南水北调与邢台市微咸水利用分析

邢台市的水资源严重匮乏,但是,东部平原微咸水分布广泛,储存较为丰富,且埋深较浅,便于开采。通过对邢台市咸水分布及咸水资源量分析等方面进行探讨,并对邢台市咸水化学特征及有害盐计算及咸水灌溉条件试验研究,邢台市微咸水资源与引江水水量水质的综合分析,论述了南水北调来水与本区域微咸水利用相结合的可行性及必要性。     

黄河下游地区微咸水灌溉利用研究

为了研究黄河下游地区玉米适宜的微咸水灌溉模式,本研究在河南省新乡市黄河水利科学研究院节水试验基地进行了微咸水灌溉玉米试验。本研究采用桶栽试验和理论分析相结合的方法,分析了不同矿化度微咸水灌溉对土壤盐分累积及玉米生长的影响,并将土壤水盐动态变化情况、作物蒸发蒸腾量及作物产量代人作物水盐生产函数,求解并分析了玉米在不同生育阶段的盐分敏感系数。结果得出,微咸水矿化度不高于3g／L时玉米产量较淡水灌溉减少低于6．4％,株高较淡水灌溉减少低于8．4％,同时0～20cm内土壤盐分与对照无显著性差异;当矿化度达到7g／L时,玉米产量较淡水灌溉减少20．9％,株高减少9．2％,表层土壤盐分显著性高于对照;玉米不同生育阶段的盐分敏感系数大小顺序为播种～拔节期〉拔节～抽雄期〉抽雄一成熟期,玉米在抽雄～成熟期对微咸水最不敏感,最适宜使用微咸水进行灌溉。综合认为,使用矿化度低于3g／L的微咸水进行灌溉是可行的,微咸水灌溉适宜在玉米生长后期使用,但微咸水的大田灌溉模式及长期使用微咸水进行灌溉对土壤及作物的影响仍需进行讲一彤的研究。     

灌溉水质及土壤初始含盐量对作物出苗的影响

为了研究灌溉水及土壤中含盐量对作物出苗情况的影响,采用盆栽的方式,选取了几种耐盐性不同的作物和牧草,对微咸水灌溉与土壤初始含盐量对作物的出苗率及出苗时间的影响展开研究。结果表明:随着灌溉水矿化度和土壤初始含盐量的增大,作物的出苗率逐渐减小,出苗时间逐渐变长;土壤初始含盐量和由灌溉水带入土壤中的盐分数量相当时,灌溉水矿化度对作物出苗率和出苗时间的影响都大于土壤初始含盐量对其的影响,且作物耐盐性越强,这种差别越明显。灌溉水中的含盐量对作物的影响要大于土壤中的含盐量,因此,对于矿化度较高的微咸水资源,不可以用于灌溉,但可以用于盐碱地淋洗盐分。     

汾河三坝灌区咸水灌溉的试验研究

汾河灌区地面水资源缺乏，必须走开发利用地下水的道路。而地处汾河灌区下游的三坝灌区浅层地下水又属于劣质高矿化度水，进行农田灌溉影响作物生长发育。研究成水灌溉是开发利用咸水资源的重要问题。试验说明，只要控制咸水灌溉的土壤全盐量、土壤水分、土壤相对溶液浓度指标不超过作物耐盐限度，适当地利用咸水灌溉可以保证农业增产。试验冬小麦、春玉米、棉花三种作物用咸水灌溉是比淡水灌溉减产，但比不灌溉的旱作增产，分别地产６０．０％、３３．７％、３０．２％。     

微咸水进行农田灌溉的研究

利用微咸水作为缓解农田灌溉水资源短缺的重要水源之一，已引起了社会各方面的广泛关注。为了寻求合理的微咸水农田灌溉方法，对以色列、美国、意大利等国家以及我国部分省区微咸水灌溉实践的技术及利用途径进行了介绍，就微咸水水质、适宜灌溉土质和作物管理、田间管理等问题进行了探讨。另外，研究了盐分对土壤理化性质和作物的影响以及微咸水对盐碱地的改良，指出我国咸水与微咸水面积分布广、数量大、开发程度低，在水资源日益短缺及越来越大的人口压力下，开发利用微咸水是解决我国水资源短缺的有效途径；微咸水的灌溉适用于轻质或中等质地土壤，重质地土壤利用咸水灌溉需要良好的排水系统等。     

石羊河流域咸水灌溉下土壤水盐动态及春玉米产量模拟

为了探究石羊河流域地下咸水资源的利用方式,利用春玉米咸水灌溉田间试验观测资料对SWAP(SoilWater-Atmosphere-Plant)模型参数进行了率定和检验,并利用率定参数后的SWAP模型模拟了较长时期咸水灌溉对土壤盐分动态及春玉米产量的影响。研究结果表明:土壤含水量、土壤含盐量和春玉米产量的实测值与模拟值吻合较好,均方误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)均在允许的误差范围之内,经过率定和检验后的SWAP模型可以用于研究区春玉米咸水灌溉的模拟;较长时期咸水灌溉模拟结果表明,在模拟期内,矿化度在3. 0 mg/cm~3以下的微咸水灌溉土壤盐分累积量在2. 8 mg/cm~3以下,春玉米减产幅度在20%以内,矿化度在6. 0 mg/cm3以上的咸水灌溉土壤盐分累积量在4. 0 mg/cm~3以上,春玉米减产幅度在38%以上。在研究区可以较长时期利用灌水矿化度低于3. 0 mg/cm~3的微咸水进行灌溉,土壤积盐量较少,对春玉米产量影响较小,可以达到合理利用地下咸水资源的目的。     

水盐胁迫对油菜生长、产量和积盐量的影响

为了探寻油菜微咸水灌溉的适宜模式,设计紫色土盆栽试验,研究了不同矿化度水平(0.6、1.0、3.0、5.0 g/L)和水分处理(控制土壤水分分别为田间持水量θf的65%、75%、85%)对油菜生长、产量和积盐量的影响。结果表明:相同土壤水分条件下,随着微咸水浓度的增大,土壤含盐量呈增大趋势,当矿化度超过3.0 g/L时,油菜的形态指标和产量指标均受到严重影响;相同矿化度水平下,增大土壤含水量,能促进油菜的生长和提高产量,但是水分利用效率呈现先增大后减小的趋势;采用矿化度约为3.0 g/L的微咸水灌溉配合土壤水分控制在75%θf左右,是紫色土地区微咸水灌溉油菜的适宜模式。利用矿化度为3.0 g/L及以下的微咸水灌溉油菜,对油菜全生育期的生长是安全的。     

内蒙古河套灌区小麦、葵花、甜菜咸水灌溉条件下的作物耐盐度试验研究

根据灌区粮、油、糖主要作物,生育期的需水规律,采用不同矿化度的咸水在轻度盐碱地上进行灌溉试验,找出不同作物咸水灌溉条件下的作物耐盐度,为今后灌区农业生产能充分利用地下现有咸水资源开展灌溉提供可靠的理论依据,为缓解灌区水资源紧缺起到积极作用。     

科学利用咸水实现产量翻番

干旱是农业生产发展的制约因素。地下广布咸水是土壤盐碱化的根源。推广咸水灌溉,既可以发展灌溉面积,实现粮食产量翻番,又能够调控地下水位,改善水质,经济、社会效益十分显著。利用咸水灌溉国内外已有成功经验。河北省水科所从1980年开始在南皮县进行咸水灌溉的定位观测研究。试验表明:利用小于5克/升的咸水灌溉作物,比不灌的旱作物显著增产。在排水条件下,用咸水灌溉的土壤,靠雨季集中降雨淋洗,可以达到盐分平衡。利用咸水灌溉能增产而又不坏地的原因有3条: 1.旱季灌溉咸水,增加土壤水分,降低土壤溶液浓度,从而有利于作物吸收水分、养分。     

咸水灌溉下制种玉米水分利用效率的研究

为了探究石羊河流域地下咸水资源的利用方式,在西北干旱区的石羊河流域开展了咸水灌溉田间试验,通过测定土壤含水率和制种玉米产量指标,研究咸水灌溉对制种玉米耗水量、产量、水分利用效率和灌溉水分利用效率的影响.研究结果表明:在相同灌溉水量条件下,不同灌水矿化度对制种玉米的耗水量影响不明显;随着灌水矿化度的增加,制种玉米的产量逐渐降低,3 g/L的微咸水灌溉与淡水灌溉相比,减产幅度在20%以下,而9 g/L的高矿化度的咸水灌溉减产幅度在30%以上;水分利用效率和灌溉水分利用效率具有与产量类似的规律.因此,在研究区短时期采用3 g/L以下的微咸水进行灌溉,对制种玉米减产幅度、水分利用效率和灌溉水分利用效率的影响较小.     

海水入侵模拟理论与方法研究进展

对海水入侵模拟研究涉及的海水入侵监测指标、数学模型及数值方法、临海边界处理和海水入侵防治对策研究等方面做了全面总结,并指出海水入侵数值模拟研究进一步发展的方向和研究中亟待解决的问题。认为变密度过渡带模型将是海水入侵研究的主流模型,而自适应欧拉拉格朗日方法是求解此类模型最有效的数值方法。另外,指出硼同位素特别适合于水文地质条件复杂的滨海含水层海水入侵的监测。     

地下咸水体抽水修复的模拟试验

根据青岛市大沽河下游咸水分布区水文地质条件,采集该地区代表性中砂进行砂槽模拟试验,分析了抽水量、抽水井的位置以及抽水持续时间对咸水体修复效果的影响。试验结果表明:进行抽水修复时,各观测点盐度依次降低,并且形成突降;抽水量越大,咸水的去除速率越高,修复时间越短,抽水量从80.2 mL/min分别增至160.2 mL/min、240.2 mL/min时,修复时间缩短为之前的52.4%和34.9%;将抽水井安置在隔水边界附近,能够有效地抽取高浓度咸水,显著提高地下咸水体的整体修复效果;该试验条件下,抽水持续时间为115 min时,虽然结束抽水时的出水盐度为0.274%,但是依靠自然修复仍然能够满足饮用水标准,相较于出水盐度为0.10%的抽水持续时间缩短了30.3%,大幅降低修复成本,对咸水体的工程研究具有明显的经济意义。     

咸潮影响区的水资源优化配置研究

针对咸潮影响区水资源的特点,以珠海市为例,建立了咸潮影响区的水资源优化配置模型,并用1956~2000年的长系列来水、需水等基础资料对珠海市2010、2020、2030三个不同水平年的水资源配置进行求解和分析。结果表明,若不受咸潮影响,有着丰富且优质过境水的珠海是不可能存在资源性缺水,而在咸潮影响下,3个水平年的枯水期均存在一定资源性缺水,这与实际情况相符。在适当优化调度水库、泵站等水利工程以及增加、扩大一定工程规模的条件下,珠海市的缺水问题可以得到缓解。     

长江口咸潮监测站网规划及信息系统建设

上海位于长江口地区,长江水资源丰富,可作为上海的淡水候补资源,但受潮汐影响,水资源质量受到影响。为了建立长江口水源地咸潮控制和保障体系,需要深入研究长江口咸潮入侵的特点和规律。结合咸潮研究的需要,提出了长江口咸潮需要监测的项目,以监测现状为基础,初步确定了咸潮监测站网布设的具体方案,并对咸潮信息发布系统的建设进行了探讨。     

钱塘江河口抗咸流量预报模式及其检验

钱塘江河口咸水入侵的影响因素有径流、潮汐、江道地形、取水量等,其中径流和潮汐的相互作用是取水口盐度是否超标的决定因素。基于咸水入侵的主要影响因素,分析抗咸流量预报的关键点,建立了取水口盐度超标时间与径流、潮差的定量响应关系,构建了抗咸流量预报模式,给出了模式中各参数的计算方法。将该预报模式应用于钱塘江河口2012—2014年的最小抗咸流量模拟预报,经实践检验,按照预报值调度下泄流量,可满足杭州市抗咸要求。抗咸实践表明,不仅大潮期需保证足够的抗咸流量,中、小潮期泄放流量也不得小于预报流量。     

珠江口磨刀门水道咸潮入侵规律研究

根据2003年到2008年枯水期含氯度实测资料，以农历月份为统计周期，研究珠江口磨刀门水道咸水入侵规律。研究结果表明，磨刀门水道含氯度变化周期为15d，主要由大、中、小潮组成的15d潮汛周期所控制，而每个周期内含氯度变化幅度则受上游径流大小影响；并提出咸潮入侵系数K的概念，K可反映周期内平均径流和平均含氯度响应关系，当K小于0.2时，表示咸潮入侵程度小，不影响取水口取水，当K大于0.5时，咸潮入侵严重；K为0.2和0.5对应上游径流的临界流量分别为2450和1930m3/s；其后采用Delft3D模型区域分解技术将网格加密的磨刀门小区域嵌入到网格相对较大珠江口大区域模型中耦合计算，验证了咸潮入侵系数K的合理性。     

珠江口磨刀门水道咸潮入侵规律研究

根据2003—2008年的枯水期含氯度实测资料,以农历月份为统计周期,研究了珠江口磨刀门水道咸水入侵规律。研究结果表明,磨刀门水道含氯度变化周期为15d,主要由大、中、小潮组成的15d潮汛周期所控制,而每个周期内含氯度变化幅度则受上游径流大小影响;提出咸潮入侵系数K的概念,它可反映周期内平均径流和平均含氯度响应关系,当K小于0.2时,表示咸潮入侵程度小,不影响取水口取水,当K大于0.5时,咸潮入侵严重,K为0.2和0.5对应上游径流的临界流量分别为2450和1930m3/s;最后采用Delft3D模型区域分解技术将网格加密的磨刀门小区域嵌入到网格相对较大珠江口大区域模型中耦合计算,验证了咸潮入侵系数K的合理性。     

后三峡工程时代长江口水源地盐水入侵规律及其应对措施

在简述长江口盐水入侵主要影响要素与特性的基础上,对三峡水库运行以来长江大通水文站年径流量、月径流量的变化规律进行了简析,发现长江下游仍呈现典型丰、平、枯水年特征,其季节变化规律也十分显著。同时对后三峡工程时代的长江口水源地盐水入侵特征进行了研究,结果表明,枯水期水源地咸潮入侵与其发生首日的大通水文站前6日日径流量相关性相对较好;影响期一般在农历九月至来年四月间,尤以二月最为严重;各月呈现出以初八和廿二为“双驼峰”型的氯化物质量浓度峰值分布特性。提出了进一步减轻长江口盐水入侵对上海水源地供水安全影响的建议,包括采取加强流域与区域信息资源共享、北支控制工程联建、长江口水源地（水库群）联动开发等措施。     

钱塘江河口咸水入侵长历时预测和对策

对钱塘江河口咸水入侵数值预测方法进行了分析,认为对短历时（15d）可联合求解一维水流运动和氯度对流扩散方程进行预测;对长历时（半年）高强度河床淤积、天文潮的月际变化,还要耦合不平衡泥沙输移和河床变形方程的动床数学模型或基于实测资料的统计模型。在实测资料分析和氯度验证的基础上,采用所建立的长历时预报模型研究了钱塘江河口的咸水入侵,结果表明,通过新安江水库增大下泄量,采用“大潮多泄、小潮少泄”的非均匀放水的顶潮拒咸对策,可以有效减少取水口处氯度值及连续超标天数和总超标时间。预报实践表明,采用本预报模型得到的富春江电站下泄的最小流量能满足杭州市各取水口不同时期超标时间的要求。     

沧州市高氟水分布规律及环境影响分析

分析沧州市高氟水的分布富集规律和使用深层地下水对浅层地下水环境、农作物含氟量、居民健康等方面的影响,提出了减少深层地下水开采,加快引江工程步伐,用于饮用前进行降氟处理,加强水质监测等减少高氟水危害的措施。