气候变化与人类活动对地下水埋深变化的影响

以通辽市科尔沁区为研究区,利用累积距平、M-K突变检验和累积量斜率变化率比较法,对降水量变化与地下水埋深变化进行突变检验,定量评估研究区气候变化与人类活动对地下水埋深变化的贡献度。结果表明:地下水埋深多年来呈显著上升趋势,降水对地下水埋深动态变化的影响存在明显的滞后现象,滞后期为3 a;研究区地下水埋深与降水量突变点为1998年,前期1980—1998年为基准期,后期1999—2016年为影响期;研究区气候变化对地下水埋深变化影响的贡献度为24.5%,人类活动对地下水埋深变化影响的贡献度为75.5%,人类活动是造成地下水埋深下降的主要原因。     

地下水埋深对春玉米需水量及需水系数的影响

采用排水式蒸渗仪试验,研究了不同地下水埋深时,春玉米需水量和地下水利用量的变化规律,对春玉米需水系数进行了计算。结果表明,在全生育期内,春玉米需水量最大值出现在地下水埋深为0.5 m时,1.0 m时最小;地下水埋深对春玉米需水量的阶段分配没有太大影响,不同地下水埋深处理的规律基本一致,即拔节到抽穗期最小,灌浆到收获期最大;不同地下水埋深的春玉米日需水量变化规律也基本一致,即前期较小,生长盛期达到最大;春玉米需水系数在播种-拔节期最小,在抽穗-灌浆期最大。研究结果可为春玉米节水灌溉制度的制定和高效灌溉管理提供参考。     

地下水埋深对棉花灌溉制度的影响

针对黑龙港流域地下水位总体趋势持续下降的现象,结合沧州市南皮县棉田的原位试验,采用HYDRUS 1D模型进行数值模拟,分析不同地下水埋深条件下,地下水对棉花根系层的补给作用对灌溉制度的影响。结果表明,当全生育期地下水平均埋深为1.5、2m时,地下水对棉花根系层的补给量相当于实验棉田0.5~1.5倍的灌水定额。由此制定3种(1.5、2、3m)地下水埋深条件下不同降水水平年的棉田灌溉制度:播前灌之后,50%水平年不再灌溉;75%水平年当地下水平均埋深为3m时,灌一次花铃水;85%水平年在地下水平均埋深为2、3m时,各灌一次花铃水。地下水补给作用对棉花根系层土壤含水率存在着不可忽视的影响,特别是当地下水埋深不超过2m时制定棉田的灌溉制度应充分考虑地下水的补给作用。     

河套灌区地下水埋深与总氮浓度交互效应分析

为了深入了解河套灌区地下水埋深与TN浓度的空间分布规律及相互作用关系,以内蒙古河套灌区乌拉特前旗北场试验区为研究对象,运用GIS软件中反距离加权差值模块对地下水埋深及TN浓度进行插值,绘制并分析了地下水埋深与TN浓度的空间分布图。结果表明,秋浇前地下水埋深达到最大值,平均埋深为2.38m。秋浇后由于大量水渗到地下,地下水埋深达到年内最小值,平均地下水埋深为0.64m;地下水TN浓度总体分布较分散,五水前与秋浇前地下水总氮浓度均值相近,秋浇后略小。秋浇后期试验区西南部的总氮浓度明显偏低,东北部总氮浓度相对较高;试验区地下水埋深与TN浓度相性关系不明显,但地下水埋深的变化可以定性的表征地下水TN浓度的变化。     

农田暗管-明沟组合排水系统布设参数计算与设计软件编程

暗管排水是高地下水埋深地区农田排水的主要方式之一。【目的】确定农田暗管-明沟组合排水系统的布设参数。【方法】根据农田排水理论,建立了农田暗管-明沟组合排水系统布设参数计算模型及其C#语言编程。【结果】在题设条件下,考虑地下水蒸发影响时的吸水管间距比不考虑其影响可增大2.9%~17.3%;吸水管间距由15 m增大到25 m时,地下水埋深降深减小24.7%~27.5%;当吸水管埋深由1.5 m增加到2.0 m时,地下水埋深降深可增大34.8%。计算结果与相关算例的最大相对差异小于1.2%,运行速度快,在5 s内可以完成计算过程,适用于不同土壤质地、地下水埋深、地下水蒸发条件和作物种植条件。【结论】设计的软件减轻了农田水利工程基层设计人员的工作量,可以进一步推广。     

地下水埋深对玉米生长发育及水分利用的影响

为研究地下水埋深对作物的生长发育及水分利用的影响,选择具有代表性的夏玉米为研究对象,借助地中渗透仪,通过人工控制设置不同地下水埋深（分别设置0.2,0.4,0.6,0.8,1.0和1.2 m）,探讨地下水埋深对不同生育期夏玉米的形态指标、产量、耗水量及地下水补给量的影响,分析不同地下水埋深条件下水分利用率差异.结果表明：地下水埋深对玉米株高的影响不具有统计学意义,而地下水埋深过浅或过深均会明显抑制植株叶面积指数和茎粗的增长（P〈0.05）,地下水埋深0.4 m时叶面积指数和茎粗最大.随作物生育进程,根系数量和根系干质量随地下水埋深增大,先减小后增大.玉米灌浆前,单株根系伤流量随地下水埋深增大而增大,而灌浆前后则无显著影响.地下水位埋深过深或过浅均影响穗长、秃尖长、穗粒数、百粒质量及经济产量.分析表明,0.53 m为当地玉米产量最优地下水位埋深.玉米生长期内0~80 cm土层土壤含水量随着地下水埋深增大而降低,同一地下水埋深处理玉米生育期内土壤含水量变化幅度较小.夏玉米全生育期耗水量、阶段耗水量及耗水强度随地下水位埋深增大而直线减少,回归方程在P〈0.01水平下具有统计学意义;同样夏玉米全生育期地下水补给量、阶段地下水补给量及地下水补给强度随地下水位埋深增大而直线减少,回归方程在P〈0.01水平下也具有统计学意义.玉米水分利用率随地下水埋深增大而增大,地下水埋深1.2 m处理水分利用率最高.研究成果对江淮丘陵区地下水资源利用及评价、玉米高产高效灌溉制度的制订具有实际意义.     

基于CAR-SVM模型的季节性冻融区地下水埋深预测

准确预测地下水埋深是灌区水资源管理的重要依据.考虑到地下水埋深在时间序列上呈现滞后性和非线性,耦合了多变量时间序列CAR与支持向量机SVM,构建了CAR-SVM地下水埋深预测模型.为了提高模型在冻融期的模拟效果,构建了季节性冻融灌区地下水埋深拟合模型--CAR-SVM(T-TF)模型.模拟结果显示,只考虑冻融期气温的CAR-SVM(T-TF)模型优于考虑全年气温的CAR-SVM(T)模型及不考虑气温的CAR-SVM模型.CAR-SVM(T-TF)模型在全灌区地下水埋深的模拟结果:在验证期模型决定系数R^{2为0.954,冻融期R2为0.973;RMSE均小于0.090 m,模型精度较高.将全灌区得到的3阶CAR-SVM(T-TF)模型结构用于灌区内5个灌域地下水埋深模拟,模型在各灌域均有较好的适用性.}     

浅层地下水对蔬菜腾发量和产量的

为了提高旱作蔬菜的产、质量，以甜椒和冬菠菜为试验品种，采用4种地下水埋深处理，实测了腾发量、地下水利用量和产量，得了了它们与地下水埋深之间的变化规律。结论：在开展蔬菜节水灌溉中，即应考虑充分利用地下潜水量，也需注意控制适宜地下水埋深。     

地下水对作物生长影响研究

浅埋深地下水对作物的生长发育过程有着很大影响。通过对不同地下水埋深条件下冬小麦和移栽棉生长试验 ,探讨浅埋深地下水对作物生长的影响 ,为地下水浅埋区作物生长调控提供基础数据。试验表明 :对于冬小麦和移栽棉存在一个最优的地下水位 ,埋深分别为 1.5m和 1.3m。     

基于地统计分析的河套灌区地下水埋深与矿化度时空变异规律研究

【目的】研究河套灌区地下水埋深和矿化度的时空变异规律。【方法】以内蒙古河套灌区为研究区域,应用地统计学方法和ArcGIS等工具分别研究了1998—2017年灌区地下水埋深和矿化度的时空变异性和空间分布及其影响因素。【结果】①从1998—2017年灌区地下水埋深及其空间变异性逐渐增大,地下水矿化度及其空间变异性先增大后减小。地下水埋深和矿化度的块金系数均较小,表明其主要影响因素为灌区的环境。地下水矿化度块金系数逐渐增大,空间结构性变差,受人为因素影响造成的随机变异性增强。地下水埋深及矿化度的空间自相关性距离逐渐增大,空间连续性逐渐增强;②灌区西南部沿黄河附近地下水埋深相对较浅,基本在2 m以下;西北部和东北部沿狼山山前地下水埋深相对较深,部分区域埋深可达10 m以上,机电井的分布与地下水埋深高值区域的分布相似。矿化度较高的区域分布在灌区西北部和东南部地区,西南及中部局部地区地下水矿化度较低;③丰水年大量的降雨对灌区整体地下水的补给作用,使得丰水年地下水埋深较浅,地下水得到淡化使其矿化度减小。【结论】地下水矿化度较高的区域地下水埋深相对较小,地下水矿化度较低的区域地下水埋深相对较大。     

雄县试区可引用的回灌水量分析计算

河北省雄县水资源平衡调控试区的地下水回灌水源为上游新盖房控制站的来水。通过新盖房站控制流域的降雨和径流关系的双累积曲线分析,得出不同阶段人类活动对径流的影响;从中选择具有代表性的年径流系列,建立了径流与降雨的复相关关系,得到具有代表性的长系列径流资料;分析计算了径流特征值及下游雄县试区可引用的回灌水量。     

典型草原区河谷带地下水位对水均衡要素变化的响应

近几年锡林河流域开始进入降水偏丰周期,但地下水“入不敷出”的情况愈加明显,过量的地下水开采需求只能通过消耗地下水储蓄量来实现。基于水均衡原理和统计学方法分析锡林河平原区地下水位对降水量和开采量间的响应程度。研究结果表明,各个观测井对降水时序变化的响应差异较大,其中饲草料基地井与农场三队井地下水位变幅对降水较为敏感;水位埋深与开采量之间存在明显的正相关关系,从水位-开采量关系曲线变化趋势来看,随着地下水开采量增加,农场三队、饲草料基地和奶牛场的水位响应最明显;农作物大棚种植区地下水位主要受降水量与开采量共同作用,响应程度为51.16%,而饲草料基地受开采量影响最大,达到60.71%,压减灌溉饲草料地规模、调整集中连片布局为分散式利用是缓解农灌区地下水超采、促进农牧业安全发展的主要途径。     

基于LU-SWAT模型的土地利用/覆被变化对水文过程的影响研究——以黑河上游为例

【目的】揭示内陆河流域集水区土地利用/覆被变化对水文过程的影响及其成因。【方法】基于能够逐年调用土地利用/覆被数据的LU-SWAT模型,并结合控制变量法研究了黑河流域集水区黑河上游1990—2009年土地利用/覆被变化对地表径流、侧向流、蒸散发量、地下径流以及总产水量的影响。【结果】LU-SWAT模型对于黑河上游月、年出山径流模拟结果较好,其月径流模拟的纳什系数为0.93,相关性系数为0.94;其年径流模拟的纳什系数为0.83,相关性系数为0.86。此外,其对各个水文要素的模拟结果符合西北干旱区内陆河流域集水区的水文特征;1990—2001年黑河上游土地利用变化主要表现在林地的减少,而2002—2009年土地利用的变化除了林地和草地的增加之外,还表现在裸地的大面积减少;1990—2001年黑河上游地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量都呈现增加趋势,而地下径流呈减少趋势,2002—2009年流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量减少,而地下径流量增加。在黑河上游,干旱条件下各水文要素对于土地利用覆被变化的响应更明显。【结论】1990—2001年林地的减少可能是流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量都呈现增加趋势而地下径流呈减少趋势的主要原因。2002—2009年裸地的大面积减少可能是流域地表径流、侧向流、蒸散发量以及总产水量减少而地下径流量增加的主要原因。     

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。     

基于SWAT模型的沂蒙山水土流失治理区地表水与地下水转化规律研究

为研究沂蒙山水土流失治理区,气候及植被覆盖变化影响下,水资源转化规律,以蒙阴县岸堤水库控制流域为研究对象,采用归一化植被指数(NDVI)为指标,分析植被覆盖的时空变化规律,采用分布式水文模型SWAT研究流域水文要素的时空演变规律,定量分析地表水与地下水转化量。计算结果表明:2000-2016年,流域NDVI呈增大趋势,其中2007-2009年,NDVI显著增大;空间上,84%的流域面积NDVI都呈现增加趋势。SWAT模型模拟效果较好,1990-2016年,流域平均降水量611.96 mm,径流量225.96 mm,地表径流量126.07 mm,基流量72.07 mm,潜水补给量119.52 mm。径流量中,地表径流占55%,基流量占27%,壤中流占18%。潜水的补给中,地表水量仅占5%左右,主要补给水源为降水。在气候条件与地表植被覆盖条件的综合影响下,2006年前后地表径流减少22%,地表水向地下水转化量减少,地下水向地表水转化量增多。研究成果可为沂蒙山区水资源的合理开发利用、水土流失治理提供理论依据和技术支撑。     

环境变化对河北省水资源量的影响

分析了气候变化、地下水超采、地表径流及粮食产量变化等方面对水资源的影响，结论认为，在新一轮水资源评价中，要充分考虑环境变化对水资源量的影响，加强地下水位大埋深条件下地表产流量、地下水补给量以及作物产量水平提高对水资源影响的实验研究，以提高新一轮水资源评价成果的精度。     

不同降雨特征对径流过程的影响研究

降雨是影响坡面产流的重要因素,不同的降雨特征会影响降雨径流过程。为探究降雨雨型和降雨峰值因素耦合对坡面径流过程的影响,设计了两组降雨雨型,其峰值分别落在整个降雨过程的前期和后期,进行了降雨径流模拟试验,构建了基于运动波模型的坡面径流数学模型,开展了相应的降雨径流过程数值模拟,分析了径流特征值随降雨特征的变化规律。结果表明:随着降雨峰值增大,两种雨型产生的径流总量和径流峰值均以指数形式增长,在降雨雨型相同时,径流总量和径流峰值呈线性相关。对不同的雨型来说,当降雨总量和降雨历时相同时,后峰型降雨会比前峰型降雨多产生约1/4的径流。     

山东省引黄灌溉对区域水循环影响的探讨

通过对山东省特别是鲁北地区引黄发展过程的研究,定量分析了鲁北地区大规模引黄灌溉前后地表径流系数的变化。结果表明,降雨量基本相同时,区域地表径流系数随引黄量的增大而增大。同时,大规模引黄灌溉后,增加了对浅层地下水的补给量,并且成为浅层地下水的主要补给来源。可利用黄河水替代深层地下水,控制和停止开采深层地下水或回灌深层承压含水层,能缓解淡水地下水漏斗扩大的问题。     

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。     

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。