基于地下水合理埋深的井渠结合灌区水资源联合调控

以泾惠渠灌区为例,针对井渠结合灌区地下水超采及地下水位上升而导致的农田灌溉水环境等问题,从水位调控水量的角度出发,提出了基于地下水位合理埋深的水资源调控模式。在确定不同水文地质单元和不同植被类型条件下地下水位合理埋深上下限的基础上,结合PSO-RBF神经网络对地下水位埋深预测的结果,设计了基本、节水两种水资源联合方案,对不同保证率下的灌区水资源进行了联合调控。结果表明:泾惠渠灌区地下水位合理埋深上限介于1.76~3.50m,下限介于8.7~25.0m,不同水文地质单元、植被类型的水位埋深上下限值差异较大;水资源联合调控时,局部地区出现地下水超采,需加强节水灌溉和多水源的联合调控。     

覆土厚度对裸岩石砾地土壤颗粒迁移过程的影响

为了明确裸岩石砾地土地整治工程中人为构建耕作层的合理覆土厚度,通过室内土柱模拟试验,研究了覆土厚度对裸岩石砾地土壤颗粒迁移过程的影响。根据裸岩石砾地土地整治工程特点,试验共设计4个覆土厚度,分别为5,10,15,20cm,土柱底部装填5cm厚直径为10mm的玻璃珠,试验从土柱下端出水开始记时,共接取渗漏液6h。结果表明:(1)较厚的土层具有较好的保水蓄水能力和较强的土体稳定性,4个土层厚度的水分渗漏量均随着土层厚度增加而减小,水分渗漏速率表现为先增大后减小,最终趋于稳定的趋势;(2)土壤颗粒迁出量与土层厚度呈负相关关系,土壤颗粒累积迁出量与土层厚度的拟合关系式为:y=3.19e-0.11x(R2=0.96);(3)水分渗漏前期往往伴随着大量土壤颗粒的迁出,且土层越薄,水分渗漏量和土壤颗粒迁出量越大,随着渗漏过程的进行土壤颗粒迁出量逐渐减小;(4)迁出颗粒中粉粒含量最高,黏粒次之,砂粒含量最低,且不同粒径土壤颗粒随时间的迁出特征也不同。研究结果为裸岩石砾地土地整治提供了科学依据。     

裸岩石砾地客土土体结构对水肥渗漏的影响

针对裸岩石砾地利用客土法整治后新增耕地存在失水失肥的现象,以秦岭北麓某荒石滩新增耕地客土耕层作为模拟研究对象,将供试土壤以不同容重分层填装试验土柱,并对其进行了水分入渗试验,分析了裸岩石砾地人为耕作层结构的水分、养分渗漏特征。通过对5种耕作层结构的模拟渗漏试验,结果表明:(1)人为耕层土壤初始渗漏能力和渗漏速率与模拟心土层容重呈负相关关系,其入渗过程可用修正后的Kostiakov入渗模型进行模拟;(2)心土层土壤容重对累积入渗量、入渗速率及养分流失量均有较大影响,并呈负相关关系;(3)分析养分总渗漏量显示,存在一个最优耕层结构,在此耕层结构具有较好的保肥效果。通过综合分析水肥渗漏状况,确定最优耕层结构自下而上容重分别为1.5,1.3,1.2g/cm3。     

改进遗传算法在泾惠渠灌区水文地质参数求解中的应用

水文地质参数是地下水水量计算和含水层富水性评价的重要依据。利用改进遗传算法,利用实测水位恢复资料求取泾惠渠灌区水文地质参数,并通过地下水流数值模拟进行参数验证。结果表明,改进遗传算法比传统配线法获得的参数值更加精确。因而,作为一种全局最优化的方法,改进遗传算法具有简单、快捷的特点,其计算效率高、无人为干扰,能够快速搜索到可行性解,可广泛用于水文地质参数的求解。     

黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤养分变化特征及评价

[目的] 研究黄土丘陵沟壑区治沟造地工程后沟道土壤养分的变化特征，为该区改进土地整治方法，采取合理耕种管理措施及提高养分资源利用率提供科学依据。[方法] 以陕西省延安市典型治沟造地项目区土壤为研究对象，采用统计分析方法，分别对项目区整治前、整治后2，3，6 a土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾4个指标的变化特征进行分析，并采用物元模型对其进行综合评价。[结果] ①除速效钾外，研究区土壤养分含量普遍较低；沟道中土壤养分变异程度较大，属中等变异程度，土地整治后，沟道中各种养分变异系数有变小的趋势。②沟道土地整治后6 a时间内，随工程实施年限的增加，土壤有机质含量呈现出先减少后增加的趋势，6 a时含量低于整治前；土壤全氮和有效磷含量呈现先增加后减少的趋势，6 a时高于整治前；土壤速效钾含量持续降低。③沟道土地整治后3 a，土壤养分评价等级恢复到整治前水平，且有继续提高的潜力。[结论] 与坡面土地整治相比，黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤养分恢复时间更短，可根据沟道不同位置土壤养分变异特征，调整沟道作物空间布局，实施不同程度和方法的管理措施，增加粮食产量。     

蓄排水条件下盐碱地土壤盐分运移特征研究

为检验蓄水和排水处理下盐碱地土壤盐分的变化情况及盐分运移规律,于2009年在陕西富平设置试验模型,分析在两种处理下0—160cm土层土壤中盐分的变化趋势。结果表明:蓄水处理下0—160cm土层的平均土壤湿度较排水处理高,能有效提高土壤中含水量,满足作物生长需求。分析了土壤中可溶性固形物(TDS)、阴离子(Cl-,HCO3-,SO42-)、阳离子(Ca2+,Na+,K+)含量的剖面分布及土壤pH值变化,并且利用主成分分析法分析了土壤盐分与各离子间关系,得出蓄水处理有效降低土壤表层的盐分,加速土壤耕作层脱盐,土壤质量明显改善,即蓄水处理下盐碱地治理效果显著。     

蓄水条件下盐碱土中盐分空间变化特征

根据陕西卤泊滩地区盐碱地整治工程,修建模拟装置,通过测定土体中盐分含量的空间变化,研究蓄水条件下土壤盐分的运移特征,为当地盐碱地治理提供理论支撑。结果表明,盐碱土土体一侧蓄水后,土体中的盐分顺着盐分梯度向水体中弥散,水体中的含盐量变化呈现由低到高的趋势,最终与土体间达到动态平衡;在土体垂直方向上,0~60 cm土体盐分减少,盐分含量主要集中在距地表100 cm左右处;在水平方向上,水体对于土体的作用范围为9 m,除此以外土体盐分含量变化不大。说明在试验该模型下,蓄水条件对距其一定范围内的盐碱土体具有改善效果。     

黄土高原丘陵沟壑区土壤温度研究

通过TRIME-TDR监测南泥湾镇典型区土壤温度的动态变化,设定18个监测点,监测土层深度50cm。结果表明:该地区土壤温度较稳定,测点处的土壤温差最大0.7℃,且下层土壤温度较靠近地表处土壤温度高,有助于保持作物根系的活性、促进作物根系的生长;在温度较低区域的植被生长情况较温度较高区生长情况好,且温度较低区有多年生乔木生长;温度较高区主要是1年生草类生长;该区域土壤温度随时间变化较小,在作物主要的生长时期(5—10月)土壤温度变化较小,基本保持稳定,对作物生长的影响较小;10月之后土壤温度为11.5～13.9℃,有助于作物有机物的最终积累。     

井渠结合灌区地下水开采方案设计研究——以泾慧渠灌区试验区为例

首先根据泾惠渠灌区试验区近60a的气象、土壤资料,利用CROPWAT模型计算区域冬小麦、玉米、棉花的灌溉需水量。根据研究区需水、供水之间的关系以及渠井适宜比理论提出3种地下水开采方案。在试验区水文地质条件的基础上,运用Visual Modflow软件建立了地下水流数值模型,并从地下水合理埋深、丰枯季地下水量构成等角度,对不同开采方案下的地下水动态变化进行了分析和验证。结果表明:通过对未来年地下水位的预测可知,3种开采方案下的地下水埋深都在合理的埋深范围内;对比分析发现第2种方案的地下水开采所引起的降深适中,开采量有可靠的补给保证,并在丰枯两季形成动态调整,为最优方案。该研究为今后试验区地下水的合理开采提供了科学依据。     

基于HYDRUS的黄土高原丘陵沟壑区土壤水分入渗模拟

根据黄土高原丘陵沟壑区小流域的观测资料,利用HYDRUS软件建立了该区域的土壤水分运移模型,分析了在降水条件下沟道不同地理位置及不同土层深度下土壤水分的分布规律,将模拟结果与实测数据进行了对比验证,同时利用该模型对暴雨条件下土壤水分的运移进行了模拟。结果显示,建立的模型能够较好地反映当地土壤水分的运移状况,模拟结果显示暴雨结束后,上游20及40 cm深处土壤水分含量降低相对较快,下游40 cm深处土壤水分含量降低最慢,且保持了较高水平。