基于权马尔科夫链模型淮北平原西部地下水埋深预测研究

地下水位埋深动态预测研究是地下水资源评价的重要内容之一;地下水位变化受气象、水文、地质、开采及补给等诸多因素制约,而且各因素之间的关系很难确定,难以用简单的线性函数进行描述,故地下水埋深具有随机性。该研究采用基于权马尔科夫链建立淮北平原西部地下水埋深预测模型,预测了区内地下水埋深所处的区间值,结果表明研究区中深层地下水多处于[5.080 m,5.960 m),处于[6.448 m,+∞)出现的概率也偏高;浅层地下水埋深多处于[2.925 m,3.635 m),处于[3.990 m,+∞)也呈现增大趋势,研究表明在地下水不合理的开发利用下,淮北平原西部地下水埋深呈增大趋势;该研究成果为淮北平原西部地下水资源管理与决策提供一种新的方法。     

不同埋深浅层地下水对春小麦的补给模式试验研究

[目的]从作物需水规律出发,研究不同埋深浅层地下水对作物需水的补给模式及对作物蒸散的影响。[方法]设计5个地下水埋深处理,于2008～2009年采用底部密封的试筒进行不同地下水埋深条件下春小麦全生育期潜水蒸发试验。[结果]不同埋深地下水对作物生长以及田间蒸发散具有显著影响,补给占ET总量的比重从0到52.0%不等;地下水埋深较浅时,影响地下水对作物补给的主要因素是大气蒸散能力和作物根层深度,埋深较大时则主要受到地下水位的控制。[结论]揭示了不同埋深条件下潜水补给包气带及作物需水的机理及模式,为合理高效利用浅层地下水资源、优化春小麦灌溉制度提供依据。     

不同埋深浅层地下水对春小麦的补给模式研究

[目的]从作物需水规律出发,研究不同埋深浅层地下水对作物需水的补给模式及对作物蒸散的影响。[方法]设计5个地下水埋深处理,于2008～2009年采用底部密封的试桶进行不同地下水埋深条件下春小麦全生育期潜水蒸发试验。[结果]不同埋深地下水对作物生长以及田间蒸发散具有显著的影响,补给占ET总量的比重从0到52.0%不等;地下水埋深较浅时,影响地下水对作物补给的主要因素是大气蒸散能力和作物根层深度,埋深较大时则主要受到地下水位的控制。[结论]揭示了不同埋深条件下潜水补给包气带及作物需水的机理及模式,为合理高效利用浅层地下水资源、优化春小麦灌溉制度提供依据。     

绿洲不同尺度地下水时空动态变化特征及成因分析

[目的]不合理的开发使用地下水资源会产生一系列的环境生态问题,科学的论证地下水变化规律,为今后有效的开发、管理干旱区地下水资源提供重要保证和必要前提.[方法]以天山北坡奇台绿洲为研究区,从县域和乡级两个不同尺度对其地下水位时空动态变化特征及成因进行分析.[结果]县域范围内地下水位变化受人口因素影响深,乡级尺度受耕地面积因素影响更大.乡级尺度中,西-东方向农业发展历史长的乡镇地下水埋深早期下降快,后期逐渐趋缓.而早期以畜牧业发展为主的地区则反之.南—北方向,地下水埋深平均下降速度依次是中部(0.47 m/a)＞北部(0.31 m/a)＞南部(0.13 m/a).[结论]县域范围、乡级尺度引起地下水埋深变化的因素不同,时空变化特征也不一样.     

天津市沿海地区土壤剖面盐分监测及研究

[目的]为了掌握天津市沿海地区土壤盐分在时间和空间上的变化规律,促进土地资源的可持续利用。[方法]开展了为期2年每月一次的土壤剖面盐分监测及研究。[结果]天津市沿海地区表层土壤含盐量对气候非常敏感,表现出春季积盐、夏季脱盐、秋冬季缓慢积盐的特征;土壤积盐程度与浅层地下水埋深、矿化度关系密切,浅层地下水埋深越浅,矿化度越高,土壤积盐程度越高,反之亦然;当地下水埋深低于2 m时,土壤盐渍化现象就较弱。植被可以有效地减轻土壤盐渍化。[结论]在气候和水文地质条件相对稳定的前提下,控制地下水埋深和增加植被覆盖是抑制区域土壤盐渍化的主要措施。     

黑河流域浅层地下水防污性能评价

[目的]确定黑河流域不同地区浅层地下水的防污性能状况,对不同区位的地下水污染设防情况给出建议。[方法]采用DRASTIC模型,选择地下水位埋深、包气带综合岩性、含水层岩性、地下水净补给量、水力传导系数和地形梯度6个评价因子,构建区域浅层地下水防污性能评价指标体系,进行黑河流域平原区浅层地下水系统防污性能评价。[结果]浅层地下水防污性能差和较差区占平原区面积的52.2%,主要分布在山前倾斜平原和沿河道地带;防污性能好和较好区占平原区面积的17.4%,主要分布在各盆地的中部区域;防污性能中等区占平原区面积的30.4%,分布在评价区的剩余地区。[结论]黑河流域的整体防污性能较差,尤其南部山前平原和河道带。     

河北省地下水硝酸盐含量变化及影响因素

[目的]调查河北省地下水硝酸盐含量变化。[方法]2006～2010年连续5年在河北省11个地区采集2 550个地下水样品,用紫外可见光光度计测定硝态氮含量。[结果]河北省地下水硝态氮含量变幅为0～203.06 mg/L,平均为8.02 mg/L。以不同作物种植类型的地下水硝态氮含量超标率（〉10 mg/L）比较,春玉米〉菜地〉小麦玉米〉其他〉果树〉棉花。地下水硝态氮平均含量以及超标率随着地下水埋深加深而明显降低,埋深大于100 m地下水最好,30～100 m次之,最差的是地下水埋深小于30 m。[结论]按照我国饮用水标准,河北省地下水硝态氮超标率为9.37%,地下水硝态氮含量低于5 mg/L的优良饮用水占总样品的57.69%,基本符合我国饮用水质量标准（Ⅲ类≤20 mg/L）。     

基于多尺度熵区域地下水资源系统复杂性测度

以黑龙江省农垦总局红兴隆管理局为例,运用多尺度熵(MSE)测度该地区12个测站12年(2000~2011年)逐月地下水埋深序列复杂性特征,分析当地气候因素和人类活动对地下水埋深影响。结果表明,江川、597、852、宝山农场逐月地下水埋深序列复杂性等级为Ⅰ级,说明这四个农场地下水埋深可预测性最低。友谊、红旗岭、饶河、291、北兴、曙光、双鸭山七个农场地下水埋深序列复杂性等级为Ⅱ级,说明这七个农场地下水埋深预测难度中等。853农场地下水埋深序列复杂性等级为Ⅲ级,表明其地下水埋深可预测性最高。通过分析降水和水田种植面积比例与地下水埋深间关系,可知二者对地下水资源系统复杂动态变化有重要影响。研究成果揭示区域地下水埋深序列复杂性空间分布特征,识别可能影响因素,为相关领域复杂性测度研究提供参考。     

亚热带小流域浅层地下水不同形态氮含量的时空变异特征

为了定量研究流域尺度上氮素(N)形态的时空变异特征,以湖南省长沙县亚热带湘江源头小流域(134.4 km~2)为研究对象,2011年(1—12月)定位观测了小流域菜地、茶园、旱地、林地、两季稻田和一季稻田6种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)浓度的动态变化,运用空间分析技术分析了各观测指标的时空变异特征。结果表明:研究区浅层地下水NH_4~+-N、NO_3~--N和TN均具有强烈的空间自相关性(块金系数分别为0.76%、8.50%、4.41%),结构变异占主导地位,变程分别为540、580、570 m。小流域浅层地下水TN、NH_4~+-N和NO_3~--N月均浓度变化趋势不尽相同,TN和NO_3~--N月均浓度的动态变化相对比较平缓,而NH_4~+-N的变幅较大,TN和NH_4~+-N的峰值出现在2011年7月,NO_3~--N无明显高峰;TN、NO_3~--N和NH_4~+-N的平均浓度分别为2.97、1.12 mg N·L~(-1)和1.32 mg N·L~(-1)。研究区浅层地下水N的浓度分布特征与土地利用类型关系密切,茶园、稻田为浅层地下水N分布高浓度区,且茶园地下水N浓度最高,林地为N分布低浓度区。     

克里雅河流域不同径流变化下的地下水埋深时空分异规律

地下水是干旱、半干旱地区用水的重要来源,有时甚至是唯一的水源.利用覆盖整个克里雅河流域平原绿洲的24个地下水观测井点2012年5 ～ 10月地下水动态监测资料,运用数理统计方法和克里格（Kriging）空间插值法,分别研究了克里雅河流域绿洲不同径流变化下的地下水埋深的时间序列变化趋势和空间变异特征.结果表明,地下水埋深的变化受土地类型的影响,同时地下水埋深也影响农业的发展,而且地下水埋深与海拔高度呈正相关关系.在同一时间尺度、不同海拔高度上,相同土地类型的地下水埋深的变化幅度各不相同,区域所处的海拔与地下水埋深的变化幅度呈负相关关系;而在同一时间尺度、同一海拔高度上,东西部地下水埋深变化幅度也各不相同,东部地区的地下水埋深变化幅度大于西部的地下水埋深变化幅度.Kriging空间插值结果表明,不同径流阶段于田绿洲地下水埋深整体呈上升趋势,但并不是绝对的整体都呈上升趋势,而且在同一时间不同地区和同一地区不同时间地下水埋深的变化都各不相同.     

淮北平原不同地下水埋深对作物生长发育及产量的影响

浅埋区地下水位对作物生长有较大影响，为探明不同作物最适宜的地下水埋深，在五道沟水文水资源实验站开展了系列原型观测实验，探寻砂姜黑土和黄潮土两种土壤，分别种植小麦、大豆、玉米情况下的最优地下水埋深控制。结果表明：（1）不同作物在不同土壤上种植的最优地下水埋深不同：小麦和大豆在两种土壤上种植的最优地下水埋深均为1.0m；玉米在砂姜黑土上种植的最优地下水埋深为0.8m，在黄潮土上种植的最优地下水埋深为1.0m。（2）土质对作物产量的影响：种植小麦条件下，砂姜黑土产量比黄潮土高；种植大豆条件下，砂姜黑土产量比黄潮土低；种植玉米条件下，在[0.2，0.6]埋深区间，砂姜黑土产量比黄潮土高，在[1.0，5.0]埋深区间，砂姜黑土产量比黄潮土低。     

基于GIS的安徽省洪涝灾害风险区划研究

[目的]研究基于GIS的安徽省洪涝灾害风险区划。[方法]以县域为基本单元,以安徽省1∶25万基础地理数据为基础,从洪涝灾害危险性和经济易损性2个角度出发,采用基于熵权的模糊层次分析法计算各因子的权重,建立洪涝灾害风险评估模型,研究安徽省洪涝灾害风险性区划,并利用近10年的安徽省灾情资料对风险评估结果进行精度检核。[结果]安徽的洪涝灾害风险区域性差别较大,洪涝灾害风险最为严重的地区在阜阳临泉、淮北灵璧一带,风险程度由皖北平原向皖南山区和皖西大别山区地区逐次降低、由淮北平原向江淮丘陵、皖南山区逐次降低。近10年的安徽省灾情资料统计显示,经济损失严重的地区主要位于淮北平原南部的灵璧、固镇、淮南等地区;而农作物受灾面积损失严重的地区主要分布于淮北平原的砀山、萧县等地区,另外皖西大别山区的金寨等地区农作物受灾面积损失也较为严重,其余地区受灾面积较小;受灾人口的分布与农作物受灾面积的分布基本一致。可见,基于GIS的安徽省洪涝灾害风险评估与实际情况基本一致。[结论]基于GIS的洪涝灾害风险区划分析方法具有较好实用性。     

三江平原佳木斯地区气温变化特征

[目的]研究三江平原佳木斯地区气温变化特征。[方法]利用三江平原佳木斯地区佳木斯、桦南、富锦、扶远4站1961～2010年温度资料,分析了三江平原佳木斯地区的气温变化趋势、气候突变和异常年份。[结果]三江平原佳木斯地区年平均气温有明显的升高趋势,升幅为0.249～0.412℃/10 a,各地年平均气温上升幅度表现为东部南部北部西部;年平均气温在20世纪80年代初发生了气候突变,佳木斯、桦南、富锦年平均气温在1981年发生气候突变,扶远在1984年出现气候突变;佳木斯、富锦、桦南年平均气温在20世纪60年代中期和后期异常偏低,桦南、扶远、佳木斯在2007～2008年异常偏暖,富锦在90年代初异常偏暖,各季平均气温异常在各地出现的年份不尽相同。[结论]该研究为今后三江平原佳木斯地区的气温预报提供了理论参考。     

利比亚WadiBay地区地下水水化学特征及成因分析

[目的]分析利比亚Wadi Bay干谷地区地下水水化学特征的形成原因,为地下水资源合理开发利用以及地下水环境保护提供科学依据。[方法]以利比亚Wadi Bay干谷地区为例,运用Piper三线图示法、描述性统计、离子比例系数法、同位素证据,系统研究了利比亚Wadi Bay地区干旱气候条件下浅层地下水特殊的水化学特征。[结果]区域地下水含盐量很高,矿化度(TDS)在3.2～8.4 g/L,地下水类型主要为Cl.SO4-Na.Ca,其次为Cl.SO4-Na.Ca.Mg;地下水中Cl-、Na+、SO42-等在距海70 km处浓度产生突变,而Mn2+、Ba2+、Si2+、NH4+与NO3-并无同样突变现象。[结论]利比亚Wadi Bay干谷地区浅层地下水水化学特征与溶虑作用、蒸发浓缩作用以及人类活动关系不大,主要成因为海水入侵过程中的咸、淡水混合作用。     

氮素在盐碱稻田内的动态变化及潜在环境影响分析

[目的]分析氮素在盐碱稻田内的动态变化及潜在环境影响。[方法]以松嫩平原典型苏打盐碱地水稻田为研究对象,采用田间试验方法研究了该区水稻田中的氮素动态变化及其对环境的潜在影响。[结果]试验区土壤属强碱土,CEC、C／N比值都较高,保肥能力差;2年试验期内,田袁水中的盐碱化指标含量波动较大;试验初期总氮和氨氮浓度达到最高值,之后随时间的推移而下降,强降雨对其影响较大;硝态氮浓度出现峰值晚于总氮和氨态氮,之后随时间的推移而下降;试验期间,氨挥发损失占总氮损失的18．9％～28．8％;田面水中总氮浓度均高于国家地表水环境质量Ⅲ类标准;农田退水中的非离子氨浓度较高,对下游查干湖鱼类养殖存在危害。[结论]为盐碱地治理以及水体和渔业资源保护提供了理论依据。     

吉林松嫩平原区地下水动态及其驱动因素分析

[目的]为开展吉林松嫩平原区地下水动态研究提供理论依据。[方法]分析了吉林松嫩平原区地下水动态及其驱动因素。[结果]自20世纪60年代以来,吉林松嫩平原区气温逐渐升高,平均气温累计上升2℃;降水量逐渐减少,特别是西部地区降水量减少的趋势更加明显;同时地下水开采量不断增加,2008年达到28亿m3。在多种因素驱动下,区域地下水水位发生明显变化,潜水水位在西北部扇形地下降尤为明显,其他地区较为稳定,部分地区有所回升;承压水水位总体下降较快,个别地区有所回升。[结论]研究区地下水环境的总体恶化趋势不可避免,但可通过制定科学规划、合理开采地下水资源来减缓恶化进程,实现区域地下水资源的可持续利用。     

吉林松嫩平原区地下水动态及其驱动因素分析

[目的]为开展吉林松嫩平原区地下水动态研究提供理论依据。[方法]分析了吉林松嫩平原区地下水动态及其驱动因素。[结果]自20世纪60年代以来,吉林松嫩平原区气温逐渐升高,平均气温累计上升2℃;降水量逐渐减少,特别是西部地区降水量减少的趋势更加明显;同时地下水开采量不断增加,2008年达到28亿m3。在多种因素驱动下,区域地下水水位发生明显变化,潜水水位在西北部扇形地下降尤为明显,其他地区较为稳定,部分地区有所回升;承压水水位总体下降较快,个别地区有所回升。[结论]研究区地下水环境的总体恶化趋势不可避免,但可通过制定科学规划、合理开采地下水资源来减缓恶化进程,实现区域地下水资源的可持续利用。     

玉米秸秆还田对小麦生长和土壤水分含量的影响

[目的]研究不同玉米秸秆还田量对小麦生长和砂姜黑土水分状况的影响,探讨适宜的秸秆还田量。[方法]设置0、1 500、3 000、4 500和6 000 kg/hm~2玉米干秸秆粉碎还田量,小麦主要生育期采集0~10、10~20 cm土壤样品,测定水分含量;收获期考察小麦产量结构性状。[结果]实施玉米秸秆粉碎直接还田对后季小麦生长发育具有良好的促进作用,籽粒产量增长3.49%~7.09%,平均提高4.94%,3 000 kg/hm~2的中等秸秆用量处理小麦产量最高。小麦拔节期、孕穗期和开花期0~10 cm、10~20 cm以及0~20 cm土层水分含量显著提高,减轻了土壤干旱程度。[结论]当前生产水平下,淮北平原砂姜黑土地区玉米秸秆适宜还田量为3 000 kg/hm~2。