基于电磁感应仪的表聚型土壤盐渍剖面特征解译研究

针对目前黄河三角洲地区存在的土壤盐渍化问题,以该地区分布最广泛的表聚型盐分剖面类型为研究对象,运用磁感大地电导率仪EM38,建立了磁感式表观电导率和土壤盐分之间的(多元)回归模型,在分析土壤盐分剖面分布特征的基础上提出了指数衰减模型,并运用该模型对盐分剖面进行了参数拟合和验证。结果表明:磁感式表观电导率EMh和EMv呈极显著的线性相关,土壤盐分在垂直方向上的变异主要表现在表层0~25cm的深度范围内。统计分析和Friedman检验结果表明,回归模型和指数衰减模型均具有较好的拟合结果和预测效果,二者的预测精度差异也不显著,表明本文提出的指数衰减模型不仅能降低待估参数的数量、提高土壤盐分剖面磁感式解译的实用性,同时还具有较高的预测精度。该研究结果为利用电磁感应仪快速、精确地进行土壤盐分预测以及盐分剖面解译提供了一定的理论参考和实践依据。     

焉耆盆地土壤盐分剖面特征及其与土壤颗粒组成的关系

为查明焉耆盆地土壤盐分剖面特征及其影响因素, 进行土壤样本含盐量及颗粒组成测试, 利用Spearman等级相关分析两者关系.结果表明: 土壤盐分剖面分为3种类型——均布型、表聚型和振荡型, 均布型剖面含盐量最低且分布均匀, 表聚型剖面盐分表聚特征最明显(表聚系数4.20), 振荡型剖面含盐量高且变异程度大(变异系数82.4%); 土样类型中粉质壤土最多(占70.8%), 颗粒组成中粉粒平均含量最高(57.1%); 均布型剖面盐分与粘粒含量相关程度最高(相关系数0.560), 为极显著正相关; 振荡型剖面盐分与砂粒含量相关程度最高(相关系数-0.639), 呈极显著负相关; 表聚型剖面盐分与颗粒组成无明显关系.结合各类剖面分布区域可知, 在砂粒含量与盐分含量较低的非盐渍化地带, 土壤盐分分布主要受粘粒含量影响; 砂粒含量与盐分含量较高的盐渍化地带, 土壤盐分分布主要受砂粒含量影响.      

环渤海平原土壤盐分不同聚型的水动力学特征

为了解环渤海低平原微咸水灌溉的土壤容盐能力问题,对大量野外监测和采样测试数据进行了研究。结果表明,该平原的土壤盐分剖面分布特征具有表聚型、中聚型和底聚型3种类型,其与蒸发、降水或灌溉入渗影响和潜水位埋深变化相关。不同聚型剖面形成的水动力特征各不相同：表聚型土壤盐分剖面的水势梯度指向地表,其绝对值远大于1.0 cmH₂O/cm;中聚型土壤盐分剖面上部的水势梯度指向地下水面,剖面下部的水势梯度指向地表;底聚型土壤盐分剖面的水势梯度指向地下水面,水势梯度大于1.0 cmH₂O/cm。表聚型土壤盐分剖面不利于微咸水灌溉农田和作物生长。     

天津滨海地区土壤剖面盐渍化特征及其影响因素

土壤盐渍化是由自然或人类活动引起的一种环境风险,对工农业生产具有重要影响。本次研究在天津滨海地区布置了6条具有代表性的土壤盐渍化剖面,选取其中4个剖面进行了为期两年的按月采样监测。研究发现,除了BHY6土壤剖面由于长年耕种,表现为平衡型土壤剖面形态之外,其余基本表现为底聚型土壤盐渍化剖面形态;从剖面中下部直到底部浅层地下水位附近,土壤中阳离子以Na+为主,阴离子以Cl-或Cl-+HCO-3为主,尤其在浅层地下水矿化度显著偏高(达盐水程度)的地区,土壤中Na+、Cl-所占比例具有绝对优势,具有滨海盐土的基本发生特征;气候因素、浅层地下水矿化度及埋深、表层土壤植被都是滨海地区土壤盐渍化的重要影响因素。表层土壤表现出春季积盐、夏季脱盐、秋冬季缓慢积盐的特征,浅层地下水矿化度越高、埋深越浅,其土壤剖面含盐量越高;果林地和长期耕种的土地可以降低土壤盐分的活性,有效抑制盐分的累积,降低滨海地区土壤盐渍化程度,保护和改良土壤。     

干旱半干旱区土壤含盐量和电导率高光谱估算

以新疆南疆地区渭干河-库车河三角洲绿洲不同盐渍化程度的土壤为研究对象, 将土壤样品的含盐量与电导率数据和使用ASD FieldSpec Pro FR光谱仪测得土壤样品高光谱数据作为本研究原始数据. 首先, 对原始土壤光谱反射率曲线进行Savitzky-Golay滤波以消除光谱曲线噪声可能引起的误差, 对得到的光谱曲线进行对数、 倒数等15种光谱变换; 其次, 对土壤样品含盐量与电导率关系进行分析, 并通过两者与土壤光谱反射率不同光谱变换形式的相关性比较分析, 遴选出一阶微分、 对数倒数一阶微分、 连续统去除和连续统去除一阶微分四种相关性较好的变换形式; 最后, 以此变换形式对含盐量和电导率进行建模, 并对二者进行了高光谱估算精度的比较. 结果表明: 渭干河-库车河三角洲绿洲的含盐量与电导率的相关性较高, 达到0.9975; 电导率与四种不同光谱变换形式之间的相关性要优于含盐量, 特别在一些土壤盐渍化的敏感波段尤为突出; 无论是含盐量还是电导率, 多元逐步回归模型均优于一元线性模型, 且以电导率建立的两种回归模型的决定系数均高于含盐量. 研究表明, 土壤电导率对高光谱信息的反应比含盐量更敏感, 同时, 以电导率建模的估算精度比含盐量更高. 因此, 以电导率替代含盐量进行土壤盐渍化高光谱估算研究是一种精度更高、 速度更快的方法, 可为提高土壤盐渍化高光谱估算提供理论依据.     

探地雷达在干旱区盐渍化土壤层定量探测中的应用

研究了在探地雷达定量探测盐渍化土壤中电磁波传播速度与土壤含盐量或电导率的相关关系,研究表明传播速度和盐渍化土壤的盐分或电导率具有显著的相关性。回归分析结果说明:利用传播速度可较好地定量表达盐渍化土壤的含盐量或电导率。     

电磁感应方法在土壤盐渍化评价中的应用研究

本文应用电磁感应方法（大地电导率探测仪EM38），对新疆焉耆盆地的土壤电导率进行了测量，分析了电磁感应方法所得结果和土样分析结果之间的相关关系，证实了电磁感应方法的有效性。基于电磁感应方法测量的结果，对新疆焉耆盆地土壤盐渍化进行了定性评价。结果表明，在开都河上游，土壤盐渍化程度普遍较轻：在中游地带，灌医内的上壤盐渍化改良取得了一定的成效，土壤中的含盐量较低，但是在远离河谷的非灌区，土壤含盐量依然很高；在下游及靠近博斯腾湖的地区，土壤含盐量普遍较高，并有随深度增加而增加的趋势。     

新疆阿拉尔地区土壤盐渍化特征

阿拉尔地区是重要的农业生产基地,由于研究区盐渍化程度及分布情况认识不足,制约了研究区的农业发展。针对阿拉尔地区盐渍化土壤现状,借助统计学与野外实测数据相结合的方法,利用SPSS2. 0数据分析软件,对阿拉尔土壤盐渍化的空间分布特征及影响因子进行了研究。结果表明:阿拉尔地区盐渍化表聚强烈,盐渍化类型以硫酸盐型为主,不同深度的土壤盐渍化特征不同,0～0. 2m、0. 6～0. 8m土壤盐渍化以中等盐渍化为主,1. 4～1. 6m以轻度盐渍土为主,整体轻度盐渍土面积不断增加;盐渍化与地下水特征关系密切,地下水矿化度 3g/L,对应盐渍化多为中度-重度盐渍化,地下水埋深1～3m,盐渍化多为中度-重度盐渍化。     

藏南扎西康矿集区土壤盐渍化空间分布及成因分析

旱—半干旱高寒地区土壤盐渍化,对区域农牧业发展及地质环境造成较大的影响。本文在西藏扎西康矿集区环境地质调查的基础上,通过对宿麦朗沟盐渍化3处土壤剖面系统采样分析,查明土壤盐分的空间分布及盐渍化成因。结果表明：相同层位土壤电导率与水溶性盐分总量之间呈正相关关系,0~80cm之间,土壤中盐分离子含量变化较大;80cm之下,土壤盐分含量趋于稳定;因子分析进一步揭示,研究区土壤盐分主要由氯离子、钠离子组成,两者之间相关性较强（R²=0.9592）;维美组地层以高硅、高钠为特征,三角洲及河流相的沉积环境及地下水活动等共同造成该区域土壤盐渍化。在此基础上,针对性地提出了降低地下水位、定期人工喷淋洗盐及施入有机肥料等方法是干旱区土壤盐渍化防治的有利措施。     

三峡库区岩性智能分类研究

三峡库区岩体上方覆盖着厚实的土壤和茂密的植被,是高植被覆盖区,岩性信息弱,因此岩性识别和分类困难,没有成熟的方法可循。针对三峡库区进行岩性分析,选择三峡库区巴东城区作为研究区域,采用2000年5月成像的ETM+遥感影像,构造纹理、光谱、植被覆盖等17个分类因子,将遥感影像与地质图叠加,选取1 101个样本点,采用决策树C4.5算法,挖掘出三峡库区巴东县处岩性的解译规则和知识,决策树的学习精度为96.6%,剪枝后精度为95.9%,规则提取的精度为93.1%,提取的规则置信度很高,并基于知识驱动和规则匹配实现了岩性的智能分类,分类精度较高为90.11%;将分类结果与IsoData方法、K-Means方法、马氏距离法、最大似然法、最小距离法、平行六面体方法等6种方法的分类结果进行比较,试验结果证明,决策树方法的分类结果最好,精度明显高于其他6种方法。     

Comparison of statistical prediction methods for characterizing the spatial variability of apparent electrical conductivity in coastal salt-affected farmland

Soil salinity has been known to be problematic to land productivity and environment in the lower Yellow River Delta due to the presence of a shallow, saline water table and marine sediments. Spatial information on soil salinity has gained increasing importance for the demand of management and sustainable utilization of arable land in this area. Apparent electrical conductivity, as measured by electromagnetic induction instrument in a fairly quick manner, has succeeded in mapping soil salinity and many other soil physical and chemical properties from field to regional scales. This was done based on the correlation that existed between apparent electrical conductivity and many other soil properties. In this paper, four spatial prediction methods, i.e., local polynomial, inverse distance weighed, ordinary kriging and universal kriging, were employed to estimate field-scale apparent electrical conductivity with the aid of an electromagnetic induction instrument (type EM38). The spatial patterns estimated by the four methods using EM38 survey datasets of various sample sizes were compared with those generated by each method using the entire sample size. Spatial similarity was evaluated using difference index (DI) between the maps created using various sample sizes (i.e., target maps) and the maps generated with the entire sample size (i.e., the reference map). The results indicated that universal kriging had the best performance owing to the inclusion of residuals and spatial detrending in the kriging system. DI showed that spatial similarity between the target and reference maps of apparent electrical conductivity decreased with the reduction in sample size for each prediction method. Under the same reduction in sample size, the method retaining the most spatial similarity was universal kriging, followed by ordinary kriging, inverse distance weighed, and local polynomial. Approximately, 70 % of total survey data essentially met the need for retaining 90 % details of the reference map for universal kriging and ordinary kriging methods. This conclusion was that OK and UK were two most appropriate methods for spatial estimation of apparent electrical conductivity as they were robust with the reduction in sample size.     

Relationship between groundwater properties and soil salinity at the Lower Nam Kam River Basin in Thailand

The Lower Nam Kam River Basin lies in the vicinity of the Mekong River and is located in the eastern section of the Nakhon Panom Province in northeastern Thailand. Drought, particularly in the winter and summer seasons, is the main environmental challenge in this area. In addition, soil becomes saline and groundwater is brackish in some locations. This problem worsens the drought crisis in the area. Groundwater is known to closely relate to the soil salinity distribution. To successfully manage highly saline areas, saline groundwater and soil properties must be evaluated together. Therefore, the main objective was to study the shallow groundwater physical and chemical properties in conjunction with surface soil salinity. Soil samples were collected and measured for physical and chemical properties. Shallow groundwater was measured for depth from ground surface and sampled from the sites in the study area. The water samples were measured for pH, total dissolved solids, electrical conductivity, and salinity. Results were interpolated and displayed via a geographic information system and further analyzed by simple linear regressions between surface soil salinity and the other factors. The results show that the topsoil contaminated with salinity is typically situated in relatively low areas with shallow groundwater levels and low head gradient of groundwater. This is due to the characteristics of the soil profile and groundwater depth.     

应用低频电磁法在采矿废弃场地进行地电特征调查

采用低频电磁法对一个采矿废弃场进行了浅层地层特征调查,检测土壤和地下水污染程度,探测出地下水污染分布情况,确定了地下水流污染扩散的路径,并且探测出该场地地下埋藏物的位置;通过分析地层的电导率特性,确定了地球物理异常区。研究结果表明,根据地下水污染分布情况,由南往北方向可将研究区分成污染区、过渡区和非污染区。这些结果有助于及时调整该采矿废弃场的污染管理措施,并确定新的环境监测井位。研究结果表明,电磁法对地下导体敏感,能够探测出与地下水有关的物理性质差异,精度高,适合进行环境监测。     

黄河三角洲饱和地基土地震响应数值分析

根据黄河三角地区特殊土层的力学性质,以天津波水平向加速度时程曲线为输入地震波,在3 %,10 %和63 %三种超越概率情况下,对黄河三角洲20 m深度土层的地震反应进行数值分析,研究了孔压和动剪应力的变化。与室内动三轴试验得到的破坏孔压和动剪应力进行比较,判断土层的液化破坏情况。研究结果表明,在3 %超越概率下大部分地层均液化,在10 %超越概率下少部分地层被破坏,在63 %超越概率下大部分地层均不液化。采用破坏动剪应力比和破坏孔压比的判别结果相吻合。     

黄河三角洲浅层地下水盐分来源及咸化过程研究

黄河三角洲地下水咸化已成为区域最突出的生态环境问题之一。识别地下水补给及盐分来源是有效控制和改善地下水咸化问题的关键。本研究采集了研究区浅层地下水、地表水和海水等不同类型水样,利用离子比、Piper三线图、吉布斯图等方法对八大离子浓度、δD和δ¹⁸O 组成、Br和Sr 浓度等进行地下水补给研究与盐分来源辨析。结果表明:(1)黄河三角洲浅层地下水以总溶解性固体(TDS)为338 g/L的咸水为主,地下水水化学类型较为单一,主要为Cl-Na型。(2)三角洲区域地下水以大气降水补给为主,并且在补给过程中经历了不同程度的蒸发作用的影响,黄河现行流路区域地下水主要来源于河水侧渗补给,但浅层地下水含水层水平渗透性较差限制了黄河侧渗补给范围。(3)海洋是黄河三角洲浅层地下水盐分的主要来源,黄河现行流路区域及近岸地下水盐分来源于海水混合,三角洲北部刁口河等古河道区域地下水盐分主要来源于海相蒸发盐淋滤溶解。     

航空激光高程测量在黄河三角洲北部潮滩监测中的应用

调查潮滩的演化对海岸保护和开发非常重要。随着人为活动的增强,即使过去认为稳定的潮滩也在发生着显著变化。利用航空激光测高(LIDAR)数据和实测剖面数据对黄河三角洲北部潮滩的地形特征和变化进行了分析。这段海岸的西段海岸平直,潮滩坡降小于1/1000,不发育潮沟,潮间有人工开挖的沟道。海岸的东段为老黄河刁口流路岸段。老黄河口岸段突出海岸,同时在两侧形成2个小海湾。LIDAR数据揭示了本段潮滩的三维地形和剖面特征。老黄河口突出岸段西北侧潮滩剖面为平直斜坡,坡度1/1000。而其东侧小海湾湾底的剖面呈上凸的形态,该特征与平面的地形分布、潮间茂密的盐地碱蓬一起,指示淤积。再向东在大堤围成的岬湾内,潮滩受波浪作用形成潮间坝。因此,黄河三角洲北部潮滩受局部地形影响大,局部岸段呈侵蚀状态或淤积状态。LIDAR数据还揭示了潮沟的特征。顺着潮沟的走向,沟底的坡度比潮间带的坡度小,近乎水平,说明涨潮时为何潮沟水位会迅速上升。     

EH4电导率成像系统在通安小牛场控矿构造勘探中的应用

EH4电导率成像系统是一种混场源频率域电磁观测系统,其能穿透低阻覆盖层并清晰反映深部地质体空间展布特征,具有轻便高效、勘探深度大、分辨率高的特点。在对四川通安-小牛场地区控矿构造勘探中,利用EH4电导率成像系统剖面处理与解释结果,查明了区内隐伏构造及地层界线,证明EH4电导率成像系统在寻找隐伏构造与地质界线过程中的有效性。     

黄河三角洲浅层地下水埋深动态与降水的时空响应关系

为探究黄河三角洲浅层地下水埋深动态对降水的时空响应关系及其驱动因素,基于2006—2010年黄河三角洲14口监测井的浅层地下水埋深数据和气象站降水量数据,利用Kendall's秩相关、交叉小波变换和小波相干方法,分析黄河三角洲地下水埋深动态和降水之间不同的时空响应模式,结合土地利用、微地貌类型和土壤质地资料,利用地理探测器方法对地下水埋深-降水响应关系进行定量归因研究。结果表明:（1）地下水埋深时间序列与降水量时间序列呈负相关关系,根据降水量对地下水埋深的影响强弱,可划分为3种空间模式:模式1强负相关（-0.45~-0.30）、模式2负相关（-0.30~-0.15）和模式3弱负相关（-0.15~-0.01）,空间差异性明显。（2）从模式1到模式3,地下水埋深对降水的响应延迟时间逐渐变小,分别为178.36 d、146.43 d和35.51 d,在所有模式中,地下水埋深对强降水的响应都很敏感。（3）土地利用、微地貌类型和土壤质地对地下水埋深-降水的响应关系都有显著的影响,解释贡献率分别为微地貌类型（0.280 7） > 土地利用（0.244 1） > 土壤质地（0.163 8）,驱动因子之间均表现出非线性增强作用,土地利用和微地貌类型的协同增强作用最大,为0.749 0。研究揭示了黄河三角洲浅层地下水埋深变化与降水之间不同的时空响应模式并对其进行定量归因,为黄河三角洲地区水循环过程研究及地下水资源管理和生态保护提供科学依据。