小型地中式称重蒸渗仪系统的研制

为进一步提高称重蒸渗仪的分辨率和准确度,通过配备高精度称重传感器和用于消除环境因素对称重影响的参考桶,研制了小型地中式称重蒸渗仪系统,并应用于水稻蒸发蒸腾量(ET)和棵间蒸发量(E)的观测中。结果表明：该称重蒸渗仪系统对ET和E的分辨率可达0.005和0.003 mm,对应的高峰ET和E观测时段可以实现1 min以内(ET和E可分别达到10和20 s)的水分消耗的识别,低通量阶段也可达到3～5 min/次;参考桶的配备将蒸渗仪系统的15 min、小时和日尺度的ET观测准确度分别提高了3.51%、2.17%和0.77%,E观测准确度分别提高了18.52%、11.81%和2.95%。研究结果表明该套蒸渗仪系统具有分辨率高、准确度好、数据可靠等优势,可用于农业、水文等领域的研究,特别适用于短时蒸发蒸腾和旱地生态系统空气凝结水等微小水量变化的测定。     

微型蒸渗仪法测量土壤蒸发研究进展

微型蒸渗仪作为测量土壤蒸发的有效手段之一,因其成本低、操作简便、应用广泛等优点得到广大研究人员的青睐。而微型蒸渗仪的制作材料、长度、直径、封底等都会影响测量结果的精确度,通过参阅多年来国内外学者对微型蒸渗仪的研究与使用进展状况,对影响微型蒸渗仪精度的一些因素作了简要分析：     

蒸渗仪地下水位自动平衡系统设计

为准确保持大田水位与蒸渗仪水位的实时相平,并测定地下水补给量和深层渗漏量,提出了一种蒸渗仪水位自动平衡系统的设计方法。该系统基于连通器原理,并利用水、汞的导电性差异而设计,由3部分组成:①水位监测装置,包括蒸渗仪和大田的地下水位观测井及连接管;②水位感应和控制装置,由内盛液态汞的U形管以及控制电路组成,能比较大田和蒸渗仪的水位差,并通过电磁继电器打开/关闭供排水电磁阀;③供(排)水与量测装置,由供水装置、排水装置及其电磁阀和量测装置组成。该系统结构简单,造价低廉,易于维护和管理;初步测试表明,该系统具有较好的控制精度,适于地下水位变化较大的地区使用。     

称重式蒸渗仪和管式土壤水分仪在作物腾发量测试实例中的应用结合

作物腾发量是田间水循环和水量平衡系统不可缺少的重要组成部分,深入研究作物腾发量对于作物需水量估算、灌溉制度制定、灌溉系统规划设计等均具有重要的作用和意义。作物腾发量的研究主要通过田间灌溉试验来开展,运用到的设备技术多种多样,实例中用到的就是一种称重式蒸渗仪和一种管式土壤水分测试仪,研究结果可为从事灌溉试验研究人员提供参考。     

基于蒸渗仪实测数据的日参考作物蒸发腾发量计算方法评价

为了评价参考作物蒸发蒸腾量计算方法在我国东部湿润地区的适用性,开展了充分供水的蒸渗仪矮型参考作物(草坪)试验,在分析实测参考作物蒸发蒸腾量变化规律基础上,评价了11种日ET0计算方法的计算结果。结果表明,FAO56-PM方法与实测值最为接近,综合法中的1948Penman法、辐射法中的Priestley-Taylor法和FAO24-Radiation法、温度法中的Turc法也能取得较好的结果,而Hargreaves-Samani法、FAO24CPenman法、McCloud法计算结果较差。在我国东部湿润地区的夏季,FAO56-PM方法最适用于作物需水规律的计算、模拟以及作为评价其他ET0计算方法的标准。在部分气象数据缺失条件下可以选择温度法中的Turc方法或辐射法中的Priestley-Taylor法。     

大型蒸渗仪与小型棵间蒸发器结合测定冬小麦蒸散的研究

本文利用大型称重式蒸渗仪和棵间蒸发器仔细研究了冬小麦生长期间的逐日蒸散和蒸发过程，确定了冬小麦生长期间棵间蒸发占总蒸散量的29.75%；棵间蒸发占蒸散的比例随生育时期叶面积指数(LAI)和表层土壤含水量的变化而变化.同时确定了冬小麦生长期间的作物系数Kc.     

称重式蒸渗仪实测值的温室番茄日腾发量估算方法

以称重式蒸渗仪实测的温室番茄日腾发量为标准值,对基于FAO-56 Penman-Moneith方程的简化P-M法(P-M_s)、修正P-M法(P-M_m)2种模型方法计算的温室番茄腾发量进行对比分析,评价2种方法在温室环境下的适用性。结果表明,时段内P-M_s模型计算温室番茄日均腾发量存在较大偏差,P-M_m模型方法计算得到的日均腾发量与实测值较接近,因此,在温室环境条件下应优先选P-M_m法,而P-M_s法计算结果误差较大,不建议直接在温室环境中应用。     

轻便新型核磁共振找水仪及其在堤坝监测中的应用

地面核磁共振(SNMR)找水方法是目前唯一直接找水的地球物理新方法。这种方法原理新颖,经济、快速,为水文地质工作量化提供了新手段。本文简述了该方法的原理、特点,通过实例说明了轻便型找水仪存浅层地下水勘察和堤坝监测等工程地质方面的应用效果。     

石子和秸秆覆盖条件下降雨水量转化特征试验研究

通过人工模拟降雨,利用蒸渗仪、TDR(时域反射仪)和翻斗式自计流量测定仪,对石子和秸秆覆盖条件下的土壤水分动态变化、地下渗流过程进行了连续监测,并对不同下垫面条件下水量转化的变异特征进行了分析。结果表明：(1)不同下垫面条件下土壤表层的水分变异不大,而土壤深层的水分变异较大,这主要是由于覆盖降低了雨滴对土壤表层结构的破坏程度,以及石子在地表构建了许多个微型拦水坝,从而促进了土壤水分的快速下渗;(2)覆盖具有增加地下渗流的效果,特别是坡地上覆盖小石子在防止土壤侵蚀,增加地下渗流方面效果最为显著,地下渗流系数达到了37.44％;(3)小石子覆盖有利于山地降水资源的高效转化利用,其中在水平地上进行覆盖处理有助于降水资源的就地利用,而在“上覆土壤、下伏岩石”为结构特征的坡地上进行覆盖处理有助于坡地岩土界面渗流的产生,而从提高降水资源的异地利用率。     

夏玉米田蒸发蒸腾量与棵间蒸发的试验研究

本文利用2年的大型称重式蒸渗仪和小型棵间蒸发器的测定资料，研究了不同灌水(2001年灌140mm、2002年灌65mm)条件下夏玉米生长期间的逐日蒸发蒸腾和棵间蒸发过程。结果表明，2年夏玉米生长期间棵间蒸发占总蒸发蒸腾量的比例分别为43.69%和48.12%。分析得出夏玉米出苗前利用小型棵间蒸发器实测蒸发的修正系数为0.96。同时，分析了棵间蒸发占蒸发蒸腾的比例随叶面积指数(LAI)和表层土壤含水量的变化关系。     

华北平原不同种植模式作物耗水监测与特点分析

为探究华北平原不同种植模式的作物耗水与生产能力以评价其缓解地下水超采的潜力,于2021—2022年在中国农业科学院北京市顺义试验站进行了冬小麦-夏玉米、冬小麦-夏大豆和冬小麦-夏休闲3种种植模式的对比试验。利用大型称重式蒸渗仪监测各种植模式的蒸散、土壤储水和渗漏,使用FAO-56推荐的双作物系数法估算不同种植模式的蒸散量,同时分析了估算效果和蒸散与环境的响应特征,并比较不同种植模式的水分利用效率和产量、效益的相对关系。结果表明：3种种植模式的实测蒸散量与净辐射呈指数函数关系、与气温呈二次函数关系、与水汽压差呈线性函数关系,可以使用双作物系数法或非线性拟合公式较好地估算不同种植模式的蒸散量;冬小麦-夏玉米种植模式的产量、水分利用效率和经济效益最高,耗水量也最高,地下水净消耗量为197.52 mm,而冬小麦-夏休闲模式净地下水消耗量最小,比冬小麦-夏玉米模式低72.28%。未来需要结合华北平原不同区域可利用和开采的地表水、地下水资源量和土壤储水能力以及作物耗水量优化作物种植模式,以达到地下水的采补平衡。     

基于称重法的土壤水传感器分层跟踪率定方法研究

为解决传统土壤水传感器率定方法受土壤密度变化的影响导致传感器率定精度和土壤含水率监测准确性不高的问题,结合淮北平原砂姜黑土垂直剖面土壤密度变化情况将土壤分为20~50cm,70~100cm 和120~150cm三层进行跟踪率定,并将分层前后土壤水率定值进行了对比分析。与未分层方法相比,三个土层体积含水率数值相对误差分别由-11.48%~-2.97%-2.85%~10.29%,-1.58%~13.14%缩减至±7.9%,±6.9%和±6.1%以内,多次误差均值由1.38%,1.25%和2.8%分别降低到0.61%,1.24%和2.22%。结果表明：基于称重法的土壤分层传感器率定方法比未分层条件下土壤水传感器率定结果、效率和精度更高,率定方法更科学,为现代农业生产提供了更加有效的土壤墒情监测手段。     

区域地下水三层次水权分配方法与应用

建设节水型社会是解决干旱缺水问题的根本性措施,实施水权分配是节水型社会建设的重要内容。考虑河北省属资源型缺水省份,以地下水开发利用为主,在深入研究的基础上,提出了适宜地下水条件的区域、行业和用户三层次水使用权分配方法,并结合成安县进行了应用实践,为今后开展以水权管理为核心的节水型社会建设提供了有效支持。     

水量平衡分析方法及应用

为了合理认识和评价区域水资源,针对水循环过程中的特定环节,用系统论方法分析其结构和水量组成要素,分别建立了天然水系统和社会水系统的水量平衡方程。将一定区域内各种水量要素计算结果代入相应的水量平衡方程,检验等式是否平衡,当出现不平衡时,揭示以下问题:①水量平衡分析过程中水量要素不够全面,缺某项水量要素的测验或统计数据;②部分水量要素的测验结果或统计结果不符合实际情况,水量要素的测验或统计不准确。运用该方法进行天津市水量平衡分析,并取得较好效果。     

非线性回归问题的迭代法在地下水动态研究中的应用

本文介绍了非线性回归问题迭代法的教学分析原理，解决了不能用最小二乘法求解的纯非线性回归问题．在地下水研究中应用结果表明：该方法快捷、方便，且计算精度较高，可在微机上实现．     

基于地下水“双控”的水资源配置模型与实例应用

根据生态文明建设的需要与地下水资源保护的特殊性,构建由水资源优化配置模块、地下水可开采量动态计算模块和地下水"取水总量与水位"双控计算模块3部分组成的模型系统,以水资源优化配置模块牵引地下水可开采量动态计算模块和地下水"双控"计算模块,利用多重循环迭代算法,通过长系列调节计算和对比分析,给出基于地下水"双控"的水资源配置推荐方案。以沈阳市为例开展应用研究,发现沈阳市局部区域到2030年需重启开采地下水市政水源0.22亿m~3,才能形成人水和谐的水资源配置总体格局。     

污水生态处理技术体系及应用

基于已有的研究工作基础 ,根据循环再生、和谐共存、整体优化、区域分异等污水生态处理原理 ,对慢渗生态处理系统、快渗生态处理系统、地表漫流生态处理系统、污水湿地生态处理系统、地下渗滤生态处理系统等技术体系进行了较为全面的论述与概括 ,就其应用条件进行了探讨与分析 ,以推进污水生态处理系统的技术创新和在我国各地区的广泛应用 ,为全面实施污水处理与水资源综合利用相结合的污水无害化、资源化战略提供科学依据与技术基础。     

非饱和土简化固结理论及其应用

在孔隙气的排气率等于常量的假设下，建议了非饱和土的简化固结理论，并应用于裂缝黏土中雨水入渗过程的数值模拟，得出了合理的计算结果。