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。     

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。     

河套灌区灌期及非灌期地下水埋深与地下水总氮浓度关系研究

为研究河套灌区灌期、非灌期地下水埋深与总氮关系,以内蒙古河套灌区乌拉特前旗北场试验区为研究区,区域内共布设了43眼地下水观测井,选取其中9眼典型井观测全年各月实测地下水埋深与总氮浓度,应用ARCGIS10.1软件反距离加权法进行空间插值,得到二者区域空间分布图,以得到其相关关系。结果表明:地下水埋深灌期在1~2m,非灌期在1.5~2.5m,秋浇期地下水埋深年内最小;地下水总氮浓度非灌期(2.5~5mg·L-1)明显大于灌期(0.5~2.5mg·L-1);灌期地下水埋深与总氮浓度满足二项式关系(R2=0.543),非灌期二者关系不明显。因此在现有条件下,应从源头上减少氮肥用量,优化施肥技术,以达到降低地下水氮污染的目的。     

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。     

绿洲-荒漠交错带浅层地下水埋深遥感反演——以库车县绿洲为例

采用经典统计学与GIS相结合的方法分析了以新疆库车县为代表的绿洲-荒漠交错带的土壤水以及地下水埋深的分布情况,在借助遥感手段结合实测数据的基础上,运用TS-VI特征空间(TS-NDVI与TS-MSAVI特征空间)反演了土壤含水量,并以此反演出地下水埋深分布状况,并对2种方法的精度进行比较,寻求适用于研究样区的反演算法。结果表明,地下水埋深与0~10 cm层的土壤相对含水量(SRWC)相关系数最高,高达0.802 4;利用2种方法提取土壤相对含水量的精度均满足研究需求,但TVDIMSAVI反演的SRWC精度高于TVDINDVI,进而使用TVDIMSAVI和0~10 cm层的SRWC反演得到了研究区的地下水埋深分布图;在缺少实测土壤相对含水量数据时,运用此方法反演地下水埋深是可行的。     

基于VSMB模型的灌溉水损耗模拟研究

在青海省大峡灌区典型地块内挖掘5眼地下水观测井,开展农田灌溉水下渗及对地下水动态的影响研究,同时在大峡灌区典型地块布置2个土壤含水量监测点,采用TDR300土壤水分速测仪分别对10、30、50、70 cm 4种深度土壤含水量进行监测。在此基础上,运用VSMB模型对青海省黄河谷地大峡灌区灌溉用水损耗进行模拟,其中包括土壤含水量、实际蒸散、下渗、径流、地下水埋深等。结果表明,大峡灌区典型地块2013年3月1日至4月30日和8月1日至9月30日2个时段通过土壤蒸发和作物蒸腾消耗水量分别占灌溉与降水总量之和的46.4%和24.1%,渗漏量分别占灌溉与降水总量之和的30.3%和60.6%。大峡灌区2个时段地下水埋深的模拟结果的均方根误差分别为92.3 mm和27.7 mm。说明模拟结果具有一定的可信度。     

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.     

地下水浅埋区3种水分的定量关系分析

利用多年实测降水、土壤水、地下水资料,分析了地下水浅埋区3种水分之间的定量关系.结果表明,不同降水年型有效时段内地下水埋深与时段降水量之间呈极显著线性相关性;时段末的土壤质量含水量与时段初土壤质量含水量、时段内降水量之间呈极显著线性相关性,且这种相关性在不同降水年型、不同土层之间存在着差异;当地下水埋深在一定范围内时,土壤水分明显受地下水埋深影响,二者之间有显著的相关性.     

基于渠系输水模拟与土壤水量平衡模拟的两级渠系优化配水模型

为制定满足渠系运行实际情况和作物生长发育所需土壤含水量条件的渠系优化配水方案,将考虑输水渗漏损失的渠系优化配水模型与土壤水量平衡模拟模型耦合,构建基于渠系输水模拟与土壤水量平衡模拟的两级渠系优化配水模型,使用改进的遗传算法求解多目标模型的Pareto解集。选择黑河流域中游西干灌区下的两级渠系作为研究区域,得到50组非劣的渠系优化配水方案。在Pareto前沿面上选取3组代表方案进行对比分析,再将3组中最优的方案与灌区实际灌水方案进行对比,结果表明:Pareto解集可以体现目标之间的博弈关系,当权重值向配水量最少目标偏移时会对土壤水含量等指标产生影响,进而产量下降;当权重值向产量最大目标偏移时会产生水资源浪费现象;而当目标函数的权重值处于中间水平时,产量和配水量目标都可以得到较好地满足,并且与实际灌水方案相比配水量减少113.54万m~3、总产量增加660t,能够达到节水增产的效果。该模型在兼顾渠系运行条件和土壤含水量的前提下权衡了2个目标之间的博弈关系,Pareto解集得出的结果能够满足决策者对于目标的不同需求,为灌区管理者的决策提供理论依据和指导。     

地下水浅埋区土壤水盐试验分析

利用新疆焉耆盆地土壤田间水盐试验资料，用地下水和土壤水动力学方法，从灌溉条件下土壤水、地下水、盐分运动机理着手，对地下水浅埋区(埋深小于或等于2m)水平排水条件下的农田地下水、土壤水和表层(0～30cm)土壤盐分变化进行对比分析。结果表明：在浅埋区水平排水条件下，土壤水库调蓄能力较弱。地下水埋深变幅在1．10～1．60m，水位变化大，地下水对土壤水补给为农田蒸散发的主要来源；土壤盐分的变化与地下水埋深的动态变化密切相关(负相关系数为0．75)，土壤因蒸发而积盐的过程发生在地下水位从高到低的回降过程中，水位回降越慢，土壤积盐越多(积盐率最高可达50．36％)，导致土壤盐渍化的发生。     

几种除草剂水体残留对水葫芦生长的影响

采用模拟除草剂水体残留的方法研究了稻田3种常用除草剂二甲四氯钠、苄嘧磺隆、丁草胺水体残留对水葫芦生长的影响。结果显示:水体中不同浓度的3种除草剂对水葫芦生长均有影响,其中3.36 mg/L二甲四氯钠处理的水葫芦植株的药害症状最为明显,0.10 mg/L苄嘧磺隆处理的次之,4.25 mg/L丁草胺处理的最小。3种除草剂不同浓度处理下水葫芦干物质产量、分株数均随除草剂浓度的增加而降低。     

基于农业GDP用水量的浙江农业节水分析

文章分析比较了浙江农业GDP增长与用水量、用水结构等指标及农业节水情况之间的关系.在浙江省供水总量零增长的条件下,采用多元线性回归模型对农业GDP用水量影响要素进行分析,结果表明浙江省农业节水仍具有潜力.     

水资源开发中水环境保护措施研究

水资源是地球上人类离不开的重要资源,保护水资源是人类共同的责任。人类在开发利用水资源的同时,不能忽视由此而引发的水环境问题。从国内外主要河流因不合理开发而产生的环境问题出发,阐述了在进行水利工程建设、开发利用水资源的同时,应注重水环境和生态系统的保护,并根据我国的实际情况,提出水环境保护的内容和3点具体措施。     

3种水草腐解对水质的影响

为了探究河蟹生态养殖池塘常见的3种水草腐解对水质的影响,进行了为期60 d的室内桶装模拟试验,监测水草质量损失率和桶内水体水质指标的变化。结果表明:3种水草的腐解速率有相同的特点,即前期较快,中、后期较慢,同时也存在差异性,轮叶黑藻和伊乐藻的腐解速率相近且较快,金鱼藻最慢;试验结束时,轮叶黑藻、伊乐藻和金鱼藻的质量损失率分别达到72.3%±2.1%、71.7%±1.5%和58.3%±0.6%。腐解前期水质因子的变化较大,水体由中性变为酸性;3种水草水体化学需氧量较试验初期升高约4.5倍,水体发黄、发臭;溶解氧被极大地消耗,水体处于缺氧或厌氧环境,促进了反硝化的进行,硝氮迅速降低,而亚硝氮和氨氮迅速升高,其中氨氮约是初始含量的6倍;总氮、总磷升高明显,其中总磷在所有水质因子中变化幅度最大,第3天,轮叶黑藻、伊乐藻和金鱼藻处理组水体总磷分别增加约123、124和66倍。随着腐解的进行,水体的部分氮、磷沉积进入底泥。总而言之,较多的水草残留在池塘中,会引起水体缺氧,加剧植物残体的腐解,导致水质恶化,因此需要适时地通过人工打捞来控制水草残体的生物量。     

基于蒸发皿水面蒸发量的甘蔗滴灌栽培灌溉量研究

【目的】研究不同灌溉量对甘蔗生长的影响,为制定简单易行的甘蔗滴灌栽培灌溉计划提供参考。【方法】采用单因素随机区组设计进行田间试验,灌溉方式为地下滴灌。设3个不同灌溉量处理（A、B、C）,灌溉量分别为甘蔗冠层顶部水面蒸发量的1.25、1.00和0.75倍,以不灌溉处理作对照（CK）。在甘蔗生长过程调查萌芽率、分蘖率、生长速度;收获期调查株高、茎径、有效茎数,分析甘蔗品质,验收产量;甘蔗生育期统计降水量、蒸发量和灌溉量,研究不同灌溉量对甘蔗农艺性状、产量、品质、含糖量及灌溉利用效率的影响。【结果】处理A的萌芽率最高,达73.50%;处理B的分蘖率最高,达27.55%。甘蔗伸长期,各处理株高生长速度先快后慢,滴灌处理的株高生长量均显著高于对照。茎径方面表现为CK〉A〉C〉B,各处理之间无显著差异。处理A、B、C的实收产量均显著高于对照,分别比对照增产46.25%,40.75%和27.29%。处理C蔗糖分最高,达15.20%,处理B次之,CK最低;含糖量方面,处理B最高,为13163kg/ha,处理A次之,为13136kg/ha。处理B的灌溉利用效率和农田总供水利用效率均高于处理A和处理C,分别为49.32和56.60kg/ha·mm,处理B比处理A的灌溉量减少19.89%。【结论】综合考虑甘蔗产量、品质、含糖量和灌溉利用效率,在相似气候地理环境条件下,建议选择以甘蔗冠层顶部水面蒸发量的1.00倍作为甘蔗滴灌栽培的灌溉量。     

水分胁迫对4树种幼苗叶水势和持水力的影响

以皂荚(Gleditsia sinensis)、核桃(Juglans regia)、柿子(Diospyros kaki)和黑枣(Diospyros lotus)为材料,在田间持水量为80%、60%、40%和30%的条件下对4树种幼苗叶含水量、叶水势和叶持水力进行了研究。结果表明:严重水分胁迫下,4树种叶含水量降低幅度是核桃<柿树<皂荚<黑枣,核桃和柿树能够保持较高的叶水势,而皂荚和黑枣的叶水势则比较低;充足供水条件下,4树种叶持水力是皂荚>核桃>柿树>黑枣,水分胁迫诱导了皂荚、柿树和黑枣叶片持水力的提高,而耐旱的核桃却没有明显的变化。     

土壤相对含水量对阿月浑子幼苗水分参数的影响

对不同供水处理阿月浑子苗木水分参数的测定结果表明,随着土壤相对含水量的降低,Ψπ100、Ψπ0、RWC0、RO WC0和εmax均呈下降趋势,束缚水与自由水比值Va/Vs逐渐提高;严重干旱胁迫(土壤相对含水量为20%)条件下,Ψπ100、Ψπ0增加幅度较小,而RWC0、RO WC0下降幅度较大,说明苗木在干旱胁迫条件下细胞吸水能力的增加小于细胞保水能力的增强,因此,阿月浑子抗旱性以耐旱性为主。     

海藻生物保水剂吸水保水性能及抗冷冻性研究

本文以褐藻(马尾藻)中高含量的海藻多糖物质为研究对象,运用生物酶解技术和生化制备新工艺,将海藻多糖物质与丙烯酸进行共聚接枝交联,形成海藻多糖-聚丙烯酰胺共聚交联海藻生物保水剂,具有吸水倍数高、寿命长的优点。海藻生物保水剂充分吸水后,粒径为2～4 mm吸水倍率最高,为650.11 g/g。充分吸盐水后,粒径为0.9～2.0 mm吸盐水倍率最高,为61.29 g/g。在吸水前1 h内,粒径为0.9 mm吸水速率最快,所有粒径吸水9 h左右接近饱和。25℃条件下,粒径为2～4 mm水分蒸发较快;100℃条件下,水分累积蒸腾率粒径为2～4 mm最低,抗高温性能较好。相同转速不同保水剂之间加压0.5 h后,持水率表现为大粒径比小粒径高;不同转速下,3 000 r/min转速条件下保水剂的持水率略大于5 000 r/min,增加压力可降低保水剂持水率。随着冷冻时间的延长,保水剂的吸水倍率呈现下降趋势,但幅度较小,冷冻96 h后,粒径2～4 mm、粒径0.9～2.0 mm、粒径0.9 mm吸水倍率分别下降9.09%、9.42%、11.04%。3种粒径海藻生物保水剂在冷冻后吸水倍率均可保持在500倍以上,具有较好的抗冷冻性。     

水足迹研究进展

水为生命之源,水资源的合理分配与科学管理是区域可持续发展与流域综合管理的核心环节;水足迹作为一种全面核算人类活动对水资源真实占用的综合指标,将人类消费终端与水资源利用密切关联,为维护流域水资源安全、提高区域水资源利用效率提供了重要的科学依据,已成为当前国际水资源管理的前沿研究领域。在明确水足迹及水资源生态足迹相关概念的基础上,对比分析了水足迹与生态足迹、水资源生态足迹模型的异同,明晰了过程、产品及区域等不同研究对象的水足迹核算方法,系统梳理了产品和区域水足迹评价、基于水足迹的区域水资源安全研究、区域水足迹可持续性分析等水足迹主要研究内容的近今进展,并展望了进一步的重点研究方向,即水足迹综合研究、水足迹评价不确定性分析、水足迹与物质流核算的关联研究,以及基于足迹整合的可持续发展多维测度等。