城市雨水利用研究进展与发展趋势

城市雨水利用已成为缓解城市水资源危机和水污染严重的有效途径。在论述城市雨水利用相关理论与技术等研究现状的基础上,对城市雨水利用急待研究的若干问题与发展趋势进行探讨。指出城市降雨产汇流模型的建立与资源化潜力的计算、城市雨水水质监测与管理技术、城市雨水利用规划以及城市雨水利用技术的综合应用等是目前城市雨水利用研究急待解决的热点问题,认为城市雨水利用应用基础研究正在从定性向定量化方向迈进,城市雨水利用技术由单一化向多元化和综合方向发展,城市雨水利用的功能在不断拓展,并将成为城市防洪工作的重要内容与手段之一。     

容重对土壤水分入渗能力影响模拟试验

通过人工改变土壤颗粒级配,配制典型砂壤、中壤、黏壤,并设置不同容重水平,用土柱积水入渗模拟了土壤容重对其入渗能力的影响,为土壤改良和促进天然降水转化利用提供理论依据。结果表明,容重对土壤入渗能力有较大影响。试验土壤入渗能力随容重增大递减,3种典型土壤稳定入渗速率与容重均呈对数负相关,砂壤120 min累积入渗量与容重呈幂函数负相关,中壤、黏壤则呈线性负相关。考斯加科夫入渗模型中,表征初始入渗速率的参数随容重增大递减,表征入渗能力衰减速度的参数则随容重增大递增,说明土壤初始入渗能力随容重增大递减,入渗能力衰减速度随容重增大递增。     

小麦/玉米套作田棵间土壤蒸发的数学模拟

为了探明小麦/玉米套作条件下棵间土壤蒸发规律及内在机制,该文将 Ritchie 模型和间套作群体光能传输模型结合起来模拟了小麦/玉米套作田的棵间土壤蒸发,并用2012年和2013年微型蒸渗仪的实测值对该方法进行了验证。结果表明,2 a模拟值和实测值的变化趋势都非常一致。与实测蒸发相比,该文所建模型2012年模拟结果的均方根误差为0.447 mm/d,平均绝对误差为0.331 mm/d,分别比原Ritchie模型降低16.8%和20.8%。在实测数据的88 d,累计实测蒸发量为107.2 mm,而模型的模拟值为100.5 mm,仅低估实测值6.7%。在2013年实测数据的68 d,累计实测蒸发量为83.1 mm,而模型的模拟值为73.7 mm,低估11.3%。模拟值与实测值的均方根误差和平均绝对误差分别为0.465和0.333 mm/d,略大于2012年。套作群体根系层水量平衡分析结果表明,小麦/玉米套作系统整个生育期土壤蒸发占总蒸发蒸腾的比例高达41.1%,故有必要在该套作农田实施秸秆覆盖等农艺措施,以减少棵间土壤蒸发,提高土壤水分的利用效率。该研究成果可为小麦套作种植模式下田间水分管理提供依据。     

黄土丘陵区小流域土壤有效水空间变异及其季节性特征

基于213个样点土壤有效水数据,从流域、坡面和沟道三个尺度分析了黄土丘陵区典型小流域土壤有效水在春、夏、秋三个季节的空间变异特征。结果表明,土壤有效水均呈较强空间变异性,其中沟道土壤有效水均值和空间变异强度(标准差和变异系数)均显著高于坡面,坡面和沟道土壤有效水正态性明显好于流域尺度。不同尺度土壤有效水空间变异程度随均值发生变化,变异系数随均值增加呈指数递减趋势。流域和坡面尺度土壤有效水与坡向呈显著正相关关系且相关系数高于其与坡度和高程,而沟道尺度与各地形因子相关关系均较弱。土壤有效水空间变异呈现明显的季节性特征,秋季土壤有效水均值最高而空间变异性最低,夏季土壤有效水均值最低但变异系数最大。流域尺度夏季土壤有效水与高程相关系数显著高于春秋两季,而坡面尺度则相反。此外,土壤有效水抽样不确定性和估算误差随样点数量增加呈非线性递减变化趋势,当样点数超过20个时,增加样点数量的作用有限。     

基于参与式调查的河套灌区节水灌溉技术适宜性分析

采用问卷调查、半结构式访谈及现场勘察等参与式调研方法对河套灌区内作物种植、作物灌水、农业水利工程等现状进行了调查。基于灌区内4个地区的农户调查问卷及入户访谈所得的调查资料应用问题矩阵、问题树分析方法及SWOT等分析工具对灌区内影响节水灌溉技术适宜性的种植业各方面现状进行了分析研究。结果显示灌区内目前存在农户节水意识淡薄、土地盐碱化情况严重、耕地规模化程度低、农业收入比例不协调、节水灌溉技术认识不足、灌溉用水效率低等亟待解决的关键问题。针对灌区存在的问题提出推广节水灌溉技术,提升节水意识、加强盐碱地治理、建立健全土地流转机制、调控粮食价格,提高农户种植业积极性,提高灌溉用水效率,完善灌溉制度等5项解决对策。     

地上部与地下部作用对玉米/大豆间作优势的影响

通过对不同分隔方式下玉米/大豆间作的养分吸收量、光合参数与产量等的测定,分析地上部和地下部的资源竞争作用。试验设置4种间作分隔方式和2种单作处理:地上地下均不分隔(T1),地上地下均分隔(T2),仅地下分隔(T3),仅地上分隔(T4),单作玉米(T5)与单作大豆(T6)。结果表明,对于籽粒产量和生物学产量的土地当量比,T1为1.23和1.20,T2为0.97和0.91,T3为1.01和1.02,T4为1.10和1.08。玉米相对大豆的资源竞争能力,T1为0.79,T2为-0.08,T3为0.14,T4为0.39。玉米相对大豆的氮、磷、钾营养竞争比率,T1为1.63、1.92和1.50,T2为1.05、1.03和1.06,T3为1.28、1.32和1.27,T4为1.47、1.43和1.36。除拔节期外,T1玉米的净光合速率P n、蒸腾速率T r、气孔导度G s与细胞间隙CO2浓度C i最高;T4略低于T1,但差异不显著;T2和T3均显著低于T1;除分枝期外,T1大豆的P n、T r、G s与C i最低;T4略高于T1;T2和T3均显著高于T1。综上所述,对于玉米/大豆的间作优势而言,地上部与地下部的相互作用大于单一因素的作用,其次,地下部作用大于地上部作用。     

百合叶表皮微形态观察

利用光学显微镜对4种野生百合和14个百合品种叶片上、下表皮进行研究,并测量气孔的大小、密度及表皮细胞大小、侧向垂周壁长及式样等性状。结果表明：百合气孔多为椭圆形,均分布于叶片的下表皮;保卫细胞为肾形,无副卫细胞;叶表皮细胞近似于长方形,垂周壁式样分为平直、浅波状、深波状三种。所得数据通过SPSS13.0软件进行聚类分析,聚类结果较好反映出试验材料的亲缘关系。     

河套灌区粮食水足迹与虚拟水净输出时空演变

为了正确评价灌区内水资源使用对改善现有水资源管理的影响,文中引入水足迹与虚拟水概念,同时考虑降雨和灌溉用水,计算了1960—2008年内蒙古河套灌区粮食水足迹与虚拟水净输出量的时空变化,进一步评价了灌区水资源在区域内和区域间的分配.结果表明：1960—2008年河套灌区粮食水足迹由3.534×109m3减小为1.634×109m3,自2000年灌区粮食虚拟水净输出量呈下降态势,两者构成均以蓝水为主（90%）;空间分布上,河套灌区中部地区（杭后、临河和五原）的粮食水足迹和虚拟水净输出量较大,而其他地区（磴口和前旗）较小;1960—2008年,粮食生产用水在灌区用水总量中所占比例呈显著下降趋势,年均下降1.07%.粮食生产用水的大部分以虚拟形式输送到灌区外部,该比例近年有所降低,但2008年仍高达76.22%.未来河套灌区应注重绿水和蓝水资源利用效率的提高.该研究为灌区水资源管理宏观政策的制定和可持续发展的实现提供理论依据.     

坡面入渗的人工神经网络模型研究

根据野外人工模拟降雨试验得到的不同耕作措施下坡面土壤入渗实测资料，引入人工神经网络建模方法，建立了不同耕作措施，如等高耕作、人工掏挖、人工锄耕和直线坡条件下坡面入渗BP网络模型，并利用实测资料对网络进行了训练和预测，取得了较好的结果，说明该模型的建立与求解为复杂坡面土壤入渗规律的研究提供了一条新途径。     

基于人工神经网络的坡面土壤侵蚀研究

 基于坡面土壤侵蚀产沙的复杂非线性特性,引用3层前馈型BP网络建模方法,对不同耕作措施坡面土壤侵蚀产沙进行模拟,模型输入层变量数为5个,分别代表降雨强度、坡度、坡长、土壤前期含水率和土壤容重,输出层变量为次降雨土壤侵蚀产沙量,并利用野外人工模拟降雨试验所得到的不同耕作措施(等高耕作、人工掏挖、人工锄耕和直线坡)坡面土壤侵蚀产沙实测资料,对网络进行模拟训练和预测,取得了较好的结果。该模型的建立与求解,为复杂坡面土壤侵蚀规律的研究提供了一条新途径。