泾惠渠灌区地下水化学特征及其对不同水源灌溉的响应

为研究泾惠渠灌区地下水水质状况及其对不同水源灌溉的响应,对桥底镇地下水进行系统采样,分析了泾惠渠灌区地下水基本特征、地下水化学成分形成原因和不同灌溉水源区地下水的暂时性变化规律。结果表明,泾惠渠灌区桥底镇浅层地下水以Na+Mg—HCO_3+SO_4+Cl类型为主,地下水环境为碱性咸水,影响TDS的主要离子排序为SO_4~(2-)Cl~-Ca~(2+)Mg~(2+);蒸发浓缩作用、阳离子交换作用和溶解沉淀作用是影响地下水化学成分形成的重要因素;井灌区地下水中各离子质量浓度均比渠灌区高,Ca~(2+)在2种类型区域的量有显著差异且年变异系数最大;引起Ca~(2+)和Na~+暂时性变化的因素是灌溉和降雨。灌区灌溉应在保证水量的情况下优先选择渠水灌溉,降雨集中期和灌溉期要加强灌区地下水水质的管理工作。     

呼图壁河流域地下水水化学特征分析

通过对呼图壁河流域浅层地下水离子化学成分的分析,探讨了该流域地下水化学成分的特点、水化学的类型等。结果表明:(1)基于水化学分析数据分析可知地下水的pH值为7.98~8.20,平均值为8.05。地下水中主要离子浓度表现为Na~+SO_4~(2-)HCO_3~-Ca~(2+)Cl~-Mg~(2+)K~+,水化学类型以SO_4~(2-)-HCO_3~--Na~+为主。(2)通过Gibbs图和Piper图分析可知该流域地下水中SO_4~(2-)和HCO_3~-的含量较多,Cl~-含量相对贫乏,主要离子组成为岩石风化作用和蒸发浓缩型。通过主要离子Na~+、SO_4~(2-)与保守型离子Cl~-的摩尔比表明该地区人类活动对水体有一定的影响。     

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。     

黔北山地典型农业区水环境的水化学特征

系统采集了黔北山地某农业区地表水与地下水水样,分析测定各水体主要离子化学组成。结果表明:地表水中除大茅坡山顶水体呈弱酸性之外,其余水体整体呈中性偏弱碱性,地下水主要为碎屑岩裂隙水,pH整体呈弱酸性。水体中离子浓度均呈现出从高海拔到低海拔离子含量增加的规律。根据阿列金分类法,大茅坡山顶和大窝凼的水体中,Ca~(2+)和SO_4~(2-)分别占阳离子和阴离子总量的75.3%和57.9%,水化学类型是[S]CaⅡ型。相比,大茅坡沟谷和后槽顶的水体中,Ca~(2+)和HCO_3~-是优势离子,占阳离子和阴离子总量的比重分别为76.7%和53.4%,水化学类型是[C]CaⅠ型,研究区阳离子间浓度关系均为Ca~(2+)Na+Mg~(2+)。通过Gibbs模式图分析,该农业区水体主要受碳酸盐类和硅酸盐类风化作用控制。农耕区水体中的Ca~(2+)和Na~+还会受到表层土壤离子交换、大气输入及人类活动干扰等的影响,K~+、Cl~-、NO_3~-浓度也明显增加。随着土地利用方式转化,农业活动对水体离子浓度的贡献值增大。     

达尔罕茂明安联合旗地表水-土壤水-地下水同位素含量时空分布特征分析

为探明达尔罕茂明安联合旗地表水-土壤水-地下水时空分布特征,应用被视为水体"DNA"探索的同位素示踪方法,对达尔罕茂明安联合旗4个典型区进行地表水、土壤水和地下水进行采样分析,并根据同位素检测结果对各水体的时空分布特征进行探究,揭示出研究区地表水、地下水和土壤水的主要补给来源及其时空变化规律,发现研究区地表水、土壤水和地下水主要补给来源为大气降水,仅在部分时段和区域产生互补,从时空变化来看研究区地表水、地下水随时间变化不大但随着自西向东的空间变化同位素含量逐渐变大,而土壤水则是随着空间的变化不大,在随时间变化中,0～125 cm深度土壤水受外界环境影响随时间变化较大,而深层土壤水同位素含量则逐渐趋于稳定。     

开都河流域农业灌溉区地下水化学时空分布特征研究

【目的】研究开都河流域农业灌溉区地下水化学时空分布规律及其影响因素。【方法】采用描述性统计、空间插值、Piper三线图示法和Gibbs图示法,基于2016年1月(冬季)、3月(春季)、7月(夏季)和9月(秋季)的4次开都河流域农业灌溉区地下水样品的采集及水化学主要参数的分析测试,开展了开都河流域农业灌区地下水化学特征方面的研究。【结果】①开都河流域农业灌溉区地下水整体水质良好,矿化度较低,地下水中主要离子为HCO3-、Na+、Ca2+、SO42-,溶解性固体总量(TDS)冬季高夏季低;地下水埋深与TDS变化具有一定的程度的关联性,灌溉季节地下水埋深变浅、水体TDS相对降低;②研究区地下水阳离子中Na+和Ca2+时空分布特征差异性较为明显,阴离子中SO42-时空分布差异较为明显;③研究区地下水主要水化学类型为HCO3--SO42--Na+-Ca2+型,水化学类型季节性差异较小;④地下水离子组成主要受岩石风化作用控制,在春季、夏季和秋季的绿洲区与滨湖区的地下水化学离子组成受人为干扰较明显,灌溉力度较小的区域和非灌溉季节的地下水受人为干扰较小。【结论】灌区在农作物灌溉季节应适当合理开采地下水并加强对地下水水质的监管工作。     

鲁西北黄河冲积平原引黄灌区农业灌溉模式研究

研究农业灌溉模式对于灌区进行高效节水灌溉具有重要意义。以山东省德州市平原县为研究区,利用模糊综合评价法分析该区地下水水质状况,采用GIS研究该区2000-2009年井灌期3月和9月地下水埋深的时空变异规律,基于以上分析和该区现代化水网灌溉、井灌的现状,提出更加合理的灌溉模式。研究表明:1研究区大部分灌区的地下水水质良好,水温、pH值、盐度、碱度和矿化度均符合农田灌溉水的要求;2研究区10年间(2000-2009年)3月和9月的地下水埋深变化不大,平均埋深较小,分别为2.75和2.97m;2000、2005和2009年3月和9月地下水埋深的分布格局具有一定差异性,年际埋深普遍降低或维持原来的状态,适合地下水开采;3研究区井灌存在诸多问题,但现代化水网灌溉正在大面积推广,灌区可通过水泵并联的方式将井水输送到低压管道中,实现基于水网的井渠混灌。     

开封市区近黄河地区地下水化学特征及成因分析

为研究开封市区近黄河地区地下水化学形成机制及地表水对地下水水化学的影响,采用地下水水化学组分基本特征、舒卡列夫分类、Piper三线图、离子比例系数等方法对该区地下水展开了系统研究。结果表明:研究区地下水离子变异系数基本大于地表水,其中Na~+、Cl~-变异系数较大,HCO~-_3变异系数较小,水化学类型由HCO·SO_4·Cl·Na·Ca型转为HCO·Ca·Na·Mg型;地表水和地下水中主要离子间相关系数相差不大,Na~+的来源是盐岩溶解和其他含钠矿物的溶解,Ca~(2+)、Mg~(2+)主要来源于碳酸盐和硅酸盐矿物;自北向南,随着距离地表水越来越远,地下水中水动力作用有小幅度增强,Na~+富集程度则有略微上升;地下水中靠近铁路和地表水的取样点水质污染小于市中心取样点,污染物来源除矿物溶解外,人类活动的影响同样不可忽视。     

暗管排水对鄂尔多斯地区重度盐碱地盐分迁移规律的影响

【目的】探究暗管排水对鄂尔多斯市达拉特旗重度盐碱地土壤盐分运移的影响机制。【方法】按照暗管间距18 m、吸水管埋深1.2～1.5 m、集水管埋深1.8～2.0 m的参数,铺设暗管进行田间小区试验,利用空间插值、线性回归、主成分分析等统计方法,对2019年5—10月暗管排水条件下1 m土层的土壤含盐量、地下水埋深、地下水矿化度、灌排水水质、盐分离子等数据及其相互关系进行分析。【结果】(1)试验区1 m土层的盐分空间分布属于中等变异(25%～75%),土壤盐分类型为表聚型。(2)铺设暗管使地下水埋深增加了50～60 cm,试验结束时土壤盐分较试验开始时土壤盐分平均降低10%左右。(3)暗管铺设条件下,土壤盐分的主导离子为K~++Na~+、SO_4~(2-)和Cl~-,地下水中主导离子为K~++Na~+、Cl~-和HCO_3~-。(4)暗管铺设下黄河水灌溉后,土壤中HCO_3~-量增加56%,而其他盐离子量降低,SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-降幅较大分别为36%、34%、31%;灌水淋洗后,排水、地下水中各离子量均增加,排水矿化度增加幅度是地下水矿化度增加幅度的3.43倍。【结论】重度盐碱地铺设暗管,能控制地下水埋深,并降低土壤含盐量,有效促进土壤中SO_4~(2-)、K~++Na~+、Cl~-的淋洗排出,但同时要注意黄河水灌溉中HCO_3~-可能引起的土壤碱化问题。     

黑龙江省江川灌区灌溉水资源的综合评价

在介绍江川灌区流域概况的基础上，提出了该灌区所面临的地下水灌溉水稻米质差、产量低、大米销路不好等问题的解决办法，即发展地表水灌溉水稻，通过引松花江水来解决灌溉水源；分别对地下水、地表水(松花江水)的水量和水质进行评价。结果表明，该灌区的地下水严重超采、水质中总铁量超标(超6mg/L)，pH值偏碱，不适合用于农业灌溉；地表水(松花江水)除铁离子略高外，其余各项指标均满足灌溉要求，为该灌区引松花江水灌溉水稻提供了较为科学的依据。     

大沟蓄水对农田水资源综合调控研究分析

以大沟蓄水技术的农田水资源调控技术研究为技术支撑,从大沟控制系统的规划设计、蓄水控制方案、对地下水的调控方案以及管理运行规则,将农田灌溉、排水、水资源高效利用和改善农田生态环境有机结合起来,应用于淮北平原试验区。统计分析试验区监测数据,结果表明,大沟蓄水是解决区域灌溉水资源短缺、调控水资源的时空分配和改善农田生态环境的一项有效措施。     

Salinity assessment of groundwater for irrigation to prevent soil salinization

Electrical conductivity( EC) is considered as the most important indicator for assessment of groundwater quality. Determination of suitable interpolation method for derivation of groundwater quality variables map such as EC is dependent on region conditions and existence of enough data. For determining groundwater EC,341 groundwater samples were randomly collected from the central regions of Guilan province,paddy soils,in northern Iran. Interpolation methods including inverse distance weighting( IDW),global polynomial interpolation( GPI),local polynomial interpolation( LPI),radial basis function( RBF),ordinary kriging( OK) and empirical Bayesian Kriging( EBK) were used to generate spatial distribution of groundwater EC. The results indicate that EBK is a superior method with the least RMSE,MAE and the highest R2. The generated maps can be used to identify the regions in the studied area where groundwater could be allowed to be extracted and utilized by farmers to reduce adverse effect of the scarcity of surface water.     

土地利用方式变化对水循环过程响应机制研究

以挠力河流域为研究区,利用1990年和2013年土地利用类型,结合基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的TOPMODEL模型定量评价了土地利用方式变化对水循环时空变化过程的影响。结果表明:基于LBM法的TOPMODEL模型可以很好模拟挠力河流域降雨径流水循环过程,对研究区具有较高的适用性;研究区林地、草地和建设用地面积变化不大,对于土地结构变化贡献比较小,而未利用地和旱田部分转为水田对土地结构变化贡献大;由于种植水田,导致5月到10月间的流域总蒸散发量增加、根系区缺水量减少、非饱和带缺水量减少、地表水量减少、地下水量增加;蒸散发增幅达8.9%,根系区缺水量降幅达10.5%,地表水量减少达43%;水田对水文情势影响的差异主要体现在水稻生育期的差异上,分蘖期对蒸散发量、根系区缺水量和非饱和带缺水量影响较大;水田灌溉对水循环过程的影响按变化幅度从大到小的顺序为非饱和带缺水量、根系缺水量、蒸散发量、入根系区水量、出根系区水量和地下径流量,其中入根系区水量差值和出根系区水量差值接近。     

沽源县浅层地下水化学特征及适宜性评价

为查明沽源县浅层地下水水化学特征及水质状况,选取52组样品进行水化学组成分析.运用Piper三线图,确定研究区地下水水化学类型.在此基础上采用了不同的评价方法对该研究区水质现状进行评价.结果表明:该区浅层地下水化学类型主要以HCO₃-Ca型为主;地下水质量综合评价结果显示研究区内18组地下水化学组分是比较高的,适用于农业用水,也可适当处理后作为生活饮用水;16组地下水化学组分高,质量标准评价为Ⅴ类水,不宜作为生活饮用水饮用.为了水资源利用效率,对其进行灌溉用水适宜性评价.通过对16组地下水作为灌溉用水评价,评价结果是DX-39处水质较差,不宜或不太适用于灌溉.研究成果可为该区浅层地下水资源的合理开发和利用提供科学依据,对保证灌溉当地农作物安全有着重要意义.     

Sustainability of conjunctive water use for salinity control in irrigation areas: theory and application to the Shepparton region,Australia

The long term sustainability of conjunctive water use for controlling irrigation salinity is affected by increase in groundwater salinity over time. This paper uses mass conservation of salt and water to assess groundwater degradation over long time scales. Management options which affect this rate of degradation are also examined. The groundwater model developed is illustrated using data from the Shepparton Irrigation Region in the Murray Basin, Australia. The model predicts rapid groundwater deterioration when conjunctive use is conducted over only a fraction of the area of influence of a groundwater pump. Where the pumped aquifer is underlain by deeper groundwaters, the rate of groundwater degradation is also affected by leakage into or out of the conjunctive use system. Surface redistribution of groundwater from pumps installed in zones of regional groundwater discharge to areas recharging the regional groundwaters, reduces excessive degradation in the zones of discharge. With optimal surface distribution of groundwater, the rate of degradation is low. The rate of groundwater degradation also depends on salt inputs from irrigation water and rainfall, and the average depth from the soil surface to the base of the aquifer. The rate of degradation resulting from applied salts in surface water and rainfall is typically about 0.01 dSm^-1 per year for shallow aquifers in the Shepparton region, but the rate is lower where deeper aquifers are pumped. Partial irrigation also reduces the rate of degradation because of the reduced rate of salt inputs. Where poorer quality groundwater lies within the area of influence of the groundwater pump, a greater rate of deterioration in the quality of pumped groundwater can be expected from groundwater mixing. In some irrigation regions limited export of groundwater through surface water conveyance structures to a river is possible, so that a regional surface salt balance could be maintained. However, salt exports made equal to the rate of surface imports into the irrigated area will only significantly impact groundwater salinity in the very long term, or where only shallow aquifers can be pumped. In addition, this export can be costly for downstream water users, or if construction of additional conveyance infrastructure is extensive; export can have a detrimental impact on riverine ecosystems. Other management options such as the depth of pump installation and the spatial distribution of irrigation water and pumped groundwater, which affect the redistribution of salts within the groundwater system, have the potential to have a much greater impact on local groundwater salinity.     

灌区土壤盐渍化发展模拟预测与对策研究

以秦王川灌区观测和调查资料为依据,采用目前广为实用的MODFLOW地下水模拟软件,对灌区地下水动态进行了预测和分析,并对地下水质的发展趋势作出评价。灌溉实施以来,秦王川灌区地下水位逐年上升。未来10年内盐沼区面积扩大约为28 km2,并且将继续增加,地下水埋深0~2 m的面积达31.4 km2,占灌区面积的比例约为6%。未来20年地下水埋深0~2 m的面积达47 km2,占灌区面积的比例为10%左右。根据地下水位的变化特征,对控制土壤盐渍化发展的因素和对策进行了分析,提出以明沟排水为主,加大灌区下游地下水排泄能力;以渠灌为主,适度发展井灌,大力推行田间节水灌溉技术等对策。     

群井开采对毛乌素沙地地下水位的影响——以榆林市榆阳区昌汗敖包村土地开发项目为例

为探究毛乌素沙地大规模现代化高标准农田地下水开采对地下水位的影响，以榆林市榆阳区昌汗敖包村土地开发项目地下水监测网覆盖区作为研究区，选取分布于研究区的8眼机井进行了为期1年的地下水位埋深动态特征监测。结果表明:在灌溉期间，地下水位埋深呈先减小后增大的趋势；灌溉结束至进入下个灌溉周期之前，地下水位埋深逐渐增大至正常值。因此群井开采并未对项目区地下水位造成实质影响。      

淮北农灌区"四水"转化模型的建立与应用

"四水"是指大气水、地表水、土壤水和地下水,农灌区"四水"转化的定量关系是制定农业灌溉计划和调控田间土壤水及地下水的基础.根据淮北平原各项实验参数指标建立了农灌区"四水"转化模型,提出该模型在农田径流预报、土壤水消退及地下水位模拟等方面的应用,并提出该模型的作用和推广前景.     

变化环境下灌区地下水动态演变趋势及驱动因素

以陕西省宝鸡峡灌区为研究区,从地下水系统与外部环境的关系出发,运用了线性趋势回归检验、Kendall秩次相关检验及Spearman秩次相关检验3种统计水文学方法,分析了近30 a(1981—2010年)灌区变化环境因素——降水量、蒸发量、地表水灌溉量及地下水开采量的变化趋势,结果表明:灌区降水量呈不显著下降趋势,平均年降水量倾斜率为-2.900 mm/a,而蒸发量呈波动上升趋势,平均年蒸发量倾斜率为3.270 mm/a,降水量和蒸发量两者具有互逆变化特征;灌区地表水灌溉水量呈显著下降趋势,而地下水开采量呈不显著下降趋势.基于GIS技术和地统计学方法,研究了灌区地下水位动态的时程演变趋势和空间分布特征,研究表明:1995—2005年,灌区西北部地区地下水位有明显下降趋势,10年间下降约7~8 m,中部乃至东南部也有小幅度的下降,下降不足1 m;2005年以后,灌区内仅在渭河北岸的武功、兴平南部及咸阳中南部有小幅度下降趋势.通过灰关联分析方法,识别了灌区地下水位动态变化的主要驱动因素,得知各影响因子的关联度都较大,均在0.5以上,且塬上灌区与塬下灌区地下水位动态变化的主要人类活动驱动因素分别为地表水灌溉和地下水开采.     

坛式根灌循环模式及其在干旱缺水城市的应用

坛式根灌循环模式是在原有根灌模式的基础之上进行改进,并结合地表水和地下水循环特点设计的.该模式经济合理,技术简单,适合推广使用.种植试验表明,它能使有限的水资源得到高效利用,并能使观赏植物的花期延长一个月之多.同时,坛式根灌循环模式能改善城市地表水与地下水的循环关系,有助于缓解干旱缺水城市的地下水漏斗问题.由于制造坛子的材料取源于矿山废料,因此对防止环境污染也有益处.