基于Modflow-Hydrus耦合模型的改良盐碱土水平井排水效果分析

为了提高盐碱土改良水平,确定科学合理的灌排工程设计方案,建立饱和-非饱和土壤水分运移Modflow-Hydrus耦合模型,对试验区不同情景水平井的排水效果进行模拟分析.结果表明:当地下水位埋深较小时,季节变化对地下水综合补给强度有明显影响,当地下水位埋深大于6 m,不同时段地下水综合补给强度均趋于常数,当地下水位埋深较大时,通过厚层包气带的降水补给均匀;断续排水时单个水平井400 m控制范围内,潜水位显著下降,具有良好的疏干效果,降深与水平井的年抽水强度成正相关;天然环境条件下,区内降水入渗补给和潜水蒸发保持平衡,以试验区中心向外扩展,排水试验有效改善8倍试验区面积范围内降水入渗-潜水蒸发环境,使包气带土壤水分进入饱水带,潜水水位呈下降趋势.研究成果为盐碱土壤改良的水平井施工设计提供理论参考.     

干旱区平原水库坝后农田土壤水盐运移的规律研究

干旱区的平原水库造成坝后农田地下水位抬升,加剧了土壤盐渍化的程度,厘清干旱区平原水库对坝后农田土壤水盐运移规律,便于制定有效的措施来控制地下水位,进而抑制土壤盐渍化的发生。因此采用试验监测和数值建模,利用Hydrus软件模拟出坝后农田土壤水盐运移规律。结果表明:水库水位的变动影响下游农田地下水位的变化,水库水位越高,上下游水位差越大,渗流量就越大,地下水补给量增加,水位上升越快;土壤地下水位与含水率呈正相关,地下水位越高,含水率就越高;土壤的含水率与含盐量呈负相关。通过蒸发量的增大,水分被蒸发速度加快,含水率逐渐降低,将水中的盐分留在土壤中,地表聚盐速度增加,从而含盐量增加。土壤的深度越浅,变化越明显;因此地下水位的变化对水盐动态影响较大,是诱发盐渍化的内因。而气象因素的蒸发是水盐运移的原始驱动力,是诱发土壤盐渍化的外因。通过合理的措施有效的控制地下水位,可以降低或防止坝后土壤的次生盐渍化问题。     

暗管排水对油葵地土壤脱盐及水分生产效率的影响

为了建立宁夏惠农区庙台乡给予太阳能水泵抽水的暗管排水工程的灌溉排水制度,以油葵为研究对象,设暗管排水和非暗管排水2个处理,观测分析了暗管排水对田间土壤含盐量、地下水位和产量等的影响。结果表明,在油葵生育期内,与进行暗管排水前相比,暗管排水使暗管排水区的地下水水位降低0.09 m,降幅6.21%;地下水矿化度降低9.79%;土壤含盐量降低13.64%;与非暗管排水区相比,暗管排水区的油葵增产8.10%,灌溉水生产效率增加8.40%,群体水分生产效率增加9.86%。     

暗管排水控盐对盐渍化灌区土壤盐分淋洗有效性评价

【目的】解决盐渍化灌区土壤盐渍化较严重问题,明确暗管排水控盐对土壤盐分淋洗效果的影响。【方法】以灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测和室内试验分析结合,采用经典统计学与地质统计原理,分析收获后、春灌前后暗管排水土壤盐分统计特征和空间异质性,及其土壤盐分和盐分离子脱盐效率和暗管排水对地下水埋深的影响。【结果】暗管排水0～20、20～40、40～100 cm土壤平均脱盐率分别为61.14%、52.78%、40.37%,随着土壤深度的增加,脱盐率减小。春灌后土壤盐分变异系数降低、空间自相关性增强,说明春灌后土壤盐分空间异质性均有所下降。土壤中除CO_3~(2-)表现为上升趋势外,其余各离子均表现为下降趋势,且HCO_3~-脱盐率最小,几乎不变,土壤各盐分离子脱盐率大小表现为:Cl~-K~++Na~+SO_4~(2-)Mg~(2+)Ca~(2+)HCO_3~-。暗管排水地下水埋深在灌后7 d开始下降,且下降速率较快,排水明沟深1.5 m,对地下水埋深的控制效果较好。【结论】利用暗管排水均能降低土壤含盐量,弱化土壤含盐量的空间异质性,土壤盐分由"高盐异质性"向"低盐均质性"转变,有效降低土壤盐分离子量,避免盐渍化过程中离子平衡失调,防止盐类向单一化方向发展。利用暗管排水技术降低河套灌区土壤盐分,控制地下水埋深,保证作物正常生长,防止土壤次生盐渍化具有重要意义;暗管排水技术可在河套灌区农业生产中推广应用。     

暗管控制排水条件下土壤硝态氮运移转化规律的试验研究

为研究控制排水措施对土壤硝态氮运移和转化的影响,通过测坑试验分析了不同控制排水位下土壤不同深度硝态氮的含量和分布。结果表明:①控制与非控制排水条件下土壤剖面硝态氮分布规律相似,硝态氮含量集中在0～40 cm土层,深层土壤中硝态氮浓度很小在1 mg/kg左右,不会污染地下水;②排水结束后至降雨前,表层至40 cm土壤剖面硝态氮浓度变化率和各田硝态氮含量的增大率与控制排水出口的高度成负相关,降雨至排水结束后,表层硝态氮的浓度均减小,表层以下硝态氮浓度变化与地下水埋深有关,地下水位以上硝态氮浓度一般增大,地下水位以下硝态氮浓度一般减小。结论为控制排水措施减小了深层土壤硝态氮含量,且大大减少了土壤中硝态氮的含量,且控制排水能有效减少硝态氮的流失量。     

渭-库绿洲土壤剖面盐分分布特征及驱动因子分析

[目的]监测渭-库绿洲土壤盐渍化的空间分布特征,探究驱动因子作用机理,对当地因地制宜进行土壤盐渍化调控。[方法]采用决策树、克里金插值和灰色关联度分析研究了渭-库绿洲土壤盐渍化的剖面分布特征,着重分析了样本点海拔、植被覆盖度、地下水位、TW( I 地形湿度指数)、地下水矿化度5个驱动因子对土壤盐渍化的影响。[结果]①研究区表层土壤(0~10 cm)属于重度盐渍化土壤,10~20、20~40、40~60 cm各深度剖面土壤属于中度盐渍化土壤。土壤EC1:5有强的空间变异性,其分布格局受灌溉等人为驱动因素的影响较大。②绿洲内部(即耕作区)表层土壤属于非盐渍化区域,绿洲东部10~20、20~40、40~60cm土层有轻、中度的盐渍化现象。绿洲内部表层以下土壤盐分高于表层,绿洲存在潜在的盐渍化风险。耕作区外围绿洲-荒漠交错带区域各剖面层均属于盐渍化区域,随着剖面深度的增加,盐渍化程度在不断减弱。③样本点海拔、植被覆盖度、地下水位、TWI、地下水矿化度与土壤EC1:5的灰色关联度大小次序为:0~10 cm土层:地下水矿化度>TWI>样本点的海拔>植被覆盖度>地下水位;10~20、20~40 cm土层:地下水矿化度>样本点的海拔>TWI>植被覆盖度>地下水位。[结论]渭-库绿洲土壤盐渍化主要分布在绿洲-荒漠交错带区域,土壤盐分表聚强烈,地下水矿化度是造成该研究区土壤盐渍化问题的首要原因。     

不同排水措施对青海高寒区盐碱地改良效果的研究

【目的】解决青海高寒区盐碱地治理的问题。【方法】采取在青海柴达木盆地德令哈(中度盐渍化)与诺木洪(重度盐渍化)2处试验区建设排盐工程与田间试验的方法,在中度和重度盐渍化土地安装毛细透排水带与暗管进行排水,分析了毛细透排水带降盐技术对中度和重度盐渍化土壤盐分变化规律的影响。【结果】(1)中度和重度盐渍化土壤表层(0～10 cm)盐分下降最快,其他土层盐分量呈现显著下降,中度和重度土壤最高脱盐率分别为81.19%和96.62%,重度盐渍化土壤盐分可降低至中度水平;(2)2处试验区0～10 cm土壤盐分中Cl-、SO42-、Na+和K+量较原始土样明显下降,毛细透排水带对Cl-、SO42-、Na+和K+有显著的淋洗作用;(3)毛细透排水带降盐技术在青海高寒区中度盐渍化地区土壤脱盐率可达98.61%,重度盐渍化地区淋盐定额土壤脱盐率可达94.41%。在1 500 m3/hm2灌水量、灌水次数4次的淋盐定额下,中度盐渍化土壤的改良效果最好;在1 650 m3/hm2灌水量,灌水次数4次的淋盐定额下,重度盐渍化土壤的改良效果最好。【结论】毛细透排水带可以有效治理盐碱土壤,中度盐渍化地区改善土壤性质,恢复耕地,提高土地生产力。     

膜下滴灌盐碱地排水工程控盐效果试验研究

针对新疆玛纳斯河流域下野地灌区土壤盐渍化问题,以试验区已有的支排和农沟为基础,增加暗管排水工程,形成暗管和明沟相结合的排水系统,并对试验区膜下滴灌与明沟及暗管排水工程相结合的农田灌排模式控盐效果进行试验研究.设置距明沟(暗管)8,16,24 m处为取样点,于2012—2014年不同季节在试验区对地下水位、土壤剖面(0~200 cm)盐分进行监测,对土壤总盐含量进行分析,结果表明:暗管及明沟均能有效降低地下水位,明沟和暗管可将地下水位分别控制在1.6~2.2,1.5~2.2 m;2014年相比2012年,0~200 cm土层深度,暗管取样点处(8,16,24 m)土壤总盐含量分别下降42.99%,36.84%,24.41%;根系层(0~80 cm)土壤总盐含量分别下降50.34%,40.70%,30.76%;明沟取样点处(8,16,24 m)0~200 cm深度土壤总盐含量分别下降46.85%,38.12%,30.80%;根系层(0~80 cm)土壤总盐含量分别下降54.88%,43.39%,33.21%.研究可为干旱、半干旱灌区有效治理盐碱地提供理论依据和技术参考.     

棉田暗管控制排水水位管理制度的试验研究

为研究一种适宜棉田的暗管控制排水水位管理制度,开展了测坑控制排水试验,观测分析不同排水水位下土壤含水率、地下水位、排水量、棉花生长状况、棉花产量等。结果表明,暗管控制排水能有效抬升地下水位,减少排水量,提高土壤墒情和提高雨水资源利用率;蕾铃期棉花的控制排水位在50～60cm时最适宜。     

灌溉对黑钙土组成和性质变化的影响

<正> 一般来说,实际上没有不需要进行改良的土壤。就是在高腐殖质黑钙土分布的地区,虽然由于灌溉的发展,改变了农作的自然条件,亦然如此。这是因为在灌溉条件下,水文地质、工程地质和环境自然条件平衡受到破坏,所以土壤的组成及其性质也随之而变化。灌溉水渗透补给地下水,使矿化创地下水位上升,引起灌溉地和其附近的土地次生盐渍化。同时,由于地下水位上升,土壤自然排水能力明显下降,并在地势低洼处常常出现矿化水泉。     

利用逆变器启停水泵的创新应用

正1创新背景暗管排水是一项有效的农田排水技术。暗管排水系统是由田间吸水管、集水管、检查井、集水井及出水管组成。吸水管用于直接排出土壤中多余的水,降低地下水位,调控土壤水盐状况;集水管用于汇集由吸水管排出的地下水,并输送到集水井。目前我国应用暗管排水,除能自流排出外,均使用电动水泵进行排水,在暗管排水集水井中安装潜水泵或污水泵,经过出水管将集水排到河、沟中,降低地下水位,调整田间土壤物理性状。为保证电动水泵使用效率及寿命,     

平罗县不同地下水位分布区地下水埋深变化特征分析

【目的】明确平罗县不同水位分布区的地下水埋深变化特征,更好地指导合理用水和防治土壤盐渍化。【方法】选取2007—2017年平罗县不同地下水位分布区内9眼地下水位观测井的月观测数据以及引黄水量、地下水取水量、水稻种植面积、降雨量和年平均气温等数据,分析了平罗县不同地下水位分布区地下水埋深变化特征及其影响因素。【结果】平罗县地下水埋深年内变化幅度大于年际,随月份呈"W"形变化,随年份呈平缓波浪形变化,5—8月和11月—次年1月,各观测点地下水埋深变化曲线呈聚集状态,其他月份则呈离散状态;不同地下水位分布区地下水埋深年际间变异系数表现为:高地下水位中地下水位低地下水位,年内无明显规律。与中、低水位分布区相比,高水位分布区地下水埋深不稳定;从各观测点年均地下水埋深与降雨量、平均气温、水稻种植面积、引黄水量和地下水取水量相关性来看,平罗县高、中水位分布区地下水埋深变化更多地受引黄水量影响,水稻种植面积的增加对降低高水位分布区地下水埋深起到了积极作用。【结论】建议平罗县高、中水位盐碱地的改良应减少引黄水量、利用浅层地下水或农田退水灌溉以降低地下水位。     

土壤盐渍化地区地下水临界深度确定及其水位调控

从不危害作物生长和不引起土壤严重积盐2方面综合考虑,运用基于根群理论的毛管水上升高度法和野外调查统计方法确定了新疆皮墨垦区地下水临界深度;通过GMS构建了该区地下水数值模型,并预测了不同方案下地下水动态变化。结果表明,包气带岩性为粉砂夹黏土地区,地下水临界深度为1.93m;粉砂地区,矿化度小于3g/L时,地下水临界深度为2.4m,而矿化度大于3g/L时,则为2.7m。当垦区南部、北部灌溉量减少至6 000、8 850m3/hm2时,垦区地下水埋深将稳定维持在地下水临界深度以下,土壤盐渍化问题将得到有效控制。     

河道拦蓄对地下水的补给作用

一、惠济河夏楼补给区地下水概况该区1964年开始打机井抽取浅层地下水,当时地下水埋深只有3米左右。后来,随着井灌事业的发展,机井数量不断增加,地下水开采量也越来越大,并且明显地超过了降雨入渗补给量,致使地下水位逐年下降。原来一般机井能保证6BA 泵正常抽水,后来只能够4BA 泵抽水,有的4BA 泵也不能正常抽水,只好采取水泵下座来解决。根据多年观测,地下水埋深,已从3米逐渐降到6米左右。特别是干旱年,更感地下水不足。因此,控制地下水位继续下降,是水利战线上的重要任务。     

地下水埋深对冬麦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(自然地下水位)冬小麦试验,探讨了不同地下水埋深对冬麦田土壤水分季节变化规律和垂直变化规律、地下水-土壤水界面水分转化量变化过程以及对冬麦田田间土壤水分平衡的影响。结果表明,地下水埋深对冬麦田0～60cm土壤水分动态有着明显的影响。地下水埋深越浅,麦田表层和主要根层土壤储水量季节变化越强烈,地下水对土壤水分的补给量越大,冬小麦全生育期耗水量也随着增加;土壤排水量大小与灌溉量和降雨量大小有关。地下水位埋深越深,灌溉和降水后的土壤开始排水日期越滞后;无论地下水埋深深浅,冬麦田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;地下水埋深1.5m时冬小麦产量最高,地下水位太深或太浅产量均下降。水分利用率最高值出现在地下水埋深1.0m的处理。地下水位在1.0m以下时,水分利用效率随地下水深度加深和灌水量增加而减少。     

灌区土壤盐渍化发展模拟预测与对策研究

以秦王川灌区观测和调查资料为依据,采用目前广为实用的MODFLOW地下水模拟软件,对灌区地下水动态进行了预测和分析,并对地下水质的发展趋势作出评价。灌溉实施以来,秦王川灌区地下水位逐年上升。未来10年内盐沼区面积扩大约为28 km2,并且将继续增加,地下水埋深0~2 m的面积达31.4 km2,占灌区面积的比例约为6%。未来20年地下水埋深0~2 m的面积达47 km2,占灌区面积的比例为10%左右。根据地下水位的变化特征,对控制土壤盐渍化发展的因素和对策进行了分析,提出以明沟排水为主,加大灌区下游地下水排泄能力;以渠灌为主,适度发展井灌,大力推行田间节水灌溉技术等对策。     

确定布井安全距离的实验分析

在沧州市规划区西北部将要开发的龙岸清华小区开凿了一组共9眼浅层地下水井,用抽水试验的方法确定抽水井和建筑物的安全距离.通过实验发现在试验区特定的水文地质条件下,单井抽水的最大影响半径为55.1m;结合以往资料确定抽水井距离建筑物的安全距离为大于18m.     

浅层地下水对玉米根区水分及根系吸水影响的数值模拟

运用实测数据校准并验证模型,采用Hydrus-1D模型模拟了无灌溉、无浅层地下水以及浅层地下水波动对玉米根区水分动态及根系吸水的影响。结果表明,校准后的Hydrus-1D模型能够较为准确地模拟土壤非饱和区水分动态;浅层地下水可以将土壤剖面水分维持在较稳定的范围内。当无浅层地下水时,观测节点水分波动较大,尤其是40~100cm的砂土层水分在灌溉后迅速降低。浅层地下水在影响根区水分的同时影响着根系吸水,CK、无地下水、无灌溉下玉米生长季累积根系吸水量分别为58.2、53.9、57.4cm。累积根系吸水量随地下水埋深的降低而呈先增加后降低趋势,且均高于CK。累积根系吸水量随着地下水埋深的升高而总体呈逐渐降低趋势,当地下水埋深增加40cm时,累积根系吸水量仅为50.7cm,相对于2013年降低了13%。适宜的地下水位对于维持根区水分和促进根系吸水具有重要作用。     

干旱区灌区水盐综合调控研究

土壤盐渍化是影响干旱区灌区农业发展的重要因素之一,且地下水过度开采阻碍土壤的脱盐作用,严重危害作物生长甚至导致出现弃耕现象,威胁国家粮食安全。在分析干旱区开都河流域典型灌区水盐特征的基础上,采用基于层次分析法的BP神经网络对不同水盐调控模式进行综合评价。结果表明,增加灌区作物滴灌比例、限制地下水开采量、实行冬灌措施既可以减少地表用水量,保证河流下游生态健康,维持地下水位的年际稳定更可以促进土壤的脱盐作用,降低土壤矿化度,减缓土壤盐渍化进程。研究结果探索出了以"地表-地下水资源统筹配置-土壤盐分控制-灌溉节水"三元一体的土地资源保护、灌溉模式改进和流域水资源开发的综合调控模式,可为干旱区灌区土壤盐渍化防治提供一定的参考依据。     

控制排水对大棚土壤盐分的影响

用定期取土样测定其电导率的方法,监测大棚控制排水2个月后不同深度的土壤盐分变化。结果表明,土壤盐分脱减量与地下水埋深为正相关关系,控制排水能有效地控制地下水埋深,影响土壤盐分的变化,且随着控制深度的加大,地下水埋深增大,土壤盐分脱减量变大。控制排水对于减轻渍害威胁和控制土壤盐分积累有明显的效果。