阿克苏河流域灌区土地利用变化对蒸散耗水的影响

土地利用变化导致蒸散耗水过程和流域水资源供需关系发生变化。【目的】合理估算灌区蒸散耗水量。【方法】以新疆阿克苏河流域灌区为研究对象,结合对土地利用/覆被变化的遥感解译,分析了2000—2014年阿克苏河流域灌区土地利用/覆被变化及其对灌区蒸散耗水量的影响。【结果】(1)2000—2014年,阿克苏河流域灌区土地利用/覆被发生了明显变化,突出表现为耕地面积的显著增加。灌区耕地面积以159.8 km2/a的速度增加,其中,阿克苏河、库河、塔河、托河温宿及托河乌什灌区分别以37.3、37.2、66.1、4.9、20.0 km2/a的速度增加;(2)伴随绿洲耕地面积的扩张,灌区的蒸散发量表现出明显增加趋势。在2000—2014年,阿克苏河流域灌区蒸散耗水量以0.3×108m3/a的速率增加,年内表现为夏季增加最明显;(3)灌区耕地面积的变化直接影响地表蒸散过程。阿克苏河流域灌区的耕地多年平均蒸散发量约为244.3 mm/a,大于天然草地的多年平均蒸散发量150.1 mm/a。【结论】在全球变暖背景下,快速升温和灌区垦植面积的不断扩大,使灌溉引水、蒸散耗水和人类活动用水不断增加,是导致灌区蒸散耗水增加的主要原因。     

引黄灌区不同肥料类型和施肥技术对稻田氮磷流失的影响

为减少引黄灌区稻田退水导致的农业面源污染,寻找水稻稳产和环境友好的最佳结合点,研究了大田示范条件下不同肥料类型和施肥技术对稻田田面水和排水沟退水氮磷变化特征的影响。结果表明,与常规施肥处理比较,优化施肥和侧条施肥均可以显著降低稻田田面水和排水沟中TN质量浓度,其中以侧条施肥处理效果最好,田面水和排水沟中TN质量浓度仅为常规施肥的47.4%和34.3%,各施肥处理间田面水和排水沟中TP质量浓度变化差异不显著。优化施肥和侧条施肥处理在肥料减量的条件下水稻产量并没有降低,其中有机种植处理产量最低,相对产量仅为常规处理的73.5%。综合考虑水稻产量和环境因素,优化施肥和侧条施肥技术可以作为环境友好型施肥技术在引黄灌区进行推广。     

寒旱区不同类型沟对非点源污染氮磷拦截效应及相关影响因素研究

为阐明寒旱区不同类型沟对非点源污染氮磷拦截的影响,采用室内静、动态模拟和方差分析相结合的方法,分析寒旱区不同类型沟对非点源污染氮磷的拦截效果,并在生态沟动态实验中考虑了进水氮磷浓度、进水流量和进水盐度3个因素,探索其对生态沟拦截非点源污染氮磷的影响。结果表明:①静态、不同水力停留时间(HRT)条件下,生态沟对污水中氮磷拦截效果最好,且其对低、中和高进水氮磷浓度的平均去除率分别为TN:78.93%、69.82%、58.61%,TP:90.31%、84.47%、76.71%;②动态、HRT=48 h条件下,生态沟对高进水氮磷浓度的日平均拦截量分别比低、中进水氮磷浓度多TN:75.91%、55.58%,TP:67.08%、44.02%;③动态、中进水氮磷浓度条件下,生态沟对低、中和高进水流量中TN、TP的平均去除率分别为TN:41.52%、31.31%、26.59%,TP:72.36%、64.89%、53.39%;④动态、HRT=48 h和中进水氮磷浓度条件下,生态沟对低、中和高进水盐度中TN、TP的平均去除率呈现先增加后降低的趋势;⑤不同类型沟、进水氮磷浓度和进水流量对生态沟拦截TN、TP的影响有显著性差异(P0.05),但进水盐度对生态沟拦截TN、TP的影响无显著性差异(P0.05)。可见,生态沟对寒旱区非点源污染氮磷有较好的拦截作用,研究结果可为非点源污染防控及治理提供参考。     

土地利用/覆被数据精度对流域水文过程模拟的影响研究

土地利用/覆被是水文过程模拟的关键参数,影响截留、入渗、蒸散发和地下水补给等过程,最终影响河道径流量。【目的】更好地了解不同精度的土地利用/覆被数据对水文过程模拟的影响。【方法】将黑河上游祁连山区3种具有不同分辨率、不同分类精度的土地利用/覆被数据(NLULC,NLULC-1km以及MICLULC)分别输入SWAT水文模型中模拟黑河上游出山径流量,分析了模型率定前和率定后的模拟效果。【结果】将空间分辨率更高、土地利用/覆被分类较少的土地利用/覆被数据输入SWAT模型,能够减少模型校准的复杂度和工作量;模型校准后,分类程度越详细的土地利用/覆被数据对应的SWAT模型径流模拟效果越差;水文模型的校准过程会导致土地利用/覆被数据的空间分辨率对径流模拟的影响变小。【结论】在利用SWAT模型进行径流模拟时,输入分辨率高且分类较少的土地利用/覆被数据能够使模型模拟效果更好。     

潜在蒸散量对SWAT模型寒区典型流域径流模拟的影响

以目前广泛应用的SWAT模型为例,利用对比研究方法,以欧根河流域作为典型研究区域,采用PenmanMonteith模型、Priestley-Taylor模型、Hargreaves模型、Shuttleworth-Wallace模型及修正的20 cm蒸发皿观测数据计算潜在蒸散量(PET)。研究不同PET驱动的SWAT模型对模拟结果的影响,研究结果表明:SWAT模型以子流域为尺度对PET计算结果进行插值的方式较粗略,不能较好反映PET的空间分布情况,在大面积森林覆盖的不同子流域,月平均PET值随不同子流域内森林物种的种类和分布不同数值变化较小,并非在考虑地形影响下SWAT模型模拟的日径流量结果均好,在未考虑地形影响下Penman-Monteith模型与考虑地形影响下的Hargreaves模型、Shuttleworth-Wallace模型模拟结果较好,其中Penman-Monteith模型拟合的效果最好,率定期与验证期的Ens值分别为0.651、0.686,说明Penman-Monteith模型更适合用于高寒森林地区的潜在蒸散量计算。     

降雨对灌区农业面源污染影响规律的分布式模拟

以漳河灌区典型小流域为研究区域,基于改进的SWAT模型,针对不同水文年型,模拟灌区氮磷面源负荷的流失规律。结果表明:降雨是氮磷负荷流失的主要驱动因子,降雨的大小与年氮磷流失量的相关关系十分密切。在年内,氮磷流失量也随降雨的波动而变化,并与降雨同步达到峰值,同时,氮磷流失还受到施肥措施的影响。因此,在灌区,需加强汛期田间水肥管理,以减少氮磷的流失,提高肥料的利用率,减轻氮磷面源污染的危害。