我国生态清洁小流域建设工程技术体系研究

在分析我国生态清洁小流域建设现状的基础上,按照"生态修复、生态治理、生态保护"三道防线的治理思路,总结了生态清洁小流域工程建设技术体系,包括河道综合整治、水土流失生态治理、人居环境综合整治、生态农业建设和面源污染治理5个方面,阐述了三道防线的具体布局措施,并对生态清洁小流域建设工作提出了建议。     

根系及盐分含量对农田土壤干缩裂缝发育规律的影响

为研究不同根系含量和盐分含量土壤表面干缩裂缝的发育规律,该文提出了一套基于数字图像处理的裂缝几何参数提取方法,分析裂缝形态随含水率的变化规律。结果表明:随着含水率的降低,不同根系含量条件下裂缝面积密度和长度密度的差异显著(P0.05),裂缝发育稳定时根系含量越大,面积密度越小,长度密度越大。盐分质量分数为2.0%的土壤试样在整个干燥过程中裂缝面积密度明显比其他低盐分含量的试样高。当含水率27%时,盐分含量对土壤裂缝面积密度的影响差异明显,不同盐分含量的土壤裂缝面积密度和长度密度均差异显著(P0.05),说明盐分含量越大,稳定时土壤裂缝面积密度越大,长度密度越小。该成果对指导开裂土壤的农田灌溉具有重要的实践意义。     

广东LNG站线项目水土保持监测及其评价

广东LNG站线项目是典型的线形工程.根据项目特点,详细阐述了该工程水土保持监测范围、分区、监测点布设以及监测内容和采用的监测方法.监测结果表明,该工程水土保持措施总体效果良好,水土流失防治达到了目标值.通过监测分析,为类似工程的规划设计提出了建议.     

基于粒子群优化算法的农田多目标控制排水模型

该文研究内容包括2个方面： 1）针对南方丘陵地区地表排水方式,通过田间排水试验,探求控制排水中氮、磷浓度的变化规律,拟合了累计入渗量Philip公式的参数,建立了排涝、除渍和减少氮、磷流失的多目标控制排水模型。2）在分析多目标优化问题Pareto最优解的基础上,运用MATLAB编制计算程序,针对控制排水模型的具体特点,分别定义了粒子的适应值、个体极值和全局极值的计算公式,利用粒子群优化算法对模型进行了求解。结果表明,运用基于粒子群的多目标优化算法求解农田多目标控制排水模型,所求得的控制排水时间与实际控制排水时间基本一致,为农田排水的科学管理提供参考。     

咸淡轮灌和生物炭对滨海盐渍土水盐运移特征的影响

为利用滨海地区微咸水改良盐渍土,进行了不同咸淡水轮灌(淡淡、淡咸、咸淡、咸咸)和施用生物炭(0、15、30 t/hm^2)的室内入渗试验,探讨了咸淡轮灌和生物炭施用下滨海盐渍土水盐运移过程。结果表明:滨海盐渍土水分运动主要受初始入渗水质的影响,先咸后淡的轮灌方式更有利于土壤水分入渗,入渗速率增加了8.2%~46.9%,并小幅提高了土壤含水率;生物炭可促进咸淡轮灌下的水分运移,增加了相同时间内的湿润锋距离、累计入渗量、入渗速率及入渗后的土壤含水率,添加量为15 t/hm^2时入渗增益最佳,入渗速率提高了3.5%~22.0%;淡咸和咸淡处理的土壤含盐量均低于咸咸处理,脱盐率和脱盐区深度系数更高,咸淡处理可增加脱盐率,而淡咸处理可提高脱盐区深度系数;生物炭有利于咸淡轮灌下的土壤盐分淋洗,脱盐率和脱盐区深度系数分别提高了9.1%~15.0%和1.1%~7.5%,并增加了Ca^2+和Mg^2+含量,促进Na+淋洗,进而降低了微咸水利用风险,但在30 t/hm^2时盐分淋洗效果有所减弱。研究表明,添加15 t/hm^2生物炭配合微咸水-淡水轮灌能够改善滨海盐渍土的入渗特性、持水能力和盐分分布,可为该区盐渍土和微咸水开发利用提供参考。     

基于VG-PENG收缩特征曲线与收缩各向异性的裂隙率估算模型

为量化农田裂隙发育程度,考虑脱湿过程中土壤孔隙在基质域、沉降域和裂隙域间转化,该研究提出基于土壤收缩特征和收缩各向异性的裂隙体积比率(裂隙率)关于含水率的预测模型。该模型包括3个子模型:改进VG型式的基质域收缩特征VG-PENG模型,描述收缩各向异性的几何因子Logistic模型,基于上述VG-PENG收缩特征模型和几何因子模型的裂隙率预测模型。通过土壤收缩试验和裂隙演化监测试验,采用图像处理技术提取裂隙数据,评价了该模型的优度及适用性。结果表明,VG-PENG收缩模型具有较好的连续性和明确的物理意义,可精确描述土壤收缩特征(R~20.98);该研究引入Logistic曲线描述土壤收缩几何因子,揭示了收缩过程中土壤横向开裂和纵向沉降的各向异性机理,提出了脱湿初期纵向沉降(几何因子趋近1)、中期主沉降-副开裂(几何因子处于1～3之间)、后期趋于稳定3个阶段,Logistic模型可精确描述收缩几何因子随含水率变化;基于VG-PENG收缩模型和Logistic几何因子模型,构建了裂隙率关于含水率的演化模型,该模型呈"S"型曲线,取决于土壤收缩属性及其各向异性特征,裂隙率模拟值和实测值吻合较好,呈显著水平(R~20.90,P0.001)。该研究裂隙率预测模型修正了土壤收缩各向异性在裂隙率估算中造成的误差,并突破性地将VG-PENG收缩特征曲线进一步推演并应用于裂隙率模拟,可方便、快捷地通过土壤收缩数据预测农田裂隙率随含水率演化规律,为膨缩土裂隙流研究提供理论依据和参数基础。     

农田墒情动态二区模拟模型

为准确模拟土壤计划湿润层内墒情动态变化,基于土壤-植物-大气连续体物质能量运动及土壤水动力学的基本理论,考虑作物根系伸展和吸水特性,把土壤水分变化土层划分为随作物根系伸展而改变深度的包含主要根系的动态根区和无根系的储水区,构建了变根区墒情动态二区模型。模型根区深度随着作物根系伸展改变,以此准确表达土壤计划湿润层内墒情的动态变化;将储水区的土壤水分作为模型变量,计算根区下界面水分通量,由此间接地考虑了深层土壤水分对作物蒸发蒸腾量的影响。将模型拟合误差作为目标函数,采用自由搜索算法率定模型参数。应用建立的模型进行墒情模拟,模拟相对误差小于±5%和±10%所占的比例分别为49.09%和94.55%;经t检验和回归分析表明预测值和实测值相差不大,具有较好的一致性,决定系数为0.779,模型具有较高的模拟精度,能准确反映计划湿润层内墒情的变化。     

不同尺度下梯田果园地表径流养分流失特征分析

为了研究尺度变化对红壤区梯田果园养分随地表径流流失的影响,通过2011年4–9月份在江西省水土保持生态科技园的野外试验,对比分析了径流小区尺度(处理1)和自然大坡面尺度(处理2)在2种典型降雨下的产流、产沙以及N、P流失特征。结果表明:具有相似下垫面条件的处理1和处理2相比,中雨型条件下处理2单位面积产流、产沙量分别为处理1的23.09%、13.63%,大雨型条件下处理2单位面积产流、产沙量分别为处理1的27.49%、13.72%,其产流产沙过程基本一致,都是随着降雨强度的变化而变化;各处理养分流失主要集中在产流初期,后期逐渐趋于稳定。     

区域水资源合理配置研究

针对目前全球性水资源危机，提出实施水资源可持续利用的必然性，以及实现水资源可持续发展的重要途径——水资源合理配置。采用水资源综合短缺度最小为目标函数，对降水、地表水、地下水、客水等多种水源统筹考虑，对工业、农业、生活、生态环境等不同用水需求，用权重区别对待，实现区域水资源合理配置。     

基于CMAC的区域水安全评价技术及其应用

基于CMAC网络模型建立了区域水安全评价模型,根据水安全评价标准及其所属的评价等级值,随机内插生成序列来建立评价分类的样本集。应用实例表明,CMAC算法收敛速度很快,结构简单,具有一定的泛化能力,能如实地评价区域水安全。