和田绿洲洛浦灌区地下水动态变化规律分析与模拟

分析了塔里木盆地南缘和田绿洲洛浦灌区地下水位较高的成因,研究了灌区地下水位年内的动态变化规律,利用小波分析的多分辨率功能和人工神经网络的非线性逼近功能,建立了基于小波变换和BP神经网络的地下水埋深动态预测小波神经网络模型。结果表明:灌区地下水位变化具有周期性、季节性的特点,并且可以被小波神经网络模型准确地模拟,模型预测洛浦灌区在未来几年内地下水位会持续上升,年平均升幅为0.1 m左右,因此当地应加强地下水的科学管理。     

渠井结合灌区地下水位动态对变化环境的响应及敏感性分析

以陕西省泾惠渠灌区为研究区,运用线性趋势分析法及Spearman秩次相关检验法分析了灌区地下水系统外部环境因子的变化特征,建立了基于BP神经网络的灌区地下水位动态对变化环境的响应模型,并应用通径分析方法,进行了灌区地下水位动态的敏感性分析。结果表明:近30多年来,灌区降水量呈显著减少趋势,其线性倾斜率为2.09 mm·a-1,蒸发量减少趋势不明显,其线性倾斜率为0.04 mm·a-1;地表水灌溉引水量呈减小趋势,渠首农灌引水量20世纪90年代之前减少了41.6%;地下水开采量减少了39.7%,渠井用水比例减小了33.9%;地下水位埋深不断增大,近31 a来地下水位累计下降了11.88 m;地下水位埋深模拟的平均相对误差为4.52%,检验的平均相对误差为2.23%,误差均在可接受范围之内;敏感性变化环境因子最大为渠井用水比例,最小为降水量。     

基于于随机-确定模型的渠井结合灌区用水优化配置

陕西省泾惠渠灌区是一个比较典型的渠井结合灌区.由于该灌区地下水的掠夺式开发利用,使得地下水位总体上呈下降趋势,造成许多环境地质问题.如何合理开发利用地下水,优化配置灌溉水资源,是该渠井结合灌区和谐发展的关键.该研究以Visual Modflow软件为平台,并基于时间序列模型和径向基函数神经网络模型(RBFANN),建立...     

地下水位对河套灌区生态环境的影响

随着我国大型灌区节水改造工程的实施,河套灌区年引水量将由年均引水量的50多亿m3逐渐减少到2010年的40亿m3。由于引黄水量的减少,地下水位开始下降,土壤表层盐份相随减少,灌区生态环境得到改善。但地下水位继续下降将会对灌区生态环境产生什么样的效应?本文通过实地调查和参考本地区过去及其它地区的实验资料,对灌区年灌溉引水量及地下水位变化做了分析,并对其产生的生态环境效应进行了讨论。建议灌区年引水量保持现有水平;在小区域抓紧试验观察地下水位进一步降低带来的影响;利用灌溉间息水补充生态水,避免地下水位进一步降低,以保持或进一步改善生态环境。     

泾惠渠灌区地下水位动态与灌溉农业的关系

基于大量实测资料,运用相关关系分析近50年来灌区地下水位动态和农业种植结构变化的关系等,研究地下水位对灌溉农业和气候条件变化的响应。研究表明:泾惠渠灌区实际灌溉面积从1958—1982年约8.2万hm2减少到1983—2000年约4.87万hm2,同时粮食作物种植比例逐渐从70%上升到95%,近20年来,蔬菜种植面积不断增加,当前已经达到作物种植面积的25%左右;1983年之前,随作物种植面积的增加地下水位变化不大,1983年之后灌区蔬菜播种面积剧增,蔬菜种植面积每增加1万hm2,地下水位降幅为3.5 m;同时地下水位下降还受蒸发强度、工业用水等因素的影响。     

泾惠渠灌区地下水调蓄研究

针对泾惠渠灌区地下水超采导致的水环境问题,结合水文地质条件、地下水动态资料等,对灌区地下水调蓄地层、调蓄水源、调蓄方式以及调蓄库容进行了系统分析,计算出了2012年地下水位埋深条件下,泾惠渠灌区地下水可调蓄库容为10.22×108 m3。为模拟地下水库调蓄功能,设置了3种地下水调蓄方案,并运用数值模拟模型对3种调蓄方案进行预测,对不同调蓄方案下的地下水位动态及水均衡状况进行了分析。[JP2]结果表明：地下水调蓄可使灌区地下水失衡的状况得到显著改善;而增加引水量与减少开采量的联合方案,使地下水环境的恢复效果明显。     

张掖盆地中部地下水位的时空变化及机理探讨

地下水对于维持内陆河流域生态系统的稳定和健康至关重要。文中以张掖盆地中部的甘州和临泽沿河灌区为研究区域,分析了其近30年来地下水位的变化特征,揭示了变化原因。结果表明:研究区的三个分区的地下水位在2000年以前都呈现显著下降的趋势,2000年以后两个分区地下水位呈上升趋势,一个分区的地下水位下降趋势显著减缓。通过构建地下水的"消耗因子"和"补给因子",结合降雨、地表径流的变化,揭示了各分区地下水位不同变化趋势产生的原因。     

渭干河-库车河三角洲绿洲近10年地下水位及水质时空变化特征

利用渭干河-库车河三角洲绿洲30个观测井近10a的统计资料,分析了该三角洲地下水位和水质的时空变化特征及其成因。结果显示:(1)地下水埋深的基本规律是西部灌区、渭干河古河带和冲积扇上部地下水位较深,东部灌区、农牧交错带和冲积扇下部地下水位较浅;研究区地下水海拔高程自南向北升高;地下水埋深受制于局部地形和土地利用方式,与区域地势关系不大。(2)近10 a来,研究区地下水位下降了1.00 m,西部灌区下降了1.34 m,农牧交错带下降了0.41 m;矿化度平均降低了0.54 g/L,农牧交错带降低了1.36 g/L,渭干河古河带矿化度升高了0.43 g/L。(3)研究区年内最高地下水位和最低水位平均相差0.84 m,冲积扇中部相差1.04 m,冲积扇上部相差0.73 m,2月出现最低水位,4月出现最高水位;地下水质年内最高和最低矿化度季节相差0.21 g/L,冲积扇下部0.51 g/L,中部为0.17 g/L。(4)人类农业生产活动和蒸发作用是地下水埋深及水质时空变化的主要原因;研究区骨干排水沟渠的开通运行,降低了相应地域的地下水位和矿化度。     

地下水位下降对区域气候影响的虚拟试验

利用数值模拟方法,研究我国西北地区地下水位大幅度下降对干旱、半干旱气候变化的影响,并对地下水位变化和大气降水相互作用的反馈机制进行探讨.结果表明,地下水位大幅降落可以引发显著的气候效应,不仅引起降水的大幅度减少和近地面的增温,而且通过对土壤水状况的改变,引起了边界层结构和陆-气通量交换的变化.这些变化引起了局地对流层中低层大气环流的调整,进一步影响干旱气候.通过虚拟试验,反映了地下水变化对土壤水和大气降水等水分循环过程和干旱气候的巨大影响.     

甘肃秦王川灌区土壤盐分特征及次生盐渍化预测

在秦王川灌区水文地质条件和土壤盐分含量特征调查研究的基础上,采用有限差分法建立了预测模型,对灌溉实施后1～5年间地下水位及其埋深变化进行了预测。结果表明,地下水位呈普遍抬升趋势,可导致约2000ha土地产生次生盐渍化。如果不及时采取防治措施,土壤次生盐渍化面积还会进一步扩大。     

层次分析法在新疆平原灌区土壤盐渍化研究中的应用

本文结合新疆平原灌区土壤盐渍化形成、治理以及现状,利用层次分析法,探讨了灌区内部土壤盐渍化的发生原因和治理措施的有效性。结果表明:干旱荒漠化气候和土壤历史积留盐分是灌区内土壤盐渍化的主导因子,贡献率达69.3%;地下水水位过高是引起土壤盐渍化的重要原因,贡献率11.1%;不完善的排水系统和不合理的灌溉方式也是土壤盐渍化的重要因素。各个治理措施组合权重的分配格局相对均衡,其中建立现代化的排水系统和通过平整土地、植树造林治理土壤盐渍化的效益较高,组合权重达31%。层次分析法可为灌区土地资源的管理、土壤盐渍化的治理提供定量依据。     

Soil quality assessment in different dammed-valley farmlands in the hilly-gully mountain areas of the northern Loess Plateau,China

There are numerous valley farmlands on the Chinese Loess Plateau (CLP), where suffers from low soil quality and high risk of soil salinization due to the shallow groundwater table and poor drainage system. Currently, research on the evolution processes and mechanisms of soil quality and salinization in these dammed-valley farmlands on the CLP is still inadequately understood. In this study, three kinds of dammed-valley farmlands in the hilly-gully areas of the northern CLP were selected, and the status of soil quality and the impact factors of soil salinization were examined. The dammed-valley farmlands include the new farmland created by the project of Gully Land Consolidation, the 60-a farmland created by sedimentation from check dam, and the 400-a farmland created by sedimentation from an ancient landslide-dammed lake. Results showed that (1) the newly created farmland had the lowest soil quality in terms of soil bulk density, porosity, soil organic carbon and total nitrogen among the three kinds of dammed-valley farmlands; (2) soil salinization occurred in the middle and upper reaches of the new and 60-a valley farmlands, whereas no soil salinization was found in the 400-a valley farmland; and (3) soil salinization and low soil nutrient were determined to be the two important factors that impacted the soil quality of the valley farmlands in the hilly-gully mountain areas of the CLP. We conclude that the dammed-valley farmlands on the CLP have a high risk of soil salinization due to the shallow groundwater table, alkalinity of the loessial soil and local landform feature, thus resulting in the low soil quality of the valley farmlands. Therefore, strengthening drainage and decreasing groundwater table are extremely important to improve the soil quality of the valley farmlands and guarantee the sustainable development of the valley agriculture on the CLP.     

渭干河灌区水盐动态变化及其耦合分析

渭干河是新疆著名大河之一,是渭干河绿洲的塑造者,该绿洲的生存和发展与灌区水资源利用关系密切。渭干河灌区环境恶化主要是在自然及人为因素共同作用下形成的。灌区分布于独立而封闭的冲积扇上,原生土壤普遍含盐,加之长期以来重灌轻排,土壤次生盐渍化严重。本文根据渭干河灌区多年水盐监测资料,探讨灌区多年来的水盐动态变化及其耦合关系。研究表明:灌区盐分来源主要为引水携盐,灌区排水是灌区盐分去处的主要途径;灌区地下水埋深,地下水水质存在时间和空间上的变化,地下水状况决定水化学类型。     

Challenges for the sustainable use of water and land resources under a changing climate and increasing salinization in the Jizzakh irrigation zone of Uzbekistan

Jizzakh Province in Uzbekistan is one of the largest irrigated areas in Central Asia without natural drainage.In combination with aridity,climate change and extensive irrigation practices,this has led to the widespread salinization of agricultural land.The aim of this study was to identify opportunities to improve the reclamation status of the irrigated area and how best to effectively use the water resources in Jizzakh Province based on investigations conducted between 1995 and 2016.A database of field measurements of groundwater levels,mineralization and soil salinity conducted by the provincial Hydro-Geological Reclamation Expeditions was used in the study.The total groundwater mineralization was determined using a portable electric conductometer(Progress 1T)and the chloride concentration was determined using the Mohr method.The soil salinity analyses were conducted by applying two different methods:(1)the extraction and assessment of the soluble salt content,and(2)using an SM-138 conductivity sensor applied to a 1:1 mixture of soil sample and water.The analyses of the monitoring results and the salt balance in the"irrigation water–soil–drainage water"system clearly demonstrated that the condition of the irrigated land in the province was not significantly improved.Under these conditions,the stability of crop yields is achieved mainly through the use of large volumes of fertilizer.However,excess amounts of mineral fertilizers can also cause the salinization of soils.The average groundwater salinization value in most of the irrigated land(75.3%)fluctuated between 1.1 and 5.0 g/L,while the values were less than 1.0 g/L in 13.1%of the land and in the range of 5.1–10.0 g/L in 10.5%of the land.During the period of 1995–2016 the salinization level of the irrigated land in Jizzakh Province increased slightly and the area could be divided into the following classes:no salinity(17.7%of the total area),low salinity(51.3%),moderate salinity(29.0%),and high salinity(2.0%).Detailed studies of the salt balance in irrigated land,the impact of climate change,increased fertilizer use,and repeated remediation leaching on the groundwater level and mineralization should be conducted in the future,due to the possibility of accelerated salinization,fertility decline,and reduced yields of agricultural crops.     

乌兰布和沙漠东北边缘人工绿洲地下水动态研究

通过对人工绿洲内及荒漠对照区不同时期地下水位、水质的监测分析,结果表明,绿洲因受灌溉水下渗的影响,与荒漠区相比,地下水位有较大的升高,１５年间地下水位上升了２．４ｍ,年平均升高１６ｃｍ;绿洲地下水位的升高在绿洲开发初期与后期变化较大,前期上升幅度较大（年升高２５ｃｍ）,后期上升幅度较小（年升高１０ｃｍ）;因受灌溉季节的影响,地下水埋深在一年中变化较大,丰水季与枯水季水位相差２ｍ左右,且某些地段超过潜水蒸发临界埋深;随绿洲开发年限的增加,绿洲内地下水质趋于变差,特别是在地势较低地域及灌渠两侧,地下水矿化度较高,某些地段出现卤水（矿化度高达９．２９ｇ／ｌ）;地下水水质变差及埋深变浅,均可引起土地次生盐渍化。     

干旱区不同地下水埋深膜下滴灌灌溉制度模拟研究

通过在新疆巴州灌溉试验站进行的膜下滴灌棉花灌溉制度试验,得出了适合当地的常规滴灌制度。为进一步研究浅层地下水对灌溉的补偿效应,利用Hydrus软件对不同地下水埋深下膜下滴灌棉花生育期耗水量进行了模拟。通过引入关键点土壤含水率的概念,提出了膜下滴灌棉花受水分胁迫的标准。结果表明：地下水对棉花的耗水具有一定的补偿作用,地下水埋深越浅,则所需的灌溉定额越小。当地下水埋深小于1.5 m时,滴灌定额为3 300 m³·hm^-2;当地下水埋深为2.0 m时,滴灌定额为4 500 m³·hm^-2;当地下水埋深很大而对作物根区没有补给时,棉花完全依赖于灌溉所需的滴灌定额则为5 550 m³·hm^-2。考虑到干旱区内具有较高的潜在蒸发势,会导致土壤的次生盐渍化,从而危及作物的生长,1.5～3.0 m的地下水埋深是灌区内较理想的水位区间。     

新疆阿瓦提灌区土壤盐渍化现状及特征分析

运用统计特征值、对应分析等方法，探讨了研究新疆阿瓦提土壤含盐量、盐分化学组成及其空间分布特征。结果发现：区内有50％的土地处于中强盐渍化和盐土状态，且主要为氯化物-硫酸盐型盐渍化；在灌区内土壤盐分随灌溉和排水而呈现季节性变化，但整体上处于脱盐状态。区内土壤盐渍化是在自然和人类活动共同作用下形成的，通过节水灌溉、合理开发地下水、完善灌排系统等措施可有效地改良盐渍土。     

干旱区平原水库坝后排水沟对下游农田土壤水盐运移的影响

干旱区平原水库的渗漏会抬高坝后农田地下水位,使土壤发生盐渍化,许多土地因此减产甚至弃耕。坝后设置排水沟是一种有效控制农田地下水位的措施。本研究采用排水沟调控坝后农田的地下水位,并利用HYDRUS模拟出在不同地下水位和深度的条件下土壤含水率与含盐量的变化情况,将实测数据与模拟数据相互对比,检验出模拟值的可靠度。研究结果表明:地下水位通过排水沟从1 m降到3 m,表层含盐量相差1.49～33.19 g·L~(-1),因此排水沟遏制地下水位越深,水盐运移越不明显,次生盐渍化越不容易发生,反之,则容易发生土壤盐渍化;地下水位相同时,土体种植植物可以降低含水率和含盐量,其中含水率最大变化为6.33%,含盐量仅相差0.08～4.56 g·L~(-1)左右,而且随着土层深度增加其影响的程度也逐渐减小。设置排水沟是解决坝后农田土壤盐渍化的较好方式。     

合理开发利用地下水是新疆盐渍化耕地改良的重要途径

新疆地处内陆干旱区,土壤积盐严重,根据中巴地球资源卫星2005年遥感影像解译和实际调查,新疆现有耕地面积5.05×106 hm2,其中盐渍化耕地面积1.62×106 hm2,占耕地总面积的32.07%,占新疆中低产田60%以上,土壤盐渍化是影响新疆农业发展的主要因素。盐渍化耕地大多分布在地下水较高的地区,如冲积扇扇缘地...