基于GIS的河套灌区井渠结合分布区的确定方法

实施井渠结合,合理开发利用地下水是河套灌区节水和控制土壤盐碱化的重要途径。运用ArcGIS分析了地下水矿化度和土壤岩性特征,采用空间分层的处理方法构建了地下水矿化度分区图,并结合灌区土地利用状况和农业灌溉用水要求确定了井渠结合区分布以及面积。结果表明,将矿化度数据分3个空间层处理是可行的,建立的矿化度分区图呈一定的空间变化特征。井渠结合区主要分布在乌兰布和灌域非沙漠带、解放闸灌域和永济灌域南部、义长灌域北部及其与乌拉特灌域、乌梁素海交界附近区域、乌拉特灌域尾部、灌区北部沿狼山山脉部分区域。井渠结合区约占整个灌区控制面积的45%。     

内蒙古河套灌区近30年盐碱化时空演变及驱动因素分析

土壤盐碱化是制约灌区可持续发展的重要因素之一。基于遥感和GIS技术,利用Landsat TM/ETM数据,分析了内蒙古河套灌区1987-2014年土地盐碱化时空演变,并结合区域气象、水文、灌排等资料,对盐碱化驱动因素进行分析。结果表明,近30年来河套灌区盐碱地经历了萎缩(1987-1993)-缓慢扩张(1993-2006)-萎缩(2006-2014)3个阶段,但总体呈现缩减趋势。从空间分布来看,1987-2006年,在灌区西南部-中部大部-东北部形成盐碱地分布集中带,且集中带经历了从萎缩到逐步扩张的过程;2006年以后,大片盐碱地呈现碎片化趋势。多元逐步回归分析表明,灌区盐碱化主要驱动因素为排灌比、平均地下水埋深和蒸发量。     

基于最大似然法的盐碱化发展态势与治理模式探析

为探明宁夏红寺堡灌区土地盐碱化的发展规律、分布特征及主要成因,以灌区1994、2003、2008和2015年的遥感影像为研究资料,利用最大似然理论对灌区土地进行准确分类,并分析了灌区土地次生盐碱化的发展态势与主要成因。结果表明,研究区内盐碱化耕地面积由1994年的13.44%增加到2015年的21.75%,其中轻度盐碱地面积增速最快,中度其次,重度最慢。现场勘查表明,当地高含盐量的土壤母质为土壤盐碱化提供了条件,而当地独特的气候条件和长期粗放的灌溉模式加速了土壤盐碱化的发展。因此,通过综合治理模式以实现对灌区水盐的调控与治理,也可为同类灌区的土地资源的高效利用和盐碱地的治理提供对策。     

论新疆平原灌区土壤盐碱化与水资源开发

通过对灌区土壤盐碱化及治理阶段的分析可以看出,灌区土壤盐碱化的严重程度与水资源开发利用的方式和程度是密切相关的,是灌区水盐不平衡所致。为此,在以水资源合理开发利用为中心的灌区水土资源利用规划中,应将维持绿洲水盐平衡的水量视为“生态用水”,将盐份聚集地视为“生态用地”。实现流域水土资源合理配置,是新疆平原灌区土壤盐碱化治理的关键。     

新疆平原灌区盐碱地改良利用区划

以新疆尉犁县平原灌区（面积为2652.16 km2）为例,选取控制盐碱地形成和改良利用难易程度的包气带岩性、地下水埋深、地下水矿化度、0~60cm土壤含盐量等4个主导因子,在分级赋权的基础上,对4个主导因子进行叠加分析,获得了定量的盐碱地改良利用区划结果。包气带岩性组合分为粉砂/粉细砂、粉砂/亚粘土、粉细砂/亚粘土/细砂、粉土/细砂和亚粘土/粉细砂;地下水埋深划分为小于1.0、1.0～2.0、2.0～3.0、3.0～5.0和大于5.0m;地下水矿化度划分为小于1.0、1.0～2.0、2.0～3.0、3.0～10.0和大于10.0g/L;0~60cm土壤含盐量划分为<3、3～6、6～10、10～20和20g/kg。改良利用区划结果为易改良利用亚区（2.35%）、较难改良利用亚区(48.47%)、难改良利用亚区(48.59%)和不宜改良利用亚区(0.59%)。     

河套灌区井渠结合区域分布的确定方法的改进

采用井渠结合是河套灌区缓解农业用水供需矛盾,控制土壤盐碱化的重要措施。通过合理开发利用地下水进行农业灌溉,可高效利用地下水,适当降低地下水位,减少无效蒸发,降低土壤盐碱化,达到节水抑盐的目的。河套灌区水文地质条件十分复杂,确定合理的井渠结合区分布和面积成为研究重点和难点。综合分析了河套灌区大量的水文地质和水化学资料,并结合河套灌区地下水矿化度分区图,确定了3种矿化度开采上限条件下,井渠结合可开采利用区的分布及面积。结果表明,当灌溉用水矿化度上限分别为3、2.5、2g/L时,得到相应的可开采区域控制面积分别为58、41和31万hm~2,并给出了相应条件下井渠结合区的分布范围。     

景电灌区水盐动态对土地盐碱化的

针对甘肃景电灌区局部出现的严重的土地次生盐碱化问题,通过现场调查和对灌区地下水盐观测资料的分析,认为灌区的地下水属入渗—蒸发型,灌溉回归水的水盐运移是造成灌区次生盐碱化的主要原因,同时提出了针对景电灌区土地盐碱化的治理措施。     

基于地下水位插值与遥感解译的盐碱化等级划分

为探明受地下水位影响的干旱荒漠区土地盐碱化形成概率,选取甘肃省景泰川电力提灌工程灌区为研究区,以1994、2001、2015年TM影像数据与年均地下水埋深数据为本底数据,采用Arc GIS监督误差分类法对区域遥感影像进行不同程度盐碱地提取分类,运用克里金空间插值将实测地下水位进行空间转换,在此基础上,将分类结果和插值结果通过重分类消除量纲并进行等权重合并,同时把合并结果等间距分5级来表示受地下水位影响土地盐碱化形成概率。结果表明:1994-2015年灌区盐碱地呈现扩张趋势,增长率为61.87%,年均增长率为2.95%;地下水插值结果显示区域内整体地下水位抬升,年均抬升量为0.125 m,东北部地下水位变化最为剧烈;自西南到东北部土地盐碱化形成概率等级逐渐增加,土地等级转变较为明显,盐碱化等级为1、2级的土地明显增加,水位抬升对土地盐碱化等级增加影响突出。研究可为干旱荒漠区区域地下水利用提供理论依据。     

井渠结合灌区补源灌溉需用水量的计算方法及实例

在我国北方平原地区,目前较广泛地采用了“以井保丰、以河补源”的井渠结合灌溉方法。它是综合、合理利用地表水和地下水,防止灌区地下水位升高从而产生渍害和土壤次生盐碱化,以及防止过量开采地下水从而产生地下水下降漏斗等公害的有效灌溉     

大安灌区地下水动态特征及灌区实施后的生态环境响应

针对大安灌区存在的水资源短缺、土地退化以及新一轮土地整理可能带来的生态环境问题,在广泛收集该区多年地下水动态资料的基础上,进行了地下水动态特征分析,运用GM（1,1）模型预测了水位埋深。为分析灌区实施后对生态环境的影响,分别计算了灌区建成后引起的地下水位变化回渗量、地下水位上升值,得出了大安灌区水位最高上升1.11m,小于该区地下水位年变幅3.5m,采用计算的水位埋深进行了次生盐碱化发生的可能性分析。     

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。     

基于SALTMOD模型的灌溉水矿化度对土壤盐分的影响

以河套灌区沙壕渠灌域为例,运用SALTMOD模型探讨了区域尺度灌溉水矿化度对根层土壤盐分的影响。结果表明,根层土壤盐分随灌溉水矿化度的增大而增加,加大排水沟深度和提高渠道衬砌水平可缓解高矿化度灌溉水对土壤积盐的影响;采用地下微咸水和黄河水混合灌溉可有效控制盐渍化的发展,混合比在1∶1范围内时,根层土壤处于脱盐状态,最高脱盐率为23%,脱盐率高于引用黄河水灌溉的脱盐率(4%)。因此,适度利用地下微咸水灌溉,可有效的控制地下水位,节约淡水资源。     

基于突变理论的吉林西部灌区地下水环境风险评价

地表水作为灌区的灌溉水源,灌溉回归水补给容易引起土壤的次生盐渍化.选取了自然状态、水环境、土壤环境、社会经济环境这4个评价要素和相应的17个评价因子,构建了吉林西部灌区地下水环境风险指标体系,采用突变理论对其进行了评价.分析结果表明,五家子灌区、大安灌区和松原灌区均属于轻险,风险值分别为0.9206、0.9303、0.9196.吉林西部灌区的地下水环境存在风险.     

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。     

Adverse effect of waterlogging and soil salinity on crop and land productivity in northwest region of Haryana,India

In the irrigated areas of semi-arid regions, especially in northwest India, a considerable recharge to the groundwater leads to waterlogging and secondary salinization. In several sub-areas groundwater is mined, water tables fall, and salts are added to the root zone because a high proportion of irrigation water is derived from pumped groundwater of poor quality. Out of 1 million hectares of irrigation induced waterlogged saline area in northwest India, approximately half a million hectares are in the state of Haryana. Taking a homogenous physical environment as a starting point, the way and the extent to which farmers’ activities will affect the salinity and sodicity situation depend on farming and irrigation practices. In the past, soil salinity was mainly associated with high groundwater tables, which bring salts into the root zone through capillary rise when water is pumped. But nowadays, increasing exploitation of groundwater for irrigation purposes has led to declining groundwater tables and a threat of sodification and salinization due to use of poor quality groundwater. Farmers in northwest India are facing a situation in which they have to deal with salt volumes that are harmful for water uptake of crops. They are also facing the problem of sodicity, which has an adverse effect on the physical structure of the soil, causing problems of water intake, transfer and aeration. To mitigate the adverse effect of soil salinity on crop yield, the farmers irrigate frequently, either mixing canal water and groundwater, or alternately using canal water and groundwater. Due to differences in environmental parameters in the farming systems, such as groundwater quality, soil types and uneven distribution of irrigation water, income losses to the farming community are not uniform. This paper highlights the economic loss due to environmental degradation through the twin problems of waterlogging and soil salinity, which threaten the sustainability of agricultural production in Haryana state. Our analysis shows that the net present value of the damage due to waterlogging and salinity in Haryana is about Rs. 23,900/ha (in 1998–1999 constant prices). The estimated potential annual loss is about Rs. 1669 million (about US$ 37 million) from the waterlogged saline area. The major finding of the paper is that intensification per se is not the root cause of land degradation, but rather the policy environment that encouraged inappropriate land use and injudicious input use, especially excessive irrigation. Trade policies, output price policies and input subsidies all have contributed to the degradation of agricultural land.     

基于指示Kriging的土壤盐渍化风险与地下水环境分析

土壤盐渍化是制约干旱区农业发展的主要障碍,而浅埋地下水区域的地下水环境是影响土壤盐渍化的直接因素。为调控合理的地下水埋深和矿化度,以防控区域盐渍化,以河套灌区永济灌域为研究区,运用指示Kriging法比较了春灌前和生育期不同阈值条件下土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度的概率分布,从概率空间分布的角度研究了不同时期防治土壤盐渍化的地下水临界埋深和矿化度。结果表明：地下水埋深属于中等变异性,土壤表层含盐量和地下水矿化度属于强变异性。春灌前较生育期土壤表层盐渍化高风险区扩大、浅埋地下水高概率区缩小、地下水矿化高风险区缩小。春灌前永济灌域土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.6、2.2 m,地下水矿化度临界值分别为2.0、2.5 g/L;生育期土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.2、1.8 m,地下水矿化度临界值分别为2.5、3.0 g/L,春灌前更易发生土壤盐渍化。春灌前较生育期土壤盐分受外界因素（气象因素和人为因素）影响小,且土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度变异性也相对较小,地下水环境对土壤盐渍化的影响更强烈。研究区北部、东南部和中部小部分区域为地下水埋深小于临界值且大于矿化度临界值的高概率区,是土壤返盐的高风险区,建议进一步完善该地区的排水系统。     

惠民县微咸水灌溉区土壤水盐运移数值模拟及分析

为合理利用水资源、保证地下水盐环境,以惠民县桑落墅项目区为研究对象,运用HYDRUS软件,构建了土壤水盐运移数值模型,并在微咸水灌溉条件下对该地区土壤水盐运移进行了数值模拟和分析。结果表明,HYDRUS模型可以较好对土壤水盐运移规律进行模拟,按照淡水-微咸水-淡水顺序灌溉,每次灌后土壤湿润层积盐位置分别离土壤表层40、40、20 cm。5月土壤含盐量最低,4月土壤含盐量较3、5月偏高。3月土壤含水率最低,5月较3、4月要高。3、4、5月,研究区地下水埋深变化范围为0.7~3.5 m。研究区域土壤属于轻度盐渍化。     

井渠灌区地下地表水耦合模拟及用水配置研究

针对宁夏惠农区渠井用水比例失调,导致地下水越过适宜埋深造成次生盐渍化的问题。选择惠农区李岗村为试验区,在概化试验区水文地质条件,建立了水文地质概念模型,采用双重节点方式对地表水地下水模型进行耦合,在每个时间段对两者进行联立同时求解,通过HydroGeoSphere进行模型的计算求解,率定和验证模型中的水文地质参数。并通过建立的模拟模型,适时调整用水比例,得到在生态安全埋深下,渠井用水最优比例。     

Soil properties and their spatial pattern in an oasis on the lower reaches of the Tarim River, northwest China

In this study, classical, geostatistical methods and a geographical information system have been used to identify soil properties including soil organic carbon (SOC), total nitrogen (total N), salt content (SC) and soil moisture (SM), and their spatial variation as well as their relationships with groundwater, land use, and soil texture. The data came from 36 soil samples from 0 to 20 cm depth, and 36 groundwater samples in the Tikanlik Oasis on the lower reaches of the Tarim River, northwest China. The objective was to provide a scientific basis for understanding the heterogeneity of the spatial distribution of soil properties on a large scale with the goal of accelerating the sustainable development of agriculture in the oasis. The results showed that the SC and SM of the surface soil varied greatly, but the SOC and total N varied very little. A possible reason for the low variability of SOC and total N was the relatively consistent human activities within the typical agricultural oasis with more than 75% land used as cropland and orchards, because there was no significant effect of land use types on soil total N and SOC. Geostatistical analysis and the kriging estimator showed that SC and SM had a strong spatial autocorrelation. One-way ANOVA and LSD suggested that land use was the main structural indicator that resulted in the spatial autocorrelation of SC and SM within the 0-20 cm soil depth through its significant differences in soil texture, irrigation and groundwater. In particular, croplands and orchards had significantly higher SM, silt and clay particle percentages and lower SC compared to other land uses due to regular irrigation. Additionally, irrigation could effectively relieve the degree of the hazard from soil salt and soil water stress in cropland.