数值模型结构不确定性对模拟结果的影响分析

以内蒙古鄂托克旗为例,基于GMS中的MODFLOW模块构建了地下水流数值模拟模型,分析了模型结构(含水层厚度、参数分区)与模型参数不确定性因素对模拟结果的影响.研究结果表明:含水层不确定情景(含水层下边界概化为隔水底板平均值870 m)与实际情况水头差值绝对值的累计和最大为701 m,对模拟结果起了主控作用;当含水层下边界概化为910,940 m时,累计和分别增加为1 013,1 593 m;与仅考虑单个不确定性因素相比,同时考虑模型参数与含水层不确定情景累计和最大为738 m,同时考虑参数分区与含水层不确定情景累计和最大为791 m.因此,在构建地下水流数值模拟模型时,应优先考虑含水层空间结构概化的合理程度,同时考虑多个不确定性因素对模拟结果的综合影响,使地下水数值模拟模型能更精确地反映真实的地下水流状况.     

岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

南北过渡带浅层地温变化及其对冬小麦产量的影响 ——以河南省信阳市为例

利用南北过渡带地区河南省信阳市1961—2017年逐月0～20 cm浅层地温和1992—2016年冬小麦产量资料,采用数理统计方法分析过去57年信阳市浅层地温的变化特征,并定量估算不同地温对冬小麦产量的贡献率。结果表明:(1)1961年以来信阳各层年平均地温均呈显著升高趋势,0 cm地层升温幅度最大,10 cm地层升温幅度最小,变化速率分别为(0.396±0.09)、(0.295±0.08)℃/10年,冬小麦生育期间各层平均地温也呈显著升高趋势;(2)1992—2016年信阳市冬小麦实际产量以(103.855±19.801) kg/(hm~2·年)的速率呈显著增加趋势,冬小麦气候产量大致经历了"高—低—高—低"的阶段波动,1992—1997年和2006—2012年气候产量相对较高,1998—2005年和2013—2016年则相对较低;(3)1992年以来信阳市冬小麦生育期5、10 cm平均地温与冬小麦气候产量呈正相关关系,0、20 cm地温与气候产量呈负相关关系,20 cm地温对冬小麦气候产量的贡献率最大,为42.3%,其次是10 cm地温(27.6%)和5 cm地温(23.2%),0 cm地温的贡献率最小,为6.9%。     

不同地下水埋深土壤水分入渗规律研究

【目的】分析农田土水势的分布对作物的生长状况和农田水分循环的影响。【方法】采用观测室内层状长土柱(土柱长L=335 cm)在上边界条件为薄层积水、下边界控制不同地下水埋深时的水分入渗及蒸发过程的试验,分析了不同地下水埋深时土水势与零通量面的变化特征。【结果】入渗率随时间总的变化趋势是减小,入渗率随时间的变化一般经历3个阶段:迅速减小、缓慢减小和稳定阶段;累积入渗量随时间增加,与时间呈幂拟合关系;入渗初始阶段湿润锋运移速率较快,之后随着时间的推移,湿润锋运移速率逐渐减小,至某一时间后趋于稳定。【结论】湿润锋运移距离与时间的平方根呈线性关系     

科尔沁草甸湿地土壤碳氮剖面分布及生长季动态特征

采用定位观测的试验方法,于2016年5-10月及2017年8月对科尔沁草甸湿地0~100 cm土层土壤有机碳、全氮剖面分布及生长季动态特征进行了实验分析,旨在为科尔沁草甸湿地保护提供科学指导并为干旱半干旱地区湿地土壤碳氮储量估算提供借鉴。结果表明:1)科尔沁草甸湿地土壤有机碳、全氮含量整体随土层深度下降,0~20 cm土层间下降显著,20 cm以下趋于相对稳定,范围分别为11.9~23.5 g·kg^-1和0.66~1.50 g·kg^-1。2)各土层土壤碳氮含量月间差异显著(全氮40~60 cm土层除外),变化幅度随土层深度先减小后增大;土壤碳氮密度(100 cm)生长季变化大于年际变化,有机碳密度全生长季呈上升趋势,范围为15.44~20.82 kg·m^-2,全氮密度生长初期明显下降,之后趋于相对稳定,范围为1.01~1.16 kg·m^-2。3)土壤有机碳含量与全氮含量呈极显著正相关;植被和水文是影响其分布、变化的关键因子。科尔沁草甸湿地生长季土壤有机碳、全氮密度变化较大,且表现为潜在的碳汇和氮源,但年际间碳汇潜力未充分发挥,本研究建议禁牧力度应加大并增加氮肥投入以提高科尔沁草甸湿地生态系统功能。     

国家地下水监测工程(辽宁省部分)站网布设探析

根据国家地下水监测工程的总体部署,辽宁省地质环境监测总站完成了"国家地下水监测工程(辽宁省部分)"的初步设计、监测站点的建设以及验收工作。辽宁省共建成自动水位监测站点455个,监测站点覆盖了全省14个地级市,控制面积达62 118 km~2,全部实现了水位数据自动传输,提高了地下水监测工作的精度,形成了一个集地下水信息采集、传输、处理、分析及信息服务为一体的信息系统,基本实现了对辽宁省地下水动态的有效监测以及对重点地区地下水监测点的实时监控。     

美国德克萨斯州高地平原区地下水灌溉管理方法研究

德克萨斯州高地平原区是美国灌溉和旱地作物的生产基地,其灌溉水源主要来源于奥加拉拉(Ogallala)地下水含水层。然而,自从1950年灌溉农业发展以来,由于对奥加拉拉含水层地下水的过度开采,使得区域地下水位严重下降,有些地区地下水位下降超过50 m。为了保护地下水资源和实现地下水可持续利用,2000年以来美国德克萨斯州高平原地区在节水压采方面开展了一系列工作,取得了较好的成效。采取的主要措施包括:用德克萨斯州高地平原蒸腾蒸发网络(The Texas High Plains Evapotranspiration Network, TXHPET)进行灌溉及地下水管理,改变作物品种,改进灌溉技术,改变种植结构,保护性耕作方法,加强降雨管理,将小部分灌溉农田转为旱作农田等。该区域1958年的灌溉面积为183万hm~2,1974年灌溉面积达到峰值,为242万hm~2;1989年灌溉面积降为159万hm~2,由于喷灌技术的推广应用,2000年灌溉面积恢复到187万hm~2。1958年大多数灌区为地面灌溉,仅有11%的灌溉面积为喷灌。1974年之后,灌溉总面积在减少,主要灌溉方式转为喷灌,中心支轴式喷灌面积稳步增长。自1989年之后,喷灌在该区域快速发展,2000年喷灌面积已占该区域灌溉面积的72%。早期的喷灌系统在较高压力下运行,自20世纪80年代,低压喷灌系统已全面使用。我国华北地区长期超量开采地下水与美国德克萨斯州高原区地下水超采情况及问题相似。兹系统介绍了美国德克萨斯州高地平原区在地下水超采情况下采取的综合措施拟为我国地下水超采地区的地下水管理工作提供技术与经验参考。     

畜禽养殖粪污还田对土壤和地下水的影响

随着我国畜禽养殖的规模化水平不断提高,较大量的养殖废弃物未得到有效处理和综合利用,逐渐成为农村环境治理的难题。畜禽粪污还田可提高农作物产量,还能提高土壤肥力,但养殖过程普遍使用兽用抗生素和重金属等添加剂,给生态环境带来较大的潜在风险。研究表明,畜禽养殖还田对土壤的影响主要存在氮、重金属和抗生素等累积风险,对地下水的影响主要是氮、抗生素等扩散风险。     

乌拉特灌域地下水水化学离子特征评价及来源分析

为探究盐渍化种植区农田地下水主要化学组成及来源,保证灌溉用水安全、实现水资源合理利用,选取乌拉特灌域为研究对象,对其地下水进行系统取样及分析,综合运用描述性统计分析、克里金空间插值、Piper三线图、综合危害指数评价、pearson相关系数法、离子比例系数及Gibbs图等方法,对乌拉特灌域地下水化学组分的含量、分布、组成、来源进行综合分析及评价,结果表明:①乌拉特灌域阴、阳离子含量特征分别为Cl~-HCO~-_3SO_4~(2-)、Na~++K~+Ca~(2+)Mg~(2+),SO_4~(2-)、Na~+、Cl~-空间变异最明显,受环境影响较大且含量较高,是决定地下水盐化的主要影响因子。②研究区地下水整体呈弱碱性,部分地区pH出现点状高值区,主要由于人类活动空间差异导致,TDS呈块状分布,空间变异性较大,西南部受深层盐卤水上涌影响,TDS值明显高于其他地区。③灌域地下水主要水化学类型是Na~++Mg~(2+)+HCO~-_3+Cl~-型,且研究区地下水超过70%属于综合危害系数法评价的四级水质,用于灌溉时需适量,否则容易导致土壤盐碱化。Piper三线图结合舒卡列夫分类法使用,能有效弥补其不足之处,在弄清离子组成结构的同时,使化学组成类型清晰明了。④灌域地下水主要受人类活动及蒸发作用的影响;TDS及pH值的大小是影响离子浓度的重要因素,当地下水中pH及TDS满足一定条件时,会产生CaCO_3沉淀及CaMg(CO_3)_2沉淀使离子含量发生变化;当TDS2 000 mg/L时,促使Na~+的水解使其含量增大,反之其变化则相反。