石羊河流域水资源利用现状及其对生态环境影响研究

近年来,石羊河流域的水资源利用及生态环境问题受到了国家的重视和广大研究人员的关注,而且上、中、下游的用水矛盾尤为突出。本研究分析了石羊河流域的水资源利用现状,探讨了其对生态环境的影响,重点针对民勤地区从多方位研究确定治理目标,对于恢复石羊河流域生态环境,解决流域出现的生态环境问题,综合治理石羊河流域水资源与生态环境提供一些对策和建议。     

石羊河流域水资源利用及其对生态环境的影响

近年来,石羊河流域的水资源利用及生态环境问题受到了国家的重视和广大研究人员的关注,而且上、中、下游的用水矛盾尤为突出.研究分析了石羊河流域的水资源利用现状,探讨了其对生态环境的影响.重点针对民勤地区从多方位研究确定治理目标,在恢复石羊河流域生态环境,解决流域出现的生态环境问题,综合治理石羊河流域水资源与生态环境方面提供一些对策和建议.     

长江上游低山丘陵区土壤水分特征曲线传递函数研究

【目的】土壤水分特征曲线是定量研究土壤水分运动和溶质迁移的重要参数,为估算长江上游低山丘陵区土壤水力学参数提供实用的函数工具。【方法】以长江上游低山丘陵区盐亭万安小流域为研究区,测定3种不同土地利用类型（水田、旱地、林地）土壤水分特征曲线与土壤基本理化性质,在van Genuchten(1980)模型参数拟合及Pearson相关分析的基础上,运用多元逐步线性回归分析法,分别建立模型参数θr、θs、α和n的土壤传递函数,并进行准确度评估与分析。【结果】(1)研究区不同土地利用方式下土壤持水量的大小顺序为：水田>旱地>林地,但土壤供水能力差异不明显;(2)采用本研究建立的传递函数所得的土壤水分特征曲线估算与实测值对3种不同土地利用类型土壤的决定系数（R2）均高于0.97,旱地的估算效果最佳;(3)与4种常用传递函数（Vereecken(1989)、W?sten(1999)、Weynants(2009)和Schaap(2001)）相比,采用本研究构建的土壤传递函数的估算准确度最高。【结论】本文构建的土壤传递函数可用作该地区土壤水分特征曲线模型参数估算的实用工具。     

北京顺义地区典型农田土壤水分特征曲线测定与分析

利用离心机测定北京顺义地区典型农田土壤的含水量及其对应负压值,采用van Genuchten(1980)模型进行了土壤水分特征曲线拟合。根据农田土壤物理特性参数测定的数据,比较了不同质地、不同种植条件、不同深度的土壤特征曲线的特征。结果表明,土壤质地及种植条件等对原状土的土壤水分特征曲线有显著影响。     

滨海盐渍土土壤水分特征曲线测定及拟合模型的比较

测定滨海盐渍土的土壤水分特征曲线及相应的参数,为研究和模拟水盐运移提供可靠的参数依据。以中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态实验站内的盐渍土为例,使用压力膜仪测定土壤吸力和水分的关系,根据Brooks-Corey、Gardner和van Genuchten 3种模型拟合土壤水分特征曲线,结果表明:van Genuchten模型拟合的精度最高,剖面五层土壤的决定系数都大于0.97,与试验点土壤质地无明显相关性,可以用于该地区的土壤水分特征曲线拟合;BrooksCorey和Gardner模型的拟合效果相似,且精度波动都很大,在砂性土范围内,决定系数大小与土壤物理性砂粒含量成反比,不适合用于由泥沙堆积而成的黄河三角洲地区的土壤水分特征拟合。van Genuchten模型拟合结果表明:不同土壤的水分特征曲线不同,同一质地类型的土壤具有相似的曲线形状;土壤颗粒的粒径组成和含盐量对土壤的持水性有很大的影响,土壤颗粒越大土壤持水性越差,土壤含盐量越高,土壤持水性越好。     

冲洪积平原土壤低吸力阶段水分特征曲线影响因素研究

为了获得冲洪积平原水成土低吸力阶段土壤水分特征曲线的影响因素,基于汾河灌区三个典型水成土剖面土壤水分特征曲线的测量,探讨了质地、结构(包括容重和大于0.025 mm水稳性团聚体含量)、有机质含量对低吸力阶段土壤水分特征曲线的影响机理。结果表明:①土壤质地、结构、有机质含量对土壤水分特征曲线均有显著的影响;②土壤内孔隙的大小、分布和连通性是决定土壤水分特征曲线差异较大的根本原因;③土壤级配对土壤内部孔隙的影响不可忽视,合理的级配能够很大程度的提高土壤的保水性能。研究结果对于土壤水分特征曲线的精细研究具有一定的意义,为科学合理灌溉提供理论支撑。     

调亏灌溉条件下紫花苜蓿生长、作物系数和水分利用效率试验研究

为了探讨西北旱区饲草作物节水灌溉新途径,在石羊河流域下游民勤干旱荒漠绿洲区大田进行了不同调亏灌溉模式下紫花苜蓿生长、作物系数及水分利用效率试验研究。结果表明,第一茬不同调亏处理最终株高差异不显著,而返青期、分枝期土壤水分下限为55%田间持水量(θf)的水分亏缺有利于增加分枝数,而茎粗随灌水量增加而增加。不同处理的耗水强度总体趋势是随着供水量的增加而递增。作物系数(Kc)第一茬随生育阶段逐渐增大,全年Kc随茬次递减。第一茬土壤水分下限55%θf的控水处理,有利于后继茬次生长,保证全年总产量最高。在石羊河流域水资源严重不足的情况下,调亏灌溉是一种有效的灌溉方式,在民勤干旱缺水地区苜蓿第一茬土壤水分下限不应低于55%θf,第二、三茬土壤水分下限保持(55%~70%)θf可以获得较高的产量和水分利用效率。     

洱海近岸菜地包气带土壤水分特征曲线参数变化及其影响因素

土壤水分特征曲线参数是研究土壤水分和溶质运移的重要参数。【目的】明确洱海近岸菜地土壤水分特征曲线参数空间变化及其影响因素。【方法】以洱海近岸菜地包气带土壤为研究对象,采用压力膜仪逐层测定了不同高程下土壤剖面各发生层的水分特征曲线,并用van Genuchten模型(VG模型)拟合土壤水分特征曲线。【结果】洱海近岸菜地包气带土壤含水率随着土壤吸力的增加呈先快速下降后变化平缓的趋势,VG模型能够较好地模拟各发生层土壤的水分特征曲线。土壤饱和含水率、残余含水率和参数n随着粉黏粒量、有机质和土壤孔隙度的增加而增加,随砂粒量和土壤体积质量的增加而减少,参数a呈相反的变化。土壤有机质、砂粒和黏粒量是影响土壤水分特征曲线参数空间变化的关键性因素,这些因素的差异把各发生层土壤划分为3类,即耕作层A为一类,犁底层P、母质层C和潴育层W为一类,潜育层G为一类。【结论】土层越深或越靠近洱海,土壤持水能力越差,土壤水分或溶质的迁移能力越强。潜育层、潴育层和母质层土壤水分特征曲线参数随高程呈较好的规律性变化,而长期耕种扰乱了耕作层和犁底层土壤水分特征曲线参数随高程的规律性变化。     

基于Hydrus-1D的滴灌土壤水分运移数值模拟

为探索滴灌土壤水分运移、土壤水分再分布及土壤水力特性参数等,利用Hydrus-1D软件对室内有机玻璃箱滴灌条件下土壤水分运动进行了模拟,并对其土壤导水率和土壤水分特征曲线进行了求解和拟合,并利用均方根误差RMSE和决定系数R2进行评价。结果表明Hydrus1-D软件对滴灌条件下土壤水分分布的模拟具有较高的精度,在滴头处实测的土壤含水率和模拟的土壤含水率其RMSE和R2可以达到0.021 6和0.856 2,并对土壤水分特征曲线和扩散率曲线进行了模拟,发现其能较好满足V-G模型和指数函数关系,说明Hydrus1-D软件可普遍用在分析评价土壤水分的有效性,研究土壤水分运动等方面。     

原状黄土土壤水分特征曲线预测模型优选

为了省时、省力、精度高的获取土壤水分特征曲线,以黄土高原区6种质地241个田间原状黄土土壤为研究对象,利用HYPROP仪器测定了原状黄土土壤水分特征曲线,应用Hyprop Fit软件中的不同模型对实测所得土壤水分特征曲线进行拟合,确定各土样的土壤水分特征曲线模型参数,并通过模型计算出实测土壤吸力所对应的含水率,与实测值进行比较。最终选择Frelund-Xing模型作为原状黄土土壤水分特征曲线的最优预测模型。     

基于MIKE BASIN的石羊河流域蔡旗断面下泄水量模拟与分析

以石羊河流域蔡旗断面为研究对象,基于MIKE BASIN模型,根据研究区降水、蒸发和用水等资料,建立了石羊河流域水资源管理模型,模拟了石羊河流域蔡旗断面下泄水量变化特征。从模拟结果可以看出,所建立的水资源管理模型是正确的,选取的参数和计算的结果基本合理,模拟结果总体上反映了蔡旗断面水量变化,符合石羊河流域蔡旗断面的实际情况,可用于该流域水资源管理和预测研究,可为干旱内陆河流域水资源的合理开发提供科学依据和技术指导。     

石羊河流域北部平原区生态功能区划研究

尝试根据石羊河流域北部平原区的不同地质地貌、气候、农业、生物土壤及人类经济活动等特征及流域承担的生态功能状况,按照主导性和综合性原则,在生态环境主导因素区划的基础上,利用ArcGIS的多层面叠加功能,将石羊河流域北部平原区划分为2个生态功能区及6个亚区.该区划将为进行生态安全评价及生态需水计算提供基础数据和理论的支撑.     

石羊河流域北部平原区生态功能区

尝试根据石羊河流域北部平原区的不同地质地貌、气候、农业、生物土壤及人类经济活动等特征及流域承担的生态功能状况，按照主导性和综合性原则，在生态环境主导因素区划的基础上，利用ArcGIS 的多层面迭加功能，将石羊河流域北部平原区划分为2个生态功能区及6个亚区。该区划将为进行生态安全评价及生态需水计算提供基础数据和理论的支撑。     

柴油污染对土壤水分特征曲线的影响研究

采用压力膜仪法结合砂箱法测定不同类型石英砂的土壤水分特征曲线,运用RETC软件拟合得到土壤Van Genuchten模型参数,对柴油污染土壤水分特征曲线的变化进行了研究。结果表明,柴油污染会导致土壤润湿性发生明显改变,斥水性增强,引起土壤水分特征曲线的变化,降低土壤在低水吸力段的持水能力。受污染土壤中有机质的含量的变化也会对水分特征曲线的变化产生较大的影响。     

地膜覆盖和秸秆覆盖春小麦棵间蒸发影响因素分析

对比分析了地膜覆盖和秸秆覆盖条件下春小麦棵间蒸发过程,以土壤热通量为大气因素,土壤温度、土壤水分为土壤因素,作物株高为作物因素,采用通径分析方法,研究了石羊河流域春小麦地膜覆盖和秸秆覆盖措施下影响棵间蒸发的因素。研究认为,土壤是影响春小麦棵间蒸发的主要因素。其中地膜覆盖条件下,土壤温度是影响棵间蒸发的重要因素和限制因素,秸秆覆盖条件下,减小土壤含水率将显著降低春小麦棵间蒸发量。     

土石混合介质中碎石性质对土壤水分特征曲线的影响分析

土壤水分特征曲线是研究多孔介质非饱和带土壤水分运动的关键参数。为研究土石介质中碎石性质对土壤水分特征曲线的影响,采用高速离心机,测定了两种不同岩性碎石(片麻岩和石灰岩)分别在碎石质量比例(碎石占土石介质比例)为0%、10%、20%、30%和40%条件下的土壤水分特征曲线,并运用了RETC软件的VG(van Genuchten)模型对土壤水分特征曲线进行了拟合分析。结果表明:(1)相同土壤水吸力条件下,土壤含水量随碎石比例的增大而减小;(2)相同碎石比例条件下,土壤水吸力相同时含石灰岩土石混合介质含水量降低幅度大于片麻岩;(3)VG模型可以拟合含不同性质碎石土石混合介质水分特征曲线,但拟合参数不稳定;(4)含石灰岩碎石的土石混合介质的土壤饱和含水量只与土壤所占比例有关,而含片麻岩碎石的土石混合介质的土壤饱和含水量与土壤和碎石各自所占比例均有关。研究结果可以为土石山区土壤水分运动过程计算提供一定参考。     

基于支持向量机方法的土壤水分特征曲线预测模型

在山西省黄土高原区进行野外试验获取土壤样品,经室内试验测定,最终获得土壤样品的水分特征曲线以及理化参数,建立了基于支持向量机的Van-Genuchten预测模型。研究与分析的结果:输入变量选用了5个土壤基本理化参数(土壤黏粒、粉粒、密度、有机质和全盐量),输出变量为Van-Genuchten模型的参数α、n,对土壤水分特征曲线Van-Genuchten模型的参数进行预测并取得良好的结果。所建立的支持向量机预测模型下,Van-Genuchten模型参数α、n的预测值与检验值的平均相对误差都小于4%,建模与检验样本都具有较高的精确度。研究成果有助于丰富黄土地区的土壤水分特征曲线理论研究。     

北京通州区典型农田土壤水分特征曲线测定及影响因素分析

以北京通州区典型农田土壤为研究对象,通过野外采样结合室内试验,用离心机进行土壤水分特征曲线测定,并用van Genuchten模型进行拟合,分析了土壤质地、土地利用、土层深度对土壤水分特征曲线的影响。结果表明,土壤水分特征曲线受土地利用、土层深度影响,而以土壤质地影响最为显著。     

基于BP神经网络的Gardner模型参数预测

为了准确推求包气带土壤的持水性能和水分运动参数,以黄土高原区田间耕作层土壤水分特征曲线的试验资料为数据样本,建立了以易于通过试验手段获取的土壤基本理化参数为输入变量,以土壤水分特征曲线Gardner模型参数为输出变量的BP预测模型。所建立的预测模型对两参数预测值的平均相对误差在6%以下,在可接受的范围。研究结果表明:选取土壤体积质量、有机质量、黏粒量、粉粒量以及无机盐量等基本理化参数作为预报模型的输入因子是合理的,所建立的土壤水分特征曲线Gardner模型参数BP预报模型可靠。研究结果可为黄土高原区包气带土壤持水性能和水分运动参数的准确获取提供借鉴。     

不同施肥土壤水分特征曲线空间变异

为了探讨长期施肥土壤水分特征曲线空间变异性及其影响因素,依托中国科学院黄土高原长武农业生态实验站中的长期定位实验,采用高速离心机法测定长期施肥条件下不同吸力的土壤含水率,并利用Van Gennuchten数学模型对水分特征曲线进行拟合,对比研究了不同施肥土壤水分特征曲线、持水性、供水性及土壤水分的有效性。结果表明:由于长期不同施肥使其土壤结构发生差异,导致土壤水分特征曲线存在明显的差异。化肥处理(N、NP)破坏了土壤结构,降低了土壤持水性能;有机肥(M、NPM)的施入增加了土壤有机质的含量,改善了土壤结构,提高了土壤持水性能。有机肥处理(M、NPM)土壤水分的有效性明显高于其他处理,N、NP、CK处理之间无明显差异。土壤供水能力由强到弱为N、CK、NP、NPM、M。