“管灌”给雄县农业插上翅膀

河北省雄县,是华北地区一个典型的缺水县。近些年来,旱情加剧,地下水连年超采,水位以每年1m的速度下降,水资源短缺成为困扰农业发展的主要因素,迫使该县必须走节水灌溉的新路子,从1982年开始,该县即着手研制和推广地下硬塑防渗输水管道。一     

某地下水源热泵诱发地下水水质变异成因分析

为了研究地下水源热泵的"抽—回"系统运行过程中地下水水质的变化,选择池州某地下水源热泵工程为研究对象,在收集各项目所在地段的水文气象、地质、水文地质和水质资料的基础上,进行水质水化学类型分析以及相关性分析。根据区域水文地质条件受热泵系统影响机制,进行水质变异成因分析。结果表明:水源热泵系统的运行改变了工程所在地段的地下水化学类型;水质变异成因中常规的动力场、温度场和化学场因素影响可恢复,地质结构因素影响不可恢复。     

博兴城区水资源优化开采分析

近年来，山东省博兴城区地下水的开采量较大，形成了范围较大的降落漏斗，并有逐渐加深扩大的趋势，因此，必须采取措施，以确定地下水的最优开采量。针对博兴城区水资源特点，应用系统模糊决策理论，探讨了确定地下中深层水最优开采量方案时应考虑的因素、遵循的原则以及如何确定最优开采量方案等问题；同时建议把城区地下水作为后备水源，使引黄河水和开采地下水协调发展。     

抽咸补淡经济效益分析

河北省黑龙港地区,浅层地下水多为咸水,其矿化度均大于2克/升,一般不宜灌溉。该地区年平均降雨量为500毫米左右,7、8月份占全年降雨量的80%。由于咸水占据地下“库容”,影响蓄纳雨水,这就使得该地区春秋无淡水,干旱成灾。抽咸补淡就是在汛期或客水到来之前,抽出排掉地下咸水,降低地下水位,腾空地下库容,然后由降雨或地表水补给地下水,使地下咸水区变为淡水区,从而增大地下水资源。抽咸补淡,投资较大,周期长,能否推广应用是人们关心的问题。下面以南皮试区抽咸补淡实测资料为依据,进行经济效益分析。     

河北省地下水压采工程区坑塘水体动态变化分析

在严重缺水的河北省,如何合理利用稀缺的水资源已经成为一个热门话题。为合理保护和利用储水坑塘,将丰水期的水资源合理利用到其他需水期,以期减少地下水的开采量及充分利用水资源,基于Landsat系列卫星的TM/ETM+/OLI遥感影像,运用遥感技术中的改进的归一化差异水体指(MNDWI),完成了对河北省地下水压采工程区坑塘水体的提取,从而统计出了坑塘数量、面积并估算了研究区范围内夏季的蓄水量。研究表明:坑塘的分布呈北多南少、东多西少的格局;在气候和人为因素影响下,在2000-2014年的15 a间,河北省地下水压采工程区内坑塘个数和面积总体呈逐年减少的趋势。还分析坑塘作为灌溉水源的保障能力波动情况,2000、2007和2014年坑塘的蓄水量约为5.09、3.76和1.95亿m3。对减少河北省地下水资源的开采和保障研究区农业灌溉有重大意义。     

农村饮水安全系统崩溃的脆性源研究

农村饮水安全系统与当地自然、经济和社会等密切相关,是典型的复杂系统,系统中某子系统(要素)不符合饮水安全要求,从而导致整个复杂系统的崩溃。根据系统脆性理论,分析农村饮水安全系统的脆性,辨析出饮水系统崩溃的脆性源。以河北省为例,建立农村饮水系统脆性层次结构,采用模糊层次分析法(FAHP)计算主要因素的权重,得到河北省饮水安全系统崩溃的脆性源为氟超标、水量不足、苦咸水超标和地下水污染。研究表明从系统脆性角度评析区域农村饮水安全是可行的,研究成果为保障农村饮水系统安全提供控制策略。     

鄂托克前旗毛乌素沙地GSPAC系统水分动态分析

在分析地下水与土壤-植物-大气连续体GSPAC的关系基础上,系统探讨了沙地GSPAC天然植被水分系统关系,定量揭示了毛乌素沙地土壤含水率、降雨和地下水以及地下水与植被地下生物量的关系。结果表明:随着地下水埋深的增加,植被的地下生物量有明显的降低趋势;在地下水埋深小于1.8 m、降雨大于8 mm时对地下水产生不同程度影响。成果对沙地生态保护具有一定的指导作用。     

巴音河河床硬质化对地下水循环模式的影响研究

在西北干旱区,人类活动通过大型水利工程、农业引水灌溉等方式在不同程度上影响和改变着天然状态下的地下水循环模式,并引发一系列的次生灾害。以青海省德令哈市巴音河为例,选取山前冲洪积和冲湖积平原为研究区,利用MODFLOW软件沿河流方向建立地下水流的剖面二维数值模型,划分地下水流系统,分析相同径流量条件下河床硬质化对地下水循环模式的影响作用。结果表明河床硬质化改变了河流对地下水的补给机制,极大地影响了局部地下水流系统,使得地下水位整体下降,溢出带位置下移约800 m,且地下水出现了集中排泄现象。     

不同地下水埋深污灌硝态氮对土壤-地下水环境影响试验研究

地下水埋深是影响污灌污染物在土壤-地下水系统中运移特性的主要因素之一。通过室内污水入渗试验,研究了不同地下水埋深条件下污灌污染物NO3--N在土壤中的运移特性及对地下水环境的影响。研究结果表明:地下水埋深的不同导致了土壤内水分分布和NO3--N迁移路径的差异,从而影响了NO3--N在土壤-地下水系统中的运移特性。埋深浅,高土水势能和反硝化潜势制约了污水携带NO3--N向下层土壤迁移淋失的趋势,但高土水势能和短迁移路径使下层土壤基质中的NO3--N易被挤入至地下水中,NO3--N污染地下水风险较大。     

基于两阶段优化配置模型的济南泉域补给区灌溉水源置换研究

目前全球地下水能保持持续平衡的地区日趋减少,不合理农业灌溉成为很多地区地下水系统恶化的主要因素之一。济南市历城区地下水用于农业灌溉是当地地下水位下降的重要因素,对于济南泉域、白泉泉域喷涌有直接影响。针对研究区农业用水特点和水生态文明建设水源置换的要求,建立两阶段优化配置模型,将灌溉用水配置分为2个阶段,阶段一,以生态、节水和经济效益为目标,引入单位脉冲响应系数约束地下水利用量,实现区域地下水与地表水的合理配置;阶段二,以作物最大产量为目标,进行作物生育阶段水量配置和种植结构调整。结果表明,采取两阶段优化算法与用水结构调整后,可以有效减少地下水利用量,2011—2014年平均地表水与地下水用水结构由原来的3∶7调整为5.2∶4.8,较好地实现地下水源置换目标,同时地下水位计算值较实际年分别增加0.31、1.12、1.55和3.38 m,对保证泉域持续喷涌具有重要作用。     

浅埋区地下水--土壤水资源动态过程及其调控

分析了冬小麦生长期地下水-地下水资源量动态过程和地下水、土壤水分变化特征.结果表明,在地下水浅埋区地下水对土壤水的补给为农田蒸散的重要的水分来源,现行的灌溉制度不考虑这一作用,过多的灌溉量不仅会消弱地下术对土壤水的补给,而且多余的土壤水分还会下渗补给地下水,造成水资源的无效损失和动力能源的损耗.为了提高作物水分利用效率,提出了相应的地下水-土壤水资源调控措施.     

Analysis on groundwater table drawdown by land use and the quest for sustainable water use in the Hebei Plain in China

Increased water use in the Hebei Plain during the last decades has caused serious groundwater level decline and many geological problems which have become the biggest threat to social–economic sustainability. Thus, to determine the factors resulting in the groundwater decline and to develop a practical plan for long-term groundwater use appear to be necessary in this region. In this paper, a water balance model is used in conjunction with regression techniques to estimate the groundwater recharge coefficient and the specific yield (defined as the ratio of the volume of water that a saturated rock or soil will release by gravity drainage to the volume of rock or soil) and the groundwater withdrawn by different water use sectors and the corresponding drop in the water-table are analyzed. The decline in water-table by different crops and water economic benefit of crops are discussed in detail in order to suggest sustainable use of groundwater resources in the Hebei Plain. Finally, sample policy scenarios are developed to show how groundwater in the Hebei Plain could be used in a sustainable manner. In our study, it is found that agriculture is the major consumer of groundwater, with about 85% of the total groundwater withdrawals, and groundwater depletion is mainly caused by agricultural water use. Production of winter wheat exerts a great negative influence on the groundwater system. Winter wheat is the most water consuming crop and result in significant decline of groundwater table. Water economic benefit of winter wheat is lower than that of other crops and withdrawing winter wheat sown area is rational option to make sustainable use of groundwater. With far-sighted and regional planning, the limited water resource can be used sustainably to generate maximum social benefits. This paper will provide information necessary for land-use planning in a severe water shortage region where farmland is mainly irrigated by groundwater.     

Impacts of water saving on groundwater balance in a large-scale arid irrigation district,Northwest China

Water saving practices are essential for sustainable use of water resources in semiarid regions. To understand the impacts of different water saving measures on groundwater resources, the Hetao Irrigation District in Northwest China was chosen in this study. Based on the data from 1991 to 2010, a groundwater balance model was calibrated and validated. The simulation results showed that irrigation-induced infiltration (92 % of the total groundwater recharge) and groundwater evaporation (92 % of the total groundwater discharge) were the primary factors controlling groundwater table fluctuations during irrigation seasons. The impacts of different water saving scenarios on groundwater balance components were then evaluated. The results revealed that the conjunctive use of water resources was the most effective way to improve water use efficiency (reducing surface water diversions by 52 %) and the depth to groundwater table increased by up to 79 cm. However, deeper groundwater tables may have a negative effect on crop growth due to reduced upward fluxes of groundwater into root zones. Therefore, future studies are needed to evaluate the impacts of different water saving measures on both water resources and crop yields. The results of this study provide further insights into effectively managing water resources in water-limited agricultural areas.     

基于GMS的北京市房山平原区地下水数值模拟研究

根据北京市房山平原区的水文地质条件,将研究区水文地质概念模型概化为三维非均质、各向同性、非稳定地下水流系统,并应用GMS软件对研究区地下水系统进行了识别和验证。采用情景分析方法,在模拟8种不同情景方案下规划年地下水的变化情况,给出适宜研究区地下水可持续发展的最佳方案。在情景5方案,即在中度节水、种植结构保持现状和强化减少地下水的情形下,研究区2020和2030年的地下水位处于最佳状态,相比于基准年,地下水位分别回升了3.55m和5.85m,研究区处于正均衡状态,降落漏斗消失。     

淮北平原气象因素对裸地潜水蒸发的影响

【目的】理清气象因素对潜水蒸发的影响。【方法】采用五道沟水文实验站62套原状土蒸渗仪及气象场1991─2015年长系列实验资料,分析了潜水蒸发与水面蒸发、气温、降雨及地温的关系,并比较了气象因素对砂姜黑土与黄潮土潜水蒸发量影响的差异。【结果】砂姜黑土与黄潮土地下水埋深为0时的潜水蒸发均比水面蒸发小,且都与水面蒸发呈线性相关关系(R~2>0.9)。潜水蒸发与气温年内变化趋势基本一致,气温对砂姜黑土在地下水埋深小于0.2 m影响较大,大于0.4 m影响较小;对黄潮土在地下水埋深小于1.0 m影响较大,大于2.0 m影响较小。地温是潜水蒸发的能量来源之一,5—8月,潜水蒸发随地温的增加而增大;11月—次年2月,潜水蒸发随地温的增加而减小,而3、4月和9、10月处于转折阶段,规律性不明显。对多年平均月潜水蒸发与地温进行曲线拟合,采用高斯曲线拟合最好(R~2均大于0.9)。【结论】气象因素对地下水埋深浅的潜水蒸发影响明显,且对黄潮土的影响大于砂姜黑土,可用地温计算潜水蒸发。     

平阴岩溶地下水位与降水量、黄河水位的相关性分析

【目的】查明平阴岩溶地下水位对降水量、黄河水位响应的时滞差异。【方法】选取2007—2018年2个沿黄岩溶水位监测数据、同期降水量和黄河水位资料,采用互相关分析、连续小波变换和交叉小波变换对岩溶水位与降水量、黄河水位的相关性进行了分析。【结果】①降水量、岩溶水位的互相关系数具有明显的12个月的周期,黄河水位周期性不强。岩溶水位与降水量、黄河水位之间存在1～8个月和0～10个月的时间滞后。②降水量和岩溶水位存在0.86～1.20 a和0.86～1.36 a的连续主震荡周期,黄河水位存在1 a和3 a的周期变化特征。③岩溶水位对降水量、黄河水位的滞后时间为110.46～164.39 d和105.77～161.88 d,黄河水与岩溶地下水之间径流速度为21.62～25.53 m/d。【结论】平阴岩溶水位对黄河水位的时滞略小于对降水量的时滞。     

不同地下水埋深时甜椒需水量及作物系数试验研究

采用排水式蒸渗仪试验,研究了不同地下水埋深时,甜椒需水量和地下水利用量的变化规律及与外界环境因子的关系。分析和模拟了甜椒作物系数,并与FAO-56推荐作物系数值进行了比较。结果表明,地下水埋深为0.6~0.9m时,地下水与降雨利用量占需水量的40%~50%,灌溉量较低。地下水埋深较浅时,需水量与地下水利用量与蒸发量、气温和地温具有显著的线性关系。地下水埋深较深时,需水量主要受降雨的影响,与环境因子的相关性较小;地下水利用量与蒸发量、气温、地温及饱和水气压差仍具有显著的线性关系。甜椒全生育期作物系数为1.35,与移栽后旬数、地温和需水系数分别表现出3次、2次和3次多项式的关系。生长中期和后期,作物系数分别为1.25和1.25~1.1,高于FAO-56推荐值。研究结果为蔬菜类作物节水灌溉制度的制定和高效灌溉管理提供参考。     

基于水盐生产函数的绿洲灌区水盐调控研究

土壤次生盐碱化是新疆灌溉农业所面临的最大环境问题。灌溉农业的快速扩展与灌排系统不完善是造成土壤次生盐碱化发生与恶化的关键因素。以水盐生产函数为依据,计算了不同生育阶段及全生育期阶段棉花相对产量与土壤全盐的关系,依据该计算结果对塔里木灌区的土壤盐化程度做了初步划分。基于塔里木灌区地下水埋深较浅且多为微咸水的事实,比较深入地探讨了地下水合理的动态水位及作物对潜水利用问题。最后,提出了灌区水盐调控的对策,强调排水系统的通畅运行是控制土壤次生盐碱化的关键,通过排水系统和减少灌溉定额使作物生长期的地下水埋深控制在1.6~2.1 m内,不但可以减少排水成本,而且也可使作物充分利用地下水,同时促进塔里木河水质的改善。     

圩区地下水位随机模拟模型及应用

以我国大型圩区为研究对象，开发出一通用的圩区地下水位随机模拟数学模型，用以模拟圩区地下水位随时间的变化情况．论文分析了大气降水、地表蒸发等随机变量的模拟预测方法，应用随机理论及时间序列理论对上述动态因素进行动态模拟，建立了不同边界条件的圩区地下水位机模拟模型．应用MODFLOW软件进行数值分析，给出特征点处地下水位随时间的变化规律，并提出现状封闭率条件下的适宜水面率．结果表明，地下水位模拟值与实测值最大相对误差为2.38%，成果为大型圩区工程规划管理提供了决策参考．