强降雨条件下沙丘土壤水分运移特征分析

通过开展野外模拟降雨及亮蓝示踪试验,分析古尔班通古特沙漠强降雨条件下沙丘土壤水分运移规律。结果表明,2003-2013年间沙漠降雨以小雨量、小强度、短历时降雨特征为主。存在少数大雨量、大强度、长历时降雨;裸沙地平均土壤入渗率为7.87mm/min,远大于最大自然降雨强度(14mm/h),降雨条件下沙丘坡面不易形成地表径流,降雨期间土壤水分以垂直入渗为主。强降雨后再分配阶段,土壤水分顺坡侧向运移显著;陡坡、缓坡下部土壤水分顺坡侧向运移补给量分别为8.68,4.66mm,各占坡下部土壤水分来源的37.32%和32.63%,是坡下部土壤水分的重要来源。雨后土壤水分运移是土壤水分空间分布的重要影响因素,土壤水分顺坡侧向运移主要作用于土壤水分水平空间分布;强降雨后土壤水分富集层及富集区域向深层及坡下部运移;缓坡土壤水分空间富集层较浅,坡中部为土壤水分富集区域;陡坡土壤水分空间富集层较深,坡下部为土壤水分富集区域。     

中亚棉花生产需水量与虚拟水贸易变化趋势

棉花是中亚重要的出口农产品之一,在水资源日趋严峻形势下,评价棉花生产需水和虚拟水贸易对区域水资源管理具有重要意义。本研究基于中亚175个站点长期气象数据,利用ArcGIS空间插值和作物系数法,结合棉花空间分布情况,首先估算了中亚五国的棉花需水量和单产需水量;基于单产需水量和国际粮农组织(FAO)的棉花产量和贸易数据,分析了1992年以来棉花的生产需水量、虚拟水贸易变化趋势及影响因素;最后评价了虚拟水贸易对中亚水资源的影响。研究结果表明:1)中亚棉花需水量为761.0～1033.9mm,单产需水量为2834.4～5732.1 m~3·t~(-1),其中产棉大国乌兹别克斯坦为4263.8 m~3·t~(-1)。2)1992—2017年,中亚地区棉花收获面积减少和产量偏低,导致总产量下降,生产需水量从初期的不足300亿m~3下降到目前的不足200亿m~3;棉花消费量增加导致出口量降低,净出口虚拟水量从初期的200亿m~3左右下降到目前50亿m~3;年均棉花生产需水量、净出口虚拟水量和净出口占生产需水量的比值分别为237.2亿m~3、147.4亿m~3和62.1%。3) 1992—2017年,乌兹别克斯坦和土库曼斯坦通过棉花出口分别输出其可更新水资源总量的18.4%和12.7%,加剧了咸海流域水资源短缺。因此减少农田输水损失,提高棉花水分利用效率,是提升中亚棉花总产、减少棉花生产耗水、提升棉花出口贸易、减少虚拟水外输的有效措施。     

准噶尔盆地降水、土壤水和地下水中δ^18O和δD变化特征——以中国生态系统研究网络阜康站为例

本实验的研究材料（融雪水、雨水、土壤水、地下水）采集于2006年3-6月,取自位于古尔班通古特沙漠南缘中国科学院阜康荒漠生态系统研究站及北沙窝实验点,对其氢氧稳定性同位素比率δ^18O和δD的测定结果进行了分析,研究了降水、土壤水稳定同位素变化特征,揭示干旱荒漠区降水和土壤水的关系。研究结果表明,表层10cm土壤水受降水的直接影响,其δ^18O具有与降水相同变化的趋势;地表浅层土壤水的稳定性同位素比率介于雪水和雨水之间;不同时间剖面土壤水的δ^18O和重量含水量均为表层10 cm变化最大,具有向下变幅逐渐减少的趋势。地下水中δ^18O在不同季节变化差异不大,地下水有一致、稳定的水源供应。本研究为稳定同位素技术在水循环研究中的应用提供了实例,也为古尔班通古特沙漠生态系统维持与恢复提供科学依据。     

新疆喀什地区的地下水资源特征分析

喀什地区是新疆最大的粮棉基地之一,自然资源丰富,区内有喀什噶尔河与叶尔羌河两大水系,地表水资源丰富,但是径流量年内分布不均,导致水资源相对短缺,限制了本区工农业的持续发展。如何对地下水进行合理的开发利用,是本地区农业可持续发展的关键。在阐述喀什噶尔河与叶尔羌河流域地下水的埋深、富水性及水质变化规律的同时,依据水资源可持续利用原理,结合本区的水文地质条件,提出开发利用本区地下水的模式。     

准噶尔盆地南缘梭梭树干液流规律比较

采用SF-300热脉冲树干液流仪,分析比较了准噶尔盆地南缘人工种植和原生条件下,梭梭树干液流及其土壤水分的变化,建立了人工种植梭梭树干液流速率与气象因子的最优回归方程。结果表明：人工种植梭梭日累积液流量过程线呈近似 “S”型,与土壤含水率具有极显著的相关性;液流速率日变化多呈双峰型,昼夜变化明显,对气温的时滞约1 h;原生梭梭耗水特征相对稳定,日累积液流量过程线近似直线型,与土壤含水率无相关性,液流速率日变化多呈多峰型,无明显日过程。观测期人工梭梭单位面积液流通量平均为0.240 L/(cm².d),是原生梭梭的1.5倍;降雨后人工和原生梭梭液流速率峰值分别比降雨前提前3 h和30 min。     

新疆天池自然保护区春季融雪产流特征分析

通过对新疆天池自然保护区春季融雪期间径流小区的定位观测试验,对新疆天池自然保护区不同土地利用类型的降雪、积雪和融雪产流规律进行了研究.结果表明:(1)雪岭云杉的截雪率明显高于杨树,约75%,是杨树的3～4倍;(2)不同土地利用类型的融雪产流率依次为:裸露地(15.6%)＞杨树林地(8.5%)＞草地(1.6%)＞雪岭云杉林(0);(3)比起林地,草地融雪径流发生的时间较早;(4)植被因子、坡度、土壤性质都显著地影响着草地融雪径流量的大小,且植被因子对于草地融雪径流的影响大于土壤性质以及坡度对于草地融雪径流的影响.     

粒子群优化算法在确定含水层参数

以泰斯公式为例,将粒子群优化算法应用于求解分析抽水试验数据,确定含水层参数的函数优化问题．就粒子数目和待估导水系数初值范围等因素对算法收敛性的影响,进行了数值实验．结果表明：1）粒子群算法能够有效地应用于求解分析抽水试验数据,确定含水层参数计算问题;2）粒子数目的大小对运算时间和算法收敛性有一定的影响,在实际运算时,宜设置较大的粒子数;3）待估导水系数的选取初值大小对收敛速度有一定的影响,但不会影响最终计算结果．与其它方法相比较,粒子群优化算法具有原理简单、易于编程和实现等优点．     

分析非稳定流抽水试验数据的改进直线折法

以泰斯公式为基础,提出了一种分析非稳定流抽水试验数据,确定含水层导水系数和弹性释水系数的新方法.不同于Jacob-Cooper直线图解法的简化方式,而是取泰斯井函数级数展开式的前三项作为井函数的近似表达式.以这样的简化方式而提出的改进直线解析法.在满足与Jacob-Cooper直线图解法相同计算精度的条件下,要求无量纲变量的值u<0.2或u<1.0.显然.这样的条件较Jacob-Cooper直线图解法要求的u<0.01或u<0.05更易得到满足.最后,通过实例说明了方法的具体步骤,并对方法的适用性进行了初步讨论.     

分析非稳定流抽水试验数据的改进

以泰斯公式为基础，提出了一种分析非稳定流抽水试验数据，确定含水层导水系数和弹性释水系数的新方法。不同于Jacob-Cooper直线图解法的简化方式，而是取泰斯井函数级数展开式的前三项作为井函数的近似表达式。以这样的简化方式而提出的改进直线解析法，在满足与Jacob-Cooper直线图解法相同计算精度的条件下，要求无量纲变量的值 u<0.2 或u<1.0。显然，这样的条件较Jacob-Cooper直线图解法要求的u<0.01 或u<0.05更易得到满足。最后，通过实例说明了方法的具体步骤，并对方法的适用性进行了初步讨论。     

地下水资源补给量的因子分析

在简介因子分析的原理和方法的基础上 ,应用该方法分析喀什地区各县市的地下水资源状况 ,结果表明渠系渗漏补给是地下水最重要的补给因子 ,莎车县与巴楚县地下水资源最为丰富。该结论与实际情况吻合较好