采、矿坑排水加强管理、注意节约用水、提高水的利用率.