淮北平原小麦和大豆生长条件下潜水蒸发实验模拟

利用五道沟水文实验站62套原状土蒸渗仪1991～2015年长系列实验资料,采用非线性拟合方法,模拟了砂姜黑土和黄潮土冬小麦和夏大豆各生育期潜水蒸发随埋深变化的规律。通过多种线型拟合,砂姜黑土两种作物潜水蒸发量随埋深的增大而递减,均呈指数函数关系;黄潮土小麦在返青前和大豆出苗-分枝期,潜水蒸发量随埋深的增大而递减,呈指数函数关系,小麦返青期以后和大豆分枝期后,潜水蒸发量在0.5～0.8m埋深区间达到最大值,在0.5～0.8m区间以浅随埋深增大而增大,在0.5～0.8m区间以深随埋深增大而减小,呈复合函数关系。     

潜水蒸发系数综合分析

利用河北省冉庄水资源实验站、安徽省五道沟水文水资源实验站、山西省太谷均衡实验站实测的潜水蒸发资料,对潜水蒸发及潜水蒸发系数的变化规律进行了综合分析。提出了不同岩性、不同潜水埋深在有无作物生长条件下的潜水蒸发系数。为华北地区水资源平衡计算潜水蒸发系数的选定提供了参考数据。     

潜水蒸发经验公式的相关分析

阿维里扬诺夫潜水蒸发经验公式是计算潜水蒸发量的常用公式之一.本文提出用模拟相关分析法对其进行参数估计,避免了相关系数的不灵敏性和传统作图相关法的局限.概念明确.计算可靠.对于大量实测数据上机运算,尤为方便.     

干旱区潜水蒸发研究进展

在干旱区蒸发强烈,潜水蒸发不仅会造成地下水水量上的损失,而且会引起土壤盐渍化,影响植被生长。研究总结干旱区潜水蒸发规律对节约水资源、保护生态环境等都具有重要意义。综述了干旱区潜水蒸发的研究意义、影响因素、研究方法及其应用。     

基于主成分分析的裸地潜水蒸发与气象要素关系模拟

基于五道沟水文实验站1993～2015年潜水蒸发和气象观测资料,分析多气象要素间的多重共线性问题,采用主成分分析法并提取出主成分作为解释变量,建立潜水蒸发与主成分的多元线性回归预测模型。结果表明,地温、绝对湿度和平均气温的容忍度均小于0.1,方差膨胀因子均大于10,气象要素间存在明显的多重共线性。提取出三个主成分,第一主成分主要反应地温、绝对湿度、平均气温、水汽压力差和水面蒸发的影响,第二主成分与相对湿度密切相关,第三主成分与风速密切相关。建立的潜水蒸发多元回归预测模型数据维度较低,精度较高且通过各项显著性检验,可用于潜水蒸发实际预测。     

叶尔羌河流域裸地潜水蒸发的数值模拟研究

利用地表能量平衡原理、微气象学以及土壤水热迁移理论建立了潜水蒸发模型,并采用全隐式有限差分格式进行求解。在求解过程中,对土壤热运动方程的上边界采用了第三类边界条件,同时采用自动调节步长等方法,增加了数值计算的稳定性,提高了计算速度。用本计算模型模拟了1994年5月份新疆叶尔羌河流域地下水均衡场的裸地潜水蒸发过程,并与当地的试验资料进行了比较分析,结果表明,采用的计算模型和方法可以进行较长时间内裸地的潜水蒸发估算。     

排水沟附近农田潜水蒸发计算的渗流力学方法

潜水蒸发计算方法通常依据潜水水位消退规律建立经验和半经验公式,或是依据土壤—植物—大气连续体建立的SPAC模型。但在设置排水沟控制潜水水位的地段,潜水水位的消退受沟渠排水与潜水蒸发的共同影响,需建立特定水文地质条件下的渗流力学算法。结合实际观测统计制度,将潜水蒸发及灌溉回归等变量离散成阶梯函数;将设置滚水坝的排水沟,概化为水位稳定不变的第一类边界,建立沟渠边界控制下含阶梯函数型源汇项的潜水非稳定渗流模型;利用Laplace变换给出模型解析解,并通过数值法验证解析解的可靠性。依据模型的解,建立利用潜水水位动态实测数据逐日计算潜水蒸发强度的递推公式,讨论沟渠边界的影响;以安徽淮北平原的一个实例,演示方法应用过程与步骤。计算农田潜水蒸发的渗流力学方法,原理上有别于基于潜水位消退规律或SPAC模型的现行算法,且新方法可清晰反映边界条件的影响,计算所需参量较少,易于实际应用。     

用排水资料确定潜水蒸发参数

本文通过对水平排水地段的地下水在蒸发及排水双重作用下的回降过程所进行的水动力学分析,建立了以排水地段实测地下水回降过程资料为依据的求解潜水蒸发参数的数学模型,该模型在计算机上采用多维全范围搜索法。不仅可以计算得出潜水蒸发指数 n 及停止蒸发深度△.并且还可以计算求得含水层的渗透系数 K 值。     

干旱区高盐度潜水蒸发规律初步分析

为分析干旱区高盐度潜水蒸发规律,于2012年4月1日~2014年3月31日在新疆昌吉地下水均衡试验站开展了不同总溶解固体 (0.8 g/L、30 g/L和100 g/L)、不同包气带岩性(细砂和粉质黏土)和不同潜水埋深(0 m、0.5 m、1.0 m、2.0 m和3.0 m)潜水蒸发量的监测工作。结果表明:当潜水埋深大于0.5 m时,包气带岩性对高总溶解固体(Total Dissolved Solids, TDS)潜水蒸发量的影响与淡水基本一致;潜水埋深0.5 m、TDS为30 g/L时,包气带岩性的差异对潜水蒸发量的影响远小于由于潜水的TDS和外界大气蒸发能力对潜水蒸发共同造成的影响;潜水位埋深为0 m、TDS为100 g/L、包气带为粉质黏土时,年内潜水蒸发趋势与大气蒸发能力E_Φ20的趋势相反;潜水埋深0.5~1.0 m时,在非冻结期随着TDS的升高,潜水蒸发量逐渐减小;当潜水埋深为3.0 m时,TDS的变化对潜水蒸发抑制作用存在滞后性。     

利用土壤水吸力计算潜水蒸发初探

通过对潜函数的实验研究，分析了潜水蒸发规律；利用土壤水吸力，探求了计算潜水蒸发的方法。     

基于原状土蒸渗仪的潜水蒸发昼夜变化及差异性比较

为探究潜水蒸发昼夜变化及差异,利用五道沟水文实验站蒸渗仪群,进行了砂姜黑土和黄潮土两种代表土壤裸地及种植小麦和玉米三种情景下的实验。结果表明:有作物时,不同需水阶段昼夜潜水蒸发差异明显。需水大时,受蒸腾作用影响,潜水蒸发较大,两种土壤均为白天大于夜间。玉米生长初期需水小,但夏季白天气温较高,均为白天大于夜间。而小麦生长初期,冬季气温低,砂姜黑土昼夜差异不明显,各有大小,黄潮土则为夜间较大。裸土时,黄潮土受夜间水汽凝结及白天毛管断裂影响明显,夜间会大于白天。砂姜黑土则反之。     

改进的无作物潜水蒸发经验公式

根据安徽省五道沟水文水资源实验站砂姜黑土和砂壤土2种原状土样1992-1994年的潜水蒸发实验观测数据,在分析无作物条件下潜水蒸发与各种影响因素关系、潜水蒸发系数与水面蒸发关系的基础上,采用非线性最小二乘法,以决定性系数、残差均值和方差为性能指标,对已有的潜水蒸发经验公式-阿维里扬诺夫公式和叶水庭公式进行了非线性回归拟合优度比较,并提出了2个公式的改进形式。结果表明,采用改进后的经验公式进行潜水蒸发的拟合和预测,较原有公式精度有明显提高。     

Effect of climate change on the trends of evaporation of phreatic water from bare soil in Huaibei Plain,China

When the soil condition and depth to water table stay constant, climate condition will then be the only determinant of evaporation intensity of phreatic water from bare soil. Based on a series of long-term quality-controlled data collected at the Wudaogou Hydrological Experiment Station in the Huaibei Plain, Anhui, China, the variation trends of the evaporation rate of phreatic water from bare soil were studied through the Mann-Kendall trend test and the linear regression trend test, followed by the study on the responses of evaporation to climate change. Results indicated that in the Huaibei Plain during 1991-2008, evaporation of phreatic water from bare soil tended to increase at a rate of 5% on monthly scale in March, June and July while in other months the increase was minor. On the seasonal basis, the evaporation saw significant increase in spring and summer. In addition, annual evaporation tended to grow evidently over time. When air temperature rises by 1 °C, the annual evaporation rate increases by 7.24–14.21%, while when the vapor pressure deficit rises by 10%, it changes from-0.09 to 5.40%. The study also provides references for further understanding of the trends and responses of regional evapotranspiration to climate change.     

基于人工降雨试验的淮北地区产流产沙差异性研究

针对淮北地区水土流失问题,利用野外人工模拟降雨试验,分析了不同雨强(40mm/h、60mm/h和80mm/h)和坡度(5°、10°和15°)条件下砂姜黑土和黄潮土产流产沙差异。结果表明:砂姜黑土初始产流时间长,产流总量小。坡面出现细沟时,砂姜黑土初始含沙量随时间变化有减小趋势,最终趋于稳定,而黄潮土含沙量呈波动变化;60mm/h、80mm/h雨强10°坡砂姜黑土产沙总量大于黄潮土,其他情况黄潮土产沙总量大于砂姜黑土,黄潮土土壤侵蚀严重。砂姜黑土表面细沟发育密度大,主要在坡面中下部,为相互连通的树枝状结构,而黄潮土表面细沟发育密度小,形成沟壑。两种土壤产流总量、产沙总量与坡度、雨强分别呈多元线性函数、多元幂函数关系,雨强对坡面产流产沙总量的影响大于坡度。     

西北干旱内陆盆地区裸土蒸发强度

鉴于包气带蒸发的水分是从地表散失,故查明裸土蒸发规律对研究包气带水分蒸发、潜水蒸发问题具有重要意义。为了查明西北干旱内陆盆地区裸土蒸发强度规律,通过开展裸土含水率观测、包气带负压观测等野外原位试验,结合气象资料,对包气带剖面流场特征进行分析,采用有限差分法对裸土蒸发强度进行计算。结果表明：依据包气带水分在垂向上迁移的不同状态,将裸土区包气带剖面划分为水分向上传输带和水分向下迁移带2个带;西北内陆干旱盆地裸土包气带极限蒸发深度为1.2 m;受外界蒸发能力和包气带向上输水能力交替控制作用,盆地内裸土蒸发出现在4月下半月至9月下半月,其中4月下半月至5月裸土蒸发强度最大,平均蒸发强度达0.56 mm/d;裸土蒸发强度平均仅占水面蒸发强度的3.5%,最大达6.7%。     

地下水计算参数的测定与估计

叙述了浅层地下水资源评价中几个常用参数(给水度、降雨入渗补给系数和潜水蒸发系数)的测定和估计方法,并结合实例进行剖析.通过分析,得到几点新的认识:(1)给水度值同注水的方式有关,在实际情况中,由于农田表层土壤疏松,且有作物影响,因而其最大值会出现在地表附近;(2)用抽水试验法测定给水度,其值因孔而异;(3)降雨入渗补给系数与土壤结构和给水度的关系密切,一般随着埋深的增加,该系数随之减小;(4)不同季节和不同作物,潜水蒸发系数不同,表现在计算公式上的参数也不相同.     

黑龙江省松嫩平原南部黑土的元素含量特征

通过对黑龙江省松嫩平原南部开展多目标地球化学调查工作,全面查清了测区8.15万km2内元素分布特征及不同土壤类型中元素含量特征。通过对不同土壤类型中元素含量特征进行分析研究,发现松嫩平原南部的黑土类土壤中主要营养元素含量较丰富,而有毒有害元素含量较低,土壤呈中性,适宜多种农作物生长。按照土壤环境质量标准对测区土壤环境质量进行等级划分,结果显示:重金属元素均未超标的一级土地质量占调查区总面积的96.08%;农业用地的黑土区域均属于没有重金属污染的净土,有利于农业种植。