基于Visual Modflow模型的黄河滩地地下淡水资源评价

通过在东营市利津县黄河滩地使用国际通用化软件Visual Modflow的SEAWAT模块,建立了三维变密度非稳定水流和溶质运移耦合模型,用数值模拟方法对研究区进行了地下水资源评价和开采井的优化布置,并对设计开采方案下未来10年的地下水位和咸水运移范围进行了预报。结果显示：利津黄河滩区大致以黄河大堤为咸淡水分界面;按水源地设计方案进行开采,采补趋于平衡,具有补给保证;未来10年,在设计开采量下,咸水不会影响开采井水质。Visual Modflow在利津黄河滩地地下水资源评价中的成功运用,为研究区地下淡水资源的合理开发利用提供了科学依据,具有很好的应用和推广前景。     

抽咸补淡经济效益分析

河北省黑龙港地区,浅层地下水多为咸水,其矿化度均大于2克/升,一般不宜灌溉。该地区年平均降雨量为500毫米左右,7、8月份占全年降雨量的80%。由于咸水占据地下“库容”,影响蓄纳雨水,这就使得该地区春秋无淡水,干旱成灾。抽咸补淡就是在汛期或客水到来之前,抽出排掉地下咸水,降低地下水位,腾空地下库容,然后由降雨或地表水补给地下水,使地下咸水区变为淡水区,从而增大地下水资源。抽咸补淡,投资较大,周期长,能否推广应用是人们关心的问题。下面以南皮试区抽咸补淡实测资料为依据,进行经济效益分析。     

黄淮海平原冬小麦对盐分胁迫的响应研究

针对黄淮海平原地区淡水资源匮乏的问题,以当地浅层地下水配置不同矿化度的微咸水进行盐分胁迫实验,对冬小麦主根区土壤含盐量、冬小麦产量以及叶面积指数对盐分胁迫的响应进行了分析。结果表明,在不同的生育期降水量条件下,冬小麦对盐分胁迫有着不同的响应。为获得满意产量,在当地的土壤条件下,生育期一般年和湿润年可以采用的最高矿化度为3g/L,而在生育期偏旱年,如果不采取其他措施的条件下,可以采用的最高矿化度为2g/L,该结果为合理开发利用当地的地下咸水资源提供了一定的依据。     

微咸水膜下滴灌条件下棉花耗水规律的研究

在相同灌溉水量条件下,以不同比例混合塔里木盆地干旱区地下咸水(3.56 g/L)和地表淡水(0.4 g/L),采用膜下滴灌技术充分灌溉,探求棉花在微咸水膜下滴灌条件下的耗水规律。经研究表明以处理3的矿化度为分界线,表现出棉花耗水规律受水盐协迫不同因素的影响。     

基于地统计分析的河套灌区地下水埋深与矿化度时空变异规律研究

【目的】研究河套灌区地下水埋深和矿化度的时空变异规律。【方法】以内蒙古河套灌区为研究区域,应用地统计学方法和ArcGIS等工具分别研究了1998—2017年灌区地下水埋深和矿化度的时空变异性和空间分布及其影响因素。【结果】①从1998—2017年灌区地下水埋深及其空间变异性逐渐增大,地下水矿化度及其空间变异性先增大后减小。地下水埋深和矿化度的块金系数均较小,表明其主要影响因素为灌区的环境。地下水矿化度块金系数逐渐增大,空间结构性变差,受人为因素影响造成的随机变异性增强。地下水埋深及矿化度的空间自相关性距离逐渐增大,空间连续性逐渐增强;②灌区西南部沿黄河附近地下水埋深相对较浅,基本在2 m以下;西北部和东北部沿狼山山前地下水埋深相对较深,部分区域埋深可达10 m以上,机电井的分布与地下水埋深高值区域的分布相似。矿化度较高的区域分布在灌区西北部和东南部地区,西南及中部局部地区地下水矿化度较低;③丰水年大量的降雨对灌区整体地下水的补给作用,使得丰水年地下水埋深较浅,地下水得到淡化使其矿化度减小。【结论】地下水矿化度较高的区域地下水埋深相对较小,地下水矿化度较低的区域地下水埋深相对较大。     

微咸水膜下滴灌条件下对棉花耗水规律的研究

在相同灌溉水量条件下,以不同比例混合塔里木盆地干旱区地下咸水（3.56g/l）和地表淡水（0.4g/l）,采用膜下滴灌技术充分灌溉,探求棉花的在微咸水膜下滴灌条件的耗水规律的研究。经研究表明在一处理3的矿化度为分界线下,表现出棉花耗水规律的不同受水盐协迫不同因素影响。     

BP神经网络在浅层地下水矿化度预

针对导致黄河下游三角洲地区土壤盐渍化的浅层地下水因素,以该地区典型区域为研究对象,将人工神经网络引入地下水矿化度的模拟和预测中,建立了基于土壤盐分、地下水埋深和pH的地下水矿化度预测的BP神经网络模型,并与多元回归模型在拟合精度和预测性能方面进行了比较。结果表明：研究区域地下水矿化度与土壤盐渍化程度呈显著的相关性,多元回归模型能较好地拟合地下水矿化度;通过网络训练确定了地下水矿化度的BP神经网络的拓扑结构为5：8：1,BP神经网络的拟合精度明显优于多元回归模型;统计检验表明BP神经网络的预测性能亦优于多元回归方法,其预测精度提高了50.1%。该研究可为黄河三角洲地区盐渍化的水盐调控和预测预报提供理论基础与决策依据。     

基于GIS的地下水矿化度分布特征研究

以德州市武城县为研究区,采用3S技术,布设采样点,于2011年进行两次野外采样,基于室内试验得到地下水矿化度数据,并结合1972年地下水矿化度数据,利用ArcGIS软件进行反距离加权空间插值处理,分析了该地区地下水矿化度时空变化特征。研究结果表明：研究区地下水矿化度空间变异趋势明显,数值为自东南区域的>1～2g/L逐渐增加到西北区域的>4～5g/L。地下水矿化度年内季相变化显著,春季矿化度均值为2.628g/L,冬季为1.748g/L。地下水矿化度较之1972年总体呈现下降趋势,平均降幅为1.52g/L。该结果对研究区盐渍化土壤的水盐调控及地下水资源合理开发利用具有重要意义。     

基于指示Kriging的土壤盐渍化风险与地下水环境分析

土壤盐渍化是制约干旱区农业发展的主要障碍,而浅埋地下水区域的地下水环境是影响土壤盐渍化的直接因素。为调控合理的地下水埋深和矿化度,以防控区域盐渍化,以河套灌区永济灌域为研究区,运用指示Kriging法比较了春灌前和生育期不同阈值条件下土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度的概率分布,从概率空间分布的角度研究了不同时期防治土壤盐渍化的地下水临界埋深和矿化度。结果表明：地下水埋深属于中等变异性,土壤表层含盐量和地下水矿化度属于强变异性。春灌前较生育期土壤表层盐渍化高风险区扩大、浅埋地下水高概率区缩小、地下水矿化高风险区缩小。春灌前永济灌域土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.6、2.2 m,地下水矿化度临界值分别为2.0、2.5 g/L;生育期土壤表层发生轻度、中度盐渍化时的地下水埋深临界值分别为2.2、1.8 m,地下水矿化度临界值分别为2.5、3.0 g/L,春灌前更易发生土壤盐渍化。春灌前较生育期土壤盐分受外界因素（气象因素和人为因素）影响小,且土壤表层含盐量、地下水埋深和矿化度变异性也相对较小,地下水环境对土壤盐渍化的影响更强烈。研究区北部、东南部和中部小部分区域为地下水埋深小于临界值且大于矿化度临界值的高概率区,是土壤返盐的高风险区,建议进一步完善该地区的排水系统。     

咸水区找淡水技术的研究与应用

针对湖相沉积咸水区地下水埋藏和分布特点，应用地下水研究的阿尔奇(Archie)公式，自1995年以来，总结出地下水电阻率与其矿化度之间的相互关系并应用计算电阻率的方法确定不同水质的技术指标，使其成为衡量地下水矿化度的依据，用于调查咸淡水分布特点及规律。根据实测水质垂向排序特征，划分各种水质模型，建立咸水、微咸水、淡水的三维分布立体模型，并由此确定淡水井位和开采方案。该技术成果达到国际先进水平。     

不同矿化度微咸水灌溉对压砂地欧李光合作用及产量品质的影响

探寻利用宁夏压砂地产业区丰富的地下微咸水灌溉对欧李光合作用及产量的影响。以灌溉淡水(矿化度0.22 g/L)为对照,利用当地微咸水设置2.35 g/L和4.07 g/L不同矿化度对"欧李5号"进行大田灌溉试验。结果表明:矿化度2.35 g/L条件下的欧李光合作用和产量等指标均优于矿化度为4.07 g/L情况下,但果实品质表现为4.07g/L时较优;欧李叶绿素、单果重、单位面积产量和灌溉水分生产效率在矿化度为2.35 g/L时与淡水无显著差异,品质在4.07 g/L时显著优于淡水。综合各项指标,2.35 g/L是当地适宜的微咸水灌溉矿化度,同时利用当地地下4.07 g/L微咸水灌溉也是可行的。     

利用辐射井技术开发黄河滩地浅层地下水的研究

面对黄河断流的实际，为了合理开发利用黄河滩地和河床下蕴藏的较丰富的浅层淡水资源，对利用辐射井技术开发黄河地浅层地下水进行了试验研究。在介绍试验地地质情况的基础上，详细阐述了在黄河下游滩地极细粉沙含水层中打幅射井的成井技术、试验井的井深选择、水平集水管的布置、试验井的水质和水量等。     

基于SALTMOD模型的灌溉水矿化度对土壤盐分的影响

以河套灌区沙壕渠灌域为例,运用SALTMOD模型探讨了区域尺度灌溉水矿化度对根层土壤盐分的影响。结果表明,根层土壤盐分随灌溉水矿化度的增大而增加,加大排水沟深度和提高渠道衬砌水平可缓解高矿化度灌溉水对土壤积盐的影响;采用地下微咸水和黄河水混合灌溉可有效控制盐渍化的发展,混合比在1∶1范围内时,根层土壤处于脱盐状态,最高脱盐率为23%,脱盐率高于引用黄河水灌溉的脱盐率(4%)。因此,适度利用地下微咸水灌溉,可有效的控制地下水位,节约淡水资源。     

秸秆排水体条件下微咸水灌溉土壤水盐运移模拟

为分析地埋秸秆体的排水抑盐效果,在室内试验的基础上,利用HYDRUS-2D模型模拟地埋秸秆体条件下盐渍土水盐运移动态,结果表明:地埋秸秆体可以有效降低土壤盐分,在灌溉水矿化度为3 g/L,地下水埋深为150 cm条件下,土壤盐分较不埋设秸秆体处理减少了17.4%;土壤水分和土壤盐分随灌溉水矿化度的增加而增加,随地下水深度增加而减小;在控制土壤含盐量小于2.55 g/kg条件下,分别采淡水、矿化度为3和5 g/L的微咸水灌溉时,地下水埋深应分别控制在80、120和200 cm以下。该研究为微咸水资源的利用及盐渍土的合理开发利用提供依据和参考。     

黄河上游支流昂思多沟地下水资源评价及开采潜力分析

黄河流域青海段内重点城镇密集,人口分布集中,社会经济发展迅速,近年工程建设日益强烈,地下水资源需求迫切。本文以黄河上游支流昂思多沟(行政区划隶属于青海省海东市化隆县)为研究区,通过地质调查、水文地质钻探、抽水试验及样品测试等工作,圈定了地下水富水地段,采用排泄量总和法计算了昂思多沟地下水天然资源量,并对水质及可开采潜力做了深入评价。经计算,昂思多沟地下水天然资源量为41 874.02 m~3/d,可开采资源量13 180.40 m~3/d,矿化度0.415～0.451 g/L,Sr含量0.62～0.67 mg/L,质优量丰,可作为区内城镇及重点工程的后备、应急优质水源,意义重大;此外,该评价思路对黄河其他支流地下水资源评价提供参考。     

微咸水灌溉对冬小麦产量及籽粒品质的影响

天津地区水资源严重不足,引滦入津后,城市工业和生活用水虽然有所缓和,但农业用水仍十分紧张,农业生产的进一步发展还是受到很大的阻碍。天津地区的农业水资源,除地表径流外,还有地下水。地下水的状况是:埋深0～100米的咸水,矿化度多在3～5克/升;埋深在200～580米的淡水,矿化度在1克/升     

银北高水位盐碱地土壤盐分与地下水特征关系分析

根据银北灌区典型高水位盐碱地的土壤盐分与地下水特征的监测数据,运用相关分析法与主成分分析法,对土壤盐分与地下水埋深、地下水水化学特征之间的关系进行了分析。结果表明:(1)研究区土壤盐分垂直分布呈现明显表聚性,0~20 cm土层全盐含量均值为3.34 g/kg,p H均值为8.81;研究区内71%地下水样为微咸水,矿化度TDS均值为2.69 g/L;土壤全盐及盐分组成呈中等强度变异,土壤p H值呈弱变异。(2)耕层全盐含量与土壤中除CO32-和HCO3-的其他离子均呈极显著正相关,其中与Na+、Cl-、SO42-等离子的相关系数大于0.9,与地下水中各指标相关性大小排序为;SO42->矿化度>Cl->Na+>地下水埋深;地下水矿化度与地下水中除CO32-和HCO3-的其他离子均呈极显著正相关,其中与Na+、Cl-的相关系数大于0.9;土壤中的Na+和Cl-与地下水埋深呈显著负相关,与地下水矿化度和地下水中的SO42-呈显著正相关,土壤中的SO42-与地下水埋深呈显著负相关,与地下水矿化度和地下水中的SO42-呈极显著正相关。(3)主成分分析结果表明:影响研究区土壤盐渍化程度的主要因素依次为地下水含盐量及主要盐分离子、土壤中的主要盐分离子、地下水埋深。     

微咸水灌溉条件下的土壤水盐动态变化研究

河北衡水地区干旱缺水,淡水资源严重不足。水资源日益缺乏与粮食需求日益增多之间的矛盾尖锐。利用微咸水资源将成为缓解水资源危机的重要举措。本文在国土资源部地下水科学与工程试验基地小麦微咸水灌溉试验为基础,对试验区作物种植整个生长过程中土壤含盐量和水分状况随时间的变化研究,探讨了微咸水灌溉对小麦产量的影响。结果表明：土壤水盐动态呈受灌溉和降雨影响的短期波动和受季节更替影响的长期波动;作物产量与灌水矿化度、灌水量、土壤初始含盐量和含水量等因素相关。在缺乏淡水的情况下,可以考虑使用3g/l左右的微咸水灌溉,而且不会引起小麦产量的显著下降。     

矿化度对紫花苜蓿发芽率和株高的影响

为缓解黄淮海地区淡水资源短缺,科学合理地开发利用微咸水,提高紫花苜蓿的产量,以中苜一号为供试材料,以淡水（矿化度为1 g/L）处理为对照,分别采用矿化度为3、5、7 g/L的微咸水对苜蓿的发芽率和株高的影响进行分析。结果表明：采用矿化度为3 g/L的微咸水进行灌溉时,苜蓿的发芽率和株高与淡水灌溉无显著差异;但采用矿化度为5 g/L和7 g/L的微咸水进行灌溉时则有显著差异,对灌溉水矿化度和发芽率的分析表明,要保证发芽率不低于80%,则需控制矿化度不高于4.48 g/L。对矿化度和株高的分析表明,要达到满意株高,需控制灌溉水矿化度不高于4.66 g/L,否则长期的盐分胁迫对苜蓿的生长有明显抑制作用。     

基于GM(1,N)模型的临漳县地下水矿化度研究

地下水矿化度的变化会对居民生活用水和农作物生长产生影响,特别是在地下水超采严重且农业用水量大的地区。以邯郸市临漳县为研究区,搜集了香菜营、陈村、洛村共3口监测水井2010-2015年间的地下水矿化度监测数据,并以监测井水位,抽水量和区域降雨量为自变量,以矿化度为因变量,构建了基于地下水矿化度预测的GM(1,N)模型,对地下水矿化度实测资料进行了模拟与预测。将GM(1,N)模型模拟结果分别与GM(1,1)模型和BP神经网络模型的模拟结果进行了比较,结果表明GM(1,N)模型模拟精度最高。因此将GM(1,N)模型预测结果作为临漳县2016-2020年的地下水矿化度的最终预测成果。成果表明2016-2020年邯郸市临漳县的地下水矿化度呈持续上升趋势,研究结果为区域地下水的管理与水盐调控工作提供了参考依据。