典型盐碱地改良区农田排水沟水体与底泥界面氧通量研究

农田排水沟水体与底泥中的氧含量决定了底泥中各种生源要素的最终归趋,对维持农田排水沟的水环境至关重要。本论文以陕西富平县卤泊滩盐碱地改良区农田排水沟水体与底泥为研究对象,从环境微界面角度出发,根据多年监测数据构建室内试验,采用高分辨率微环境固液剖面传感系统(丹麦Unisense微电极系统),探究了研究区农田排水沟水体与底泥界面氧通量变化规律。研究结果表明:底泥中的溶解氧随深度的增加逐渐减小,直至溶解氧浓度为零,到达厌氧层;溶解氧剖面浓度的实测值与Profile模型模拟值的相关系数均在0.995以上,表明该模型能客观地描述溶解氧在农田排水沟水体与底泥扩散边界层和底泥中的分布;农田排水沟上游不同监测点位的底泥含氧层厚度在3.5～6 mm之间,而下游监测点位的底泥含氧层厚度约为1.5 mm,差异显著;通过氧浓度线性分布、剖面拐点法得到氧气扩散边界厚度,上游监测点位的氧气扩散边界层厚度基本在1 mm,而下游监测点位的氧气扩散边界层厚度减少至0.2 mm。农田排水沟水体与底泥界面氧通量的测定,对于认识农田排水沟底泥的地球化学过程及水环境作用机理具有重要意义,可为农田排水沟水环境治理提供参考依据。     

灌区地下水控制埋深与利用量对洗盐周期的影响

灌区地下水位调控可增加作物对浅层地下水的利用量,但当地下水含盐量较高时,作物对其利用会加快盐分在根区的累积速度,进而影响灌溉淋洗制度。本文根据农田水盐平衡的基本原理,考虑不同埋深的浅层地下水利用条件下根区土壤盐分的累积过程,建立了土壤盐分淋洗周期的理论模型,并根据两组试验数据进行了应用分析。计算结果显示,位于半干旱区的研究区,地下水含盐量4.43 g/L,埋深维持在1 m和1.5 m时,多年平均降雨条件下,棉花生长期内需要排水洗盐的周期分别为100 d和140 d;埋深大于2 m时,淋洗周期超过了生长期。另一研究区位于干旱区,滴灌棉田地下水埋深为1.5 m时,用含盐量为2.81 g/L的微咸水进行滴灌,棉花生长期内需要排水淋洗的时间为78 d左右。因此,即使在灌区水位调控抬高地下水位后,在一个生长周期内,根区土壤盐分的增长过程仍然相对缓慢,为灌区制定淋洗制度提供了时间窗口。     

西安市污水土地处理系统水力负荷的模拟分析

本研究以西安地区长期的气象资料和土壤资料为基础，利用美国农业部自然资源保护局所推荐的田间水管理模型DRAINMOD，对不同灌溉制度和田间排水条件下，污水处理系统的水力负荷进行了模拟；并对模型输入参数的敏感性进行了分析。结果表明，地面排水情况对系统的处理能力影响不大，采取少灌、勤灌的灌溉制度，能够增加系统的污水处理量。与目前污灌情况相比较，西安地区所推荐的污水灌溉量大致与在不考虑田间排水情况下，模型计算的年处理量持平。     

干旱与半干旱地区湿地水文及临界条件的模拟研究

本文采用美国农业部湿地研究所推荐的湿地评价水文模型DRAINMOD，利用西安地区的降雨和土壤资料，探讨了干旱与半干旱地区不同来水量对湿地地下水位变化的影响。同时根据美国目前采用的水文识别准则，分析了该区形成临界湿地水文条件所需的临界水量。结果表明，相同的水量在不同的月份会导致不同的湿润程度；同时，形成临界水文条件所需的水量也不同。研究结果表明了不同水量以及不同时间的供水对湿地湿润水平的影响不同。     

半湿润灌区控制排水条件下降雨洗盐计算模型研究

通过控制排水措施适当提高地下水位,可以增加半湿润灌区作物对浅层地下水的利用量,缓解灌溉水量的不足。然而,灌区地下水的含盐量一般较高,对盐分在作物根区的过分累积,所需淋洗水量很难得到保证。考虑到半湿润灌区具有一定量的降雨,可能对土壤盐分产生淋洗作用,建立了一个控制排水条件下降雨洗盐计算模型,并以某半湿润灌区盐碱地改良区为例,利用田间水文模型DRAINMOD预测出多年(1951—2005)田间水量平衡逐日变化过程,连续计算控制排水以及不同补充灌溉条件下根层土壤盐分多年的动态过程。结果显示,当地下水控制埋深为1.2 m时,在无灌溉条件下,研究区降雨虽能起到一定的淋洗作用,但根区盐分会随着时间的推移逐渐累积。当补充灌溉量在150 mm以上时,研究区降雨能够有效控制土壤盐分,使根区土壤在多年条件下达到良性的水盐平衡。所以,在与研究区类似的半湿润地区,通过控制排水措施合理调控地下水埋深,并充分利用天然降雨的淋洗功能,不仅可以维持灌区良性的水盐平衡,而且可以提高水资源利用效率。     

黄河三角洲暗管排水系统排水效果模拟研究

我国黄河三角洲地区地势平坦,地下水埋深浅、含盐量高,夏季降雨集中,农业生产受到土壤盐渍化与涝渍灾害的威胁.因此排水系统建设是保证粮棉生产的一个重要条件.由于现行的排水设计规范依据的是农田水分调节的平均情况,忽略了水文过程的随机性与地区水文要素的特点.本文使用田间水文模型DRAINMOD模拟研究了黄河三角洲地区暗管排水系统布置的排水效果.模拟结果显示:在有效控制土壤盐分的前提下,采用“浅密型”暗管布置能够更好地调控农田水分,保证作物的正常生长;该布置能够显著减少地下排水输出,增蓄雨季淡水,有利于三角洲地区农业非点源污染控制及生态环境保护.“浅密型”暗管布置在防涝排渍以及防止海水入侵方面均优于当地现有的深沟型明排系统.本研究成果可为黄河三角洲地区农业生产发展与生态环境保护提供技术支撑.