非饱和土中溶质地表径流迁移模型及解析模拟

针对非饱和农田在降雨引起肥料溶质地表径流迁移流失的实际问题,建立了二层结构溶质地表径流迁移模型,根据溶质质量守恒定律和水量平衡原理,求得模型的解析解,并采用室内非饱和土壤实验验证解析模型的合理性。通过敏感性分析,探讨了模型参数和土壤物理参数对溶质地表径流迁移流失过程的影响。研究结果表明:非饱和土的吸附性增大将增强土壤溶质迁移流失到地表径流水的能力;土壤干容重增大将减少土壤溶质的地表径流迁移;土壤的初始体积含水率越高,土壤溶质的地表径流运移作用越强。     

含碎石紫色土坡面降雨入渗和产流产沙过程

在室内土槽模拟降雨试验基础上,观测了具有不同碎石体积含量紫色土的降雨入渗地表产流产沙量以及细沟间径流和细沟径流的流速,以期建立碎石含量与土壤流失的定量关系。研究结果表明:土壤中碎石混合对降雨入渗有正负两方面的影响,当碎石含量为20%~30%时,碎石的存在增强土壤入渗能力,当碎石含量提高到30%时,土壤的入渗能力被削弱。土壤中碎石混合通过不同的作用机制对坡面细沟间径流流速和细沟径流流速产生不同的影响,随着碎石含量的增加,细沟间径流平均流速逐渐增加,细沟径流的平均流速逐渐降低。土壤中碎石混合通过改变土壤的物质组成和结构,增强土壤的抗蚀性和抗冲性,随着碎石含量的增加,径流含沙率和土壤流失量显著降低,土壤流失比与碎石含量呈极显著指数负相关关系。     

含碎石紫色土坡面降雨入渗和产流产沙过程

在室内土槽模拟降雨试验基础上,观测了具有不同碎石体积含量紫色土的降雨入渗地表产流产沙量以及细沟间径流和细沟径流的流速,以期建立碎石含量与土壤流失的定量关系。研究结果表明:土壤中碎石混合对降雨入渗有正负两方面的影响,当碎石含量为20%~30%时,碎石的存在增强土壤入渗能力,当碎石含量提高到30%时,土壤的入渗能力被削弱。土壤中碎石混合通过不同的作用机制对坡面细沟间径流流速和细沟径流流速产生不同的影响,随着碎石含量的增加,细沟间径流平均流速逐渐增加,细沟径流的平均流速逐渐降低。土壤中碎石混合通过改变土壤的物质组成和结构,增强土壤的抗蚀性和抗冲性,随着碎石含量的增加,径流含沙率和土壤流失量显著降低,土壤流失比与碎石含量呈极显著指数负相关关系。     

小灌区农田土壤水分析

对山西省小灌区农田土壤水分在时空分布及其影响因素进行了分析.结果表明:大气降水、农田灌溉、作物蒸腾和田间土壤蒸发是影响土壤水分变化的主要因素.农田土壤水分分布随着作物的种类而变化.     

农田水盐调控现实与面临问题

农田土壤盐碱化是农业可持续发展的主要威胁之一,为创建适应现代生态农业发展的农田水盐调控方法,在总结农田盐分来源及其累积动力特征的基础上,从土壤盐分影响土壤供养能力和作物生产能力两大方面,分析土壤盐分对土壤-作物系统功能的影响途径,明确农田水盐高效调控方向。根据不同时代的治盐理念,将水盐调控发展历程分成4个阶段,以抑制盐碱胁迫对土壤和作物的危害为切入点,解析水利措施、化学措施、生物措施和农艺措施的作用特点和调控目标及适用范围。根据现代农业绿色发展与提质增效需求,凝练盐碱胁迫农田控害增效水盐调控理念,提出水盐调控策略,即调控根际水盐传输动力特征,重构农田水盐分布空间格局,提升农业改土促生措施功效;指出农田控害增效水盐调控急需解决的关键技术,总结了创新水盐调控理论有待深入研究的基础科学问题,以期为盐碱胁迫农田绿色、高效和可持续利用提供指导。     

四川牟尼沟水体的同位素地球化学特征

运用同位素地球化学的方法，对牟尼沟各水体中的δD、δ^18O、T值、氘过量参数(d)和元素化学分析数据进行研究，基本查明牟尼沟内大气降水、地表水、地下水以及主要泉水之间的循环和补、径、排关系。珍珠泉和翡翠泉为沟内出露的主要泉水：二道海沟珍珠泉系地下深循环热水的露头，是由补给高度在3700m以上的大气降水渗入地下，再通过深大断裂循环至地下深部，与深部热流进行热交换后，返回地表出露。作为天然温泉开发具有较大的潜力；矿泉水厂沟的翡翠泉是典型的酸性岩溶冷泉，含水层水的径流较珍珠泉慢且滞留时间相对长些，含有一定的CO2，系一深部含水层地下水的露头。它源自补给高度全区最高(3800m以上)的大气降水。泉水流量大而且稳定，水质好，作为矿泉饮用水开发具有重要的经济价值；沟内大多数地表径流来源于大气降水和浅层地下水补给，夏季以大气降水为主，冬季浅层地下水补入到地表径流中的比例相对增加。这种对地表径流的调节作用，对于保持风景区内的景观具有重要作用。     

天山乌鲁木齐河源径流水文化学空间差异及其控制因素

天山乌鲁木齐河源暖季径流水文化学特征受大气降水、冰川作用、积雪消融、冻土活动层状况以及水岩相互作用等因素综合影响, 普遍存在的水岩相互作用和冰碛物岩矿离子组分的化学剥蚀作用导致径流中各项离子浓度远远高于大气降水中相应值的规律, 其中黄铁矿氧化反应、钾长石水解和方解石水解反应为控制流域径流偏碱性的主要化学作用. 冰川磨蚀对于岩矿溶解的增强作用和相对更强的积雪消融导致天山乌鲁木齐河源1号冰川径流的Ca2+、 Mg2+、 SO2 -4和K+离子浓度和离子脉冲峰值远高于空冰斗和总控水文点. 空冰斗融水径流受大气降水、季节性冻土活动层融水混入以及融雪水与土壤相互作用影响更大, 表现出更显著的Cl-、 Na+和NO-3离子峰值现象. 总控水文点则大体上反映上述二水文点的混合作用, 变化相对平缓, 离子浓度峰值介于二者之间.     

四川牟尼沟水体的同位素地球化学特征

牟尼沟位于四川省北部阿坝州松潘县，青藏高原东隅，系黄龙-九寨沟国家风景名胜区的一部分。文中运用同位素地球化学的方法，对牟尼沟各水体中的δD、δ^18O、T值、氘过量参数(d)和元素化学分析数据进行研究，初步查明牟尼沟内大气降水、地表水、地下水以及主要泉水之间的循环和补、径、排关系。珍珠泉和翡翠泉为沟内出露的主要泉水；其中二道海沟珍珠泉系地下深循环热水的露头，是大气降水通过补给区弱透水覆盖层中的断裂或裂隙下渗，通过深大断裂循环至地下深部，与深部热流进行热交换后，返回地表出露，其作为天然温泉开发具有较大的潜力；矿泉水厂沟的翡翠泉是典型的酸性岩溶冷泉，含水层水的径流较珍珠泉慢，且滞留时间相对长些，含有一定的CO2，系一深部含水层地下水的露头，它源自全区补给高度最高的大气降水。泉水流量大且稳定，水质好，作为矿泉饮用水开发具有重要的经济价值；沟内大多数地表径流来源于大气降水和浅层地下水补给，丰水期以大气降水为主，枯水期浅层地下水补入到地表径流中的比例相对增加。这种对地表径流的调节作用，对于保持风景区内的景观具有重要作用。同时对于评估珍珠泉、翡翠泉的开发潜力以及牟尼沟景区的旅游经济和可持续发展具有重要意义。     

雅鲁藏布江流域地-气系统的水平衡

利用NCEP/NCAR1980-1989年10年逐日00UTC、12UTC再分析资料及青藏高原降水、径流资料,研究了青藏高原雅鲁藏布江流域的水平衡特征,估算了雅鲁藏布江流域的蒸发、土壤和地下水含量。结果表明:雅鲁藏布江流域夏季是水汽辐合区,降水大于蒸发;秋末到次年春季是水汽通量辐散区,蒸发大于降水。降水主要集中在6～9月。径流的年际变化趋势同降水相近,径流主要是由降水补给的,径流峰值滞后降水峰值一个月。雅鲁藏布江流域土壤及地下含水量从1～6月逐渐减少,7月以后开始增加,10月是土壤及地下水最丰富的时段。20世纪80年代中期和后期降水、蒸发、径流等呈增长趋势,这同ENSO事件有关。     

甘肃黄土高原旱作区土壤贮水量对春小麦水分生产力的影响

选择甘肃黄土高原旱作区5个春小麦测站2 m土层深度多年土壤贮水量与产量资料,从大气降水-土壤水-作物循环系统的理论出发,研究了土壤贮水量和农田耗水量对春小麦水分生产力的影响.结果表明:该区域是一个贮水和保水性能较好的天然土壤水库,干旱区、半干旱区、半湿润区2 m土层最大贮水量分别达470 mm、582 mm和617 m...     

基于水循环分析的水资源乘数效应评价:以黄河上游北川河流域为例

针对半干旱地区大规模植被恢复对流域水资源的影响,引入经济学的乘数效应理论,探索创建了基于流域水循环演变的水资源效应评价模型,从广义水资源的角度出发,评价了植被恢复引起水循环演变条件下水资源效应的变化趋势。结果表明:大规模植被恢复引起北川河流域水循环条件发生明显变化,在降水条件基本稳定的情况下,植被恢复前后地表产流系数从0.254降为0.207,基流系数从0.156降为0.134;陆地水循环过程中,土壤-植被系统的有效用水占比增加,土壤水-地下水系统有效用水占比减小;单位降水量(100 mm)的狭义水资源效应降低了7.2 mm,涵盖生态效应的广义水资源效应增加了5.2 mm,水循环变化引起流域水资源效应提高。植被恢复引起降水在不同水循环环节上分配的变化趋势符合国家以生态为核心的布局,对提高半干旱地区流域水资源综合效应发挥着重要作用。     

五台山区地形雨减少对水资源量的影响

海河流域水资源量减少的原因倍受关注,以五台山地区为例分析地形雨减少对水资源量的影响,分析五台山站与山下周边的5个站点年降水量之比——地形强化因子(R_o)的减少趋势以揭示地形雨的减少;并利用水热耦合平衡方程定量评估地形雨减少对该地区水资源量的影响。结果表明,近50年间R_o减少了0.53(27%),即地形雨大幅度减少;导致南庄水文站控制的五台山地区天然年径流量减少了1.9亿m3/a,占径流总减少量的70%,为多年平均年径流量的26%。中国很多地区的降水观测站网都缺少位于山上的雨量站,难以估计山区地形雨的减少,导致根据降水进行径流计算时,会低估水资源的减少量。     

甘肃黄河流域与疏勒河流域降水径流变化特性对比分析

分析了甘肃黄河流域及内陆河疏勒河流域降水径流的年际变化特性。结果表明,黄河流域降水量与径流量变化一致,总体呈现减少的趋势;内陆河疏勒河流域降水量与径流量的变化趋势不一致,降水量呈总体减少趋势,径流量为总体增加趋势。两流域径流补给来源有差异,黄河流域径流补给来源为降水,疏勒河流域径流主要补给来源除降水外,与气温升高融雪水增大有关。     

水溶液的pH值对铀沉淀的影响

形成酸性或碱性含铀溶液,而后又发生中和作用,这是形成铀矿床的一对极有利的条件。接近中性的水介质有利于铀的沉淀。中和作用是各种铀沉淀作用的触发钮。由中和作用引起的铀的还原沉淀作用称为中和还原作用。铀的还原沉淀是在水-铀比电位值△Eh_水~U<0的条件下发生的(△Eh_水~U=Eh_水-Eh_0~U)。铀的还原沉淀不仅是依靠Eh_水的降低,同时与Eh_水~U的回升或下降速率有关。花岗岩铀矿床中往往不存在强烈的还原剂,热液上升过程中,一般很难提高它的还原能力,这时中和还原作用就显得格外重要。这是研究铀矿成矿机制和富矿条件的一条新线索。     

浅析张家口地区降水与地下水的相关性

地下水埋深发展趋势与当地降水情况息息相关,但因诸多因素影响,地下水埋深与降水的关系并不是必然性。张家口地区水资源的污染和短缺问题已越来越严重化,通过分析张家口地区降水与地下水相关关系,提出保护水资源的第一个举措则是要充分做好地下水资源监测工作,控制人为因素的影响,特别是地下水开采量的合理安排和控制,对研究地下水生态系统有着重大意义。     

南水北调西线工程区降水特征分析

利用30个站的1965-2000年日降水资料,分析了南水北调西线工程区的降水气候特征、降水过程特征和降水极值特征.结果表明:该区多年平均降水量为520.5 mm,年降水量等值线呈东北-西南向分布,由西北向东南递增,半干旱区和湿润地区年降水量的分界线在该区沿玉树-清水河-大武-河南-合作-临洮一线分布;降水过程大部分大于5 d,降水集中在3 d左右,过程降水量可分为纬向类和斜向类两种,斜向类占大多数,其中斜向类又可分为西北-东南向、东北-西南向两种,以西北-东南向的发生较多.降水中心由西北向东南方向移动,或中心变动不大,但范围先加大后减小.在所有降水过程中,一日最大雨量出现在壤塘的频率最高,其次为若尔盖和临洮;3 d最大降水量最频繁发生在临洮,其次为壤塘和若尔盖.18次过程降水极值分布与多年的年降水量大值区相对应.1965年、1984年、1992年过程降水偏弱,1981年、1989年、1999年过程降水偏强.     

新疆降水特征及其对水资源和生态环境的影响

新疆位于欧亚大陆腹地,空中水汽来源少,水资源匮乏,生态环境脆弱,降水有其独特的时空分布特征,且对水资源形成和生态环境有着十分重要的影响和作用.利用全疆106处水文、气象站1956-2005年的降水资料以及相关分析研究成果,从水资源的角度对新疆降水的形成条件、时空分布特征和对水资源、生态环境的影响进行了分析.结果表明:多年平均年降水总量为2588×10⁸m³,折合降水深157.4 mm;90%以上的站点年降水量变差系数在0.2～0.7之间;连续最大4个月降水量在40%以上,平均降水产流系数为34%.新疆降水的稀少导致了其生态环境的极端脆弱,绿洲面积仅占全疆总面积的9%,而沙漠面积却达全疆的25.7%.未来新疆地区仍然是干旱、半干旱地区,大气降水资源有限,必须通过其它途径来解决新疆水资源短缺问题.     

青藏高原降水变化特征及趋势分析

研究干旱半干旱典型区域降水的动态变化及未来走向有助于应对气候变化。采取线性回归、Mann-Kendall趋势检验、小波分析的方法探讨青藏高原1961—2019年降水量的变化特征。结论如下：（1）降水量整体上均呈现增长趋向,春冬季上升趋势最强,且春季降水对年降水量贡献率存在骤增现象。（2）春冬两季的降水量和年降水量的趋势检验均为显著增加,降水量分别于1996年、1982年和1998年起快速上升,夏秋两季检验结果不显著。（3）年降水量震荡最显著的周期为1 a,结果亦显示未来降水处于偏高期。研究显示：青藏高原降水量增加势头不变,春冬季降水量将持续增加并显著影响年降水量,全球需发展低碳经济以减缓冰川消融进程。     

华北地区大气降水稳定同位素特征与水汽来源

选取华北地区的包头,石家庄,天津,太原IAEA/WMO/GNIP大气降水的氢氧同位素组成的资料,分析了华北地区降水稳定同位素的时空分布特征及其影响因素.研究表明:华北地区降水中的δ18O值都表现出明显的“夏高冬低”的季风气候特征,夏季表现雨量效应,冬季温度效应明显;华北各地区降水线方程与全国及全球降水线相比,斜率和截距都偏小,揭示了华北地区降水是在非瑞利条件下进行的,并且除天津外,其他地区稳定同位素特征还受到降水过程中局地水汽循环的影响;d值总体表现出冬高夏低的季节变化特征,说明了冬季风和夏季风期间降水的水源区蒸发条件不同.     

近30年来降水量变化和人类活动对北京潮白河冲洪积扇地下水动态的影响

对北京潮白河冲洪积扇分布区30年来降水量、地表径流量、地下水水位和地下水储存量进行了时间序列分析。结果表明: 过去30年中,区域地下水动态发生了明显变化,特点是1998年以来,地下水位和地下水储存量迅速下降与减少。1998年以来,年降水量为以往多年平均值的76％左右。在储存量变化的影响因素中,降水量减少导致的补给量减少约占24％,人类活动,如工农业地下水开采、应急水源地地下水开采和地表水体入渗减少等因素约占76％。由于未来气候变化的不确定性,在南水北调的水进京后仍可能出现连续枯水年,因此,以丰水年降水进行水源涵养存在较大风险。对于已经处于严重超采状况的潮白河冲洪积扇来说,为了满足未来供水的需要,应急水源地从现在起应减少开采量或停采以逐步恢复地下水储存量。