基于HYDRUS模型不同灌水模式下土壤水盐运移模拟

以田间试验为基础,应用饱和-非饱和土壤水分及溶质运动理论,利用HYDRUS-1D/2D数值模型对内蒙古河套灌区不同灌水模式下土壤水分、盐分运移规律进行数值模拟,分析了不同灌溉条件下的水盐运移状态,并将模拟结果与田间试验实测结果进行对比分析。研究结果表明,在相同灌水定额下,100cm土体内沟灌条件下生育期土壤盐分含量平均值比畦灌条件下土壤盐分含量平均值降低24.4%,沟灌可以有效控制土壤盐分的累积。利用HYDRUS模型对土壤水盐运移的模拟结果能够为灌区的水盐管理提供科学依据。     

北方干旱区取水灌区水盐时空分布特征的遥感数据分析研究

水盐空间变化是灌区土壤盐渍地变化主要表征指标。因此结合遥感数据,以辽宁西部某灌区为研究实例,对其取水灌区水盐时空分布特征进行分析。分析结果表明:遥感数据可有效提取灌区地表盐分、土壤含盐量、地表灌水量3个指标,地下水矿化度及地下水埋深通过采样点数据插值分析得到。通过指标分析,地表盐分和地下水矿化度是区域水盐含量空间变化的主要因素。地下水水位降低较大的区域土壤盐渍扩充变化明显。     

内蒙古河套灌区土壤水盐平衡初探

内蒙古河套灌区平均每年纯引入盐分为168万t,平均到每公顷耕地为2925kg。1990,1996年分别对4．6万hm^24种典型区的土壤盐碱化进行调查,结果表明灌溉土地向脱盐方向发展,近年来土壤盐碱具有减轻的趋势。针对河套灌区水盐平衡问题进行了研究。     

内蒙古河套灌区渠井优化调度水盐动态研究

根据内蒙古河套灌区引黄灌溉工程实际，对渠井联合运用优化调度地面水和地下水后的地下水位调控规律、土壤水盐动态特征、灌溉土壤盐分变化等进行了分析。通过渠井优化调度、以灌代徘利用地下水，改变了灌区水盐动态形成条件，地厂水位下降，夏灌期地下水平均埋深为１．８８ｍ，秋灌期为１．８７ｍ，秋浇期为１．５０ｍ，冻融期为１．７８ｍ。地下水矿化度逐渐减小，淋洗排盐作用增强，表层土壤积盐过程改变为土壤逐步脱盐过程，水盐动态进入良性循环。渠井联合运用的优化决策，可广泛应用于河套引黄灌区灌排工程配套及管理之中。     

内蒙古黄河河套灌区冻土水盐运动规律

水盐运动规律是研究盐渍土发生演变和防治措施的基础。内蒙古黄河河套灌区的地下水系灌溉蒸发型,人工灌水和土壤蒸发在水盐运动中起主导作用。通常,春季气温上升土壤解冻盐分随水分向表层聚集,夏灌以后盐分又随灌水向下层移动,使作物生育期耕地土壤处于脱盐过程。冬季土壤冻结期水盐运行的方向、强度、机理以及诸影响因素的研究较少,这些问题对盐渍土改良都有极重要的理论与实践意义。河套灌区五原盐碱土改良试验站,1962～1964年,曾进行土壤冻结期水盐动态的观     

吉林农安县盐渍土理化特性及水盐运移规律研究

以吉林省农安地区盐渍土土样为研究对象,通过研究其基本理化性质以及土样中水分和盐分变化规律,分析了农安地区盐渍土的性质及其对水盐运移的影响。结合相关文献中研究区的气象资料及试验成果可知,该地区水盐迁移具有明显的季节性:在未冻结期,春季干旱土体以蒸发作用为主,土中水分带动盐分向地表方向迁移,地表浅层土的含水率低,但盐分聚集;夏季多雨,以淋滤作用为主,水分带动盐分向下运移;在冻结期,受温度梯度的作用,盐分随水分向冻结锋面迁移。研究成果可为农安地区盐渍土水盐运移规律研究及道路翻浆的防治提供实验依据。     

干旱地区灌区水盐运移及平衡分析

黄河流域多数灌区存在着耗水机理不清、水资源利用率低、土壤次生盐碱化等许多问题.为合理配置和有效利用灌区地表、地下水资源,改善灌区生态环境,本文选择内蒙古河套灌区的义长灌域作为研究区域,建立了非农区一农区一水域的水盐运移及均衡模型,并利用该模型对水分在各个环节的转化与消耗、以及水盐的迁移进行了定量分析.结果显示,农区脱盐量的75%随地下水迁移到了非农区.说明了灌区内排水和旱排的重要性.     

基于SWAP模型的河套灌区向日葵农田土壤水盐通量模拟

为了探究河套灌区节水实施现状条件下农田土壤水盐动态变化规律,利用向日葵田间试验观测资料,对SWAP模型进行参数率定和验证,并利用该模型模拟向日葵生长条件下0～100 cm土层土壤水盐通量及水盐平衡状况。研究结果表明：在灌溉阶段,向日葵根系层土壤水分主要向下渗漏,水分通量和盐分通量为负,土壤盐分被淋洗;在非灌溉阶段,地下水向上补给向日葵根系层土壤,水分通量和盐分通量为正,根系层土壤积盐。2019、2020年模拟期间水分通量累计量分别为52.5、60.6 mm,盐分通量累计量分别为-4.5、-4.9 mg/cm²,0～100 cm土层土壤盐分通量分别增加了7.5、7.1 mg/cm²。向日葵现状灌溉条件下0～100 cm土层土壤积盐,可能产生土壤次生盐碱化的风险,向日葵生育期结束后需要进行秋浇淋洗盐分来保证下一年度向日葵的正常生长。     

新疆恰拉水库下游土壤水盐运移数值模拟

以新疆尉犁县恰拉水库下游荒地为研究对象,分析荒地土壤水盐的运移机理.根据野外监测资料和室内数据的机理分析,选取典型剖面进行土壤水盐运移规律模拟,并在此基础上运用数值模拟对土壤剖面水盐分布及不同地下水因素进行了预测.模拟结果表明:在强烈的蒸发条件下,土壤盐分在0～20cm表土层内积累最为明显;在不同地下水环境值预测中,地下水埋深在1.8m时全年积盐期0～40cm土层平均含盐量17.03g/L,较3.5m地下水埋深14.78g/L高15.22％;40g/L的地下水矿化度水在全年的积盐期0～80cm土层平均含盐量6.35g/L,比5g/L处理5.86g/L高8.36％.增大地下水埋深和降低地下水矿化度值,以减少土壤中的积盐量.     

干旱扬黄灌区漫灌方式下土壤水盐运移模拟

干旱扬黄灌区田间灌溉过程的水盐运移具有独特性。选取甘肃景电灌区的典型试验点,构建基于HYDRUS-2D软件的土壤水盐运移模拟模型,模拟了间歇性定额灌水-蒸散发条件下饱和-非饱和土壤盐分的运移过程。结果表明,经过两次灌水-蒸散发循环试验,各试验点耕作层土壤平均含盐量均大幅下降,土壤盐分缓慢下移,耕作层土壤脱盐趋势明显。各试验点耕作层土壤在灌水压盐及蒸散发返盐双重作用下,交替发生了脱盐和积盐现象。灌溉和蒸散发是影响干旱扬黄灌区田间土壤水盐运移的重要因素。灌水定额取4 000~6 000 m3/hm2的土壤脱盐效率较高,且首轮灌溉使田间0~100 cm土层含水率达到饱和、后几轮灌溉逐步增加灌水量的灌溉方案更有利于排出田间土壤盐分。     

不同水肥耦合对宁夏枸杞生长、产量及品质的影响研究

为了探讨不同树龄枸杞的生长量、产量及品质对水肥供给差异的响应特征并提出合理的水肥制度,2017—2020年连续开展大田试验,以宁夏中部干旱区宁杞七号枸杞为研究对象,设置灌水量和施肥量2因素3水平试验处理,定位监测各处理枸杞的基径、株高、新梢茎粗与条长等生长指标,以及干果产量、百粒重、粒度等产量指标和营养成分含量的品质指标,分析不同水肥供给对枸杞长势、产量及品质的影响,并提出合理的水肥耦合制度,为干旱区枸杞的田间水肥管理提供科学依据。结果表明：2017—2020年,各处理枸杞基径年均增长量为3.5~5.8 mm/a,BF2处理（中水中肥）基径的4 a累计增量最大,为19.9 mm,较对照组（CK）大31%;株高年均增长量为13.4~26.2 cm/a,CF2处理（高水中肥）的株高年均增幅最大,为30.9 cm/a;新发枝条茎粗增长量平均为2.3 mm/a,BF2处理的新梢条长4 a累积增长量最大,为148.8 cm;枸杞鲜干比为3.89~4.55,平均百粒重为20.77 g,2017—2019年粒度为305~330粒,果品均达到特级;BF2处理枸杞甜菜碱含量最高,为9.0%,CF3处理（高水高肥）枸杞多糖含量最大,为7.4%;蛋白质平均含量为11.09%~12.08%,氨基酸含量平均为7.35%。通过综合分析提出宁夏中部干旱带4~7年龄宁杞七号枸杞最优水肥制度：灌溉定额为3 750 m³/hm²（其中春灌为450 m³/hm²,生育期灌水为2 700 m³/hm²,冬灌为600 m³/hm²）,施肥量为720 kg/hm²（施肥8次,单次施肥量为90 kg/hm²）。     

1955—2020年博斯腾湖水盐收支估算与水盐平衡分析

为了探讨变化环境下开都河来水、人类水土开发和水利工程调节等对博斯腾湖水盐收支变化规律的影响,根据开都-孔雀河流域河流-湖泊-水利工程间的水力联系及水盐运移转化过程,构建了博斯腾湖水盐收支平衡模型,基于1955—2020年气象、水文、矿化度、开发利用的观测资料,分析了博斯腾湖逐年、分阶段和多年平均水盐收支变化规律。结果表明,受开都河来水和人类活动的影响,1955—2020年博斯腾湖水盐变化具有明显的4阶段特征。1987年以来水盐变化速率明显升高;焉耆盆地和孔雀河引水量较为稳定,开都河入湖水量占总入湖水量的81.89%,在1955—2020年博斯腾湖水位变化中起主导作用;1955—1987年农田排盐量占总入湖盐量的37.24%,其中1972—1986年农田排盐量接近总入湖盐量的50%,农田排盐量是湖水矿化度急剧升高的主要原因;1983年博斯腾湖西泵站运行后,湖水矿化度整体处于下降趋势,2020年降低到1.0 g/L以下。新时期在对开都-孔雀河流域严格遵守水资源三条红线控制的同时,加强扬水泵站、宝浪苏木分水闸及达吾提闸的联合运行,完全可以将湖水矿化度控制在1.0 g/L水平以下。研究结论可为博斯腾湖可持续利用和管理提供参考。     

内蒙古河套灌区局部秋浇条件下农田水盐运动特征分析

针对河套灌区局部秋浇条件下田间水盐运动的特殊性,选取典型试验区对其进行研究。结果表明:与全面灌溉相比,灌溉区地下水位在局部灌溉后回落更为迅速,灌溉可以达到很好的洗盐保墒效果;而非灌溉区则部分承泄了灌溉区的排水,地下水位和地下水含盐量都显著升高,尽管在灌溉结束后其地下水位会随着排水过程而相应回落,但在其上涨过程中却促使盐分向上层土壤运动,从而增加土壤剖面的含盐量。分析还进一步表明,局部灌溉条件下,非灌溉区水盐运动所受影响在一定程度上取决于灌溉面积所占整个区域的比重。     

基于数字遥感影像的呼伦湖水量平衡分析

利用多源、多时相的数字遥感影像和呼伦湖周边地区水文气象资料,采用基于卷积神经网络的高分辨率图像重构方法研究了1999—2019年呼伦湖面积、库容变化情况。结果表明:2003—2012年呼伦湖的面积逐年减小,湖泊水量逐年下降,2003—2012年补给呼伦湖的乌尔逊河与克鲁伦河的多年平均径流量分别为1.30亿m³与1.41亿m³,分别只有1991年以前多年平均径流量的21%与24%;而2003—2012年呼伦湖平均水面年蒸发量为17.5亿m³,平均年湖面降水量为3.25亿m³;地下水补给呼伦湖的年平均水量为5.3亿m³,主要来自新生代玄武岩地下水,哈拉哈河源头火山玄武岩地下水通过熔岩管道集中外泄,据此推断补给呼伦湖的地下水来自跨流域的外源水。     

Coupled water and salt balance models for Lake Urmia: Salt precipitation and dissolution effects

Investigating the dynamic evolution of storage volume and salinity of Lake Urmia (LU), which is crucial to present more reliable estimations of water balance components, needs to be furthur studied. We aimed to fill this gap by developing a coupled lumped mathematical model that considered the two-way effect of salt and water balance components on each other. Through the coupled water and salt balance model, salt precipitation and dissolution components were incorporated, and vaporation was calculated dynamically based on the lake’s salinity. The final model was then used as a tool to estimate the groundwater flux. Results indicated that during the lake shrinkage period (2009–2015), substantial salt precipitation with an average rate of 6.79 g/100 g/year (6.79 g of salt per 100 g water per year) occurred. In this period, the lake’s salinity increased to more than 450 g/l, and a negative trend of −0.200 km³/year in evaporation was detected. From 2016 to 2019, LU’s water level rose, and although great salt dissolution with an average rate of 4.27 g/100 g/year occurred, the lake’s salinity decreased. In 2019, with the least lake's salinity values (annual average of 266.1 g/l), the evaporation rate was 1.45 times greater than the average evaporation rate through the rest of the simulation period. While LU’s connection with groundwater resources varied temporally, the average groundwater flux (-0.203 km³/year) was higher than it could be neglected. Results of this study are expected to enhance the understanding of LU crisis and to improve the plan to prevent further shrinkage of the lake.     

暗管排水与节水灌溉条件下盐渍化农田水盐分布特征

灌溉淋洗压盐系盐碱地改良的主要措施,但同时也会造成地下水上升,带来随作物生育期逐渐出现的土壤耕层的返盐现象,其与暗管排水结合则可提高脱盐效果。为了研究暗管排水条件下的油葵在拔节期增加不同的灌水量对盐碱地(施加30 t/hm~2脱硫石膏,土壤耕作层掺入85.05 m~3/hm~2细沙)土壤水盐及土壤酸碱性分布的影响,设计了暗管排水结合传统灌溉处理、暗管排水结合节水灌溉处理、暗管排水结合无灌水对照处理3种处理,通过监测土壤EC值、pH、含水率,分析暗管排水结合传统灌溉与节水灌溉对重度盐碱地土壤的水分、盐分及酸碱程度的时空变化特征。结果表明:与对照处理对比,传统畦灌方式下灌水处理降低了土壤含水率,对0～20 cm土层的脱盐效果明显;在暗管排水的基础上,对照处理的油葵地0～60 cm土层的EC值为3.49～0.67 d S/cm,节水灌溉处理的EC值为1.71～0.33 d S/cm,传统灌溉处理的EC值为3.75～0.27 d S/cm;虽然传统灌溉在灌水后10 d左右降低了0～100 cm土壤盐分,提高了土壤的含水率,但传统灌溉处理下油葵在开花期0～40 cm土层的含水率比对照处理低,且40～100 cm土层的返盐程度是节水灌溉的2～3倍;对照处理下0～60 cm土层的pH为7.54～8.65,节水灌溉处理下pH为7.51～8.89,对照处理下40～100 cm土层的pH为8.29,传统灌溉处理下pH为8.1～10.85,节水灌溉处理的土壤在0～100 cm的土层呈现脱碱的状态,高的灌水量使土壤有碱化的可能,尤其是在20～40 cm土层。暗管排水条件下在油葵拔节期进行节水灌溉有利于土壤脱盐、脱碱。     

阿姆河流域耕地变化及水土匹配特征分析

基于中亚阿姆河流域4个分区1990—2015年间土地利用变化和水资源等数据,运用耕地变化速率、洛伦兹曲线和基尼系数法以及水土资源匹配系数对阿姆河流域耕地变化和水土匹配状况进行了综合分析。结果表明:1990—2015年阿姆河流域耕地以146.74 km²/a的速度在扩张,且各时期、各分区扩张的速度不同;在不考虑咸海来水不断减少、生态持续恶化的前提下,绿洲区匹配状况属比较公平和相对合理状况;阿姆河流域水土资源空间分布存在明显的错位现象;全流域生态用水被农业用水严重挤占,阿姆河流域灌溉面积、灌溉用水量成为影响咸海水量及面积变化的重要因素,是一种不可持续的用水方式。     

河套平原次生盐渍化地区地下水动态调控模拟研究

在盐荒地野外水盐运移试验的基础上,建立了基于饱和-非饱和带的土壤水盐运移模型,以地下水埋深为调控关键因子,利用HYDRUS软件模拟了河套灌区荒地不同时段的不同控制地下水埋深条件下包气带水盐变化规律。通过模型反算,定量确定了不同时段防治盐渍化的地下水埋深临界值。模拟结果:在年内2~3次灌溉淋滤的条件下,3月-6月份(春融返盐期)控制地下水埋深大于2.4~2.7 m,7月初-9月初,控制地下水埋深大于1.8~2.1 m,9月中旬-11月中旬(秋浇积盐期),控制地下水埋深大于1.5~1.8 m,11月下旬-3月上旬(冬封期)控制地下水埋深大于2.0~2.3 m可使0~50 cm土层的全盐量基本小于0.2%,处于非盐渍化状态。研究结果可为河套平原次生盐渍化区水盐运移调控和盐渍化改良提供借鉴和依据,具有重要理论和应用意义。     

基于作物水盐生产函数的咸水灌溉制度确定方法

本文在作物水盐生产函数和农田水盐动态模型基础上，以单位面积纯收益最大为目标函数提出了制定咸水灌溉制度的模型。以山西省永济市试区进行的棉花咸水灌溉试验资料为依据，求得了有关模型的参数；利用该试区35年系列的旬降雨、旬蒸发量资料，对3种不同灌水时间和灌水次数、7种灌溉咸水浓度，共计49种可能组合的农田土壤盐分和产量进行了模拟，并与该试区大田试验数据进行了比较。结果表明该模型合理可靠。以模拟产量为依据，在对当地深井和浅井灌溉效益分析的基础上，提出了咸水灌溉制度及其相应的地下水开发利用策略。