人类活动与海河平原水资源关系研究

海河平原是华北地区的主要平原。随着山前拦蓄地表水工程的实施，地下水资源已成为该地区的主要供水水源，在开采量增加和气候变化的影响下，水资源问题制约着该地区的发展。特别是近些年来降水量减少、气温呈上升趋势，使本来就少的水资源更削弱了补给资源。通过对降水、蒸发、地表径流、地下水流场变化、地下水资源的系列变化性分析，认为降水量减少、气温升高而引起的蒸散发量增大，人类治水工程和开采地下水等因素是造成本地区水资源减少的重要条件。     

环境因素对毛乌素沙地旱柳树干液流的影响分析

在干旱-半干旱地区,研究植物的耗水特征及与气象因子、地下水水位的关系对水资源合理开发利用和生态环境保护具有重要的意义。采用原位监测方法,对气象、树干液流、土壤含水率和地下水水位进行了观测,研究了毛乌素沙地广泛分布及与地下水关系密切的旱柳与气象因子、土壤含水率以及地下水水位的关系。研究表明:水汽压亏缺和潜在蒸散发是控制旱柳耗水最重要的气象因素;研究期内,土壤含水率对旱柳耗水的影响较小;旱柳的耗水与地下水具有密切的关系,随着水位埋深的增大,旱柳的耗水先增大后减小,在水位埋深1.25 m处达到最大。利用地下水的昼夜波动计算了地下水的蒸散发消耗量,发现旱柳的用水与地下水的蒸散发消耗量具有一定的相关性,表明地下水是旱柳重要的用水水源。     

人类活动与海河平原水资源关系研究

海河平原是华北地区的主要平原。随着山前拦蓄地表水工程的实施,地下水资源已成为该地区的主要供水水源,在开采量增加和气候变化的影响下,水资源问题制约着该地区的发展。特别是近些年来降水量减少、气温呈上升趋势,使本来就少的水资源更削弱了补给资源。通过对降水、蒸发、地表径流、地下水流场变化、地下水资源的系列变化性分析,认为降水量减少、气温升高而引起的蒸散发量增大,人类治水工程和开采地下水等因素是造成本地区水资源减少的重要条件。     

种植条件下降雨灌溉入渗试验研究

基于清水河平原头营和黑城试验场降雨(灌溉)入渗过程土壤水分运移观测试验数据的分析研究,笔者应用能量观点描述了包气带水分运移的分带性、降雨(灌溉)入渗补给地下水的水分条件和地下水入渗补给过程的基本特征。应用蒸散量模型、土壤水分通量模型,计算了作物生长期的蒸发蒸腾量、土壤贮水量的变化量、400cm深度处的土壤水分渗漏量及渗漏系数。从多年的角度分析了深层土壤水分渗漏量、渗漏系数与地下水入渗补给量和补给系数的关系。它对分析降雨(灌溉)入渗对地下水的补给过程和定量分析地下水入渗补给量、入渗补给系数具有重要价值。     

基于改进White方法的地下水蒸散发研究

在依赖地下水的植被广泛分布的干旱半干旱地区,蒸散发是地下水排泄的主要方式,因而准确计算地下水蒸散发量,对地下水资源评价具有重要意义。目前水量残差法、地下水极限埋深法和地下水水位日动态法可以用于计算地下水蒸散发量,由于地下水动态信息容易获取,长期以来得到广泛关注。分析了利用地下水动态信息的White方法在计算地下水净补给量方面的不足之处,提出了改进的White方法,即利用相邻两天地下水位上升段的平均斜率计算地下水的净补给量,并利用数值模拟方法对改进的White方法的计算精度进行了评价,表明改进后的方法较原始方法精度提高了16%。最后利用苏贝淖流域实测的地下水动态数据,采用改进的White方法计算了地下水蒸散发量。研究成果对干旱区水资源可持续开发利用具有一定的科学意义和应用价值。     

农田蒸散发量变化规律分析

根据冉庄水资源实验站大型地中蒸渗仪在种植小麦、玉米情况下的农田蒸散发量实测资料，分析了农田蒸散发量的时程及深度变化规律，提出了在实验条件下农田蒸散发量的数值范围。     

雨季苏打盐渍土地区土壤水-地下水转化规律研究

通过野外定位观测,分析了苏打碱土土壤水和地下水的转化规律。微地貌格局是制约水分迁移的主要因素,并由此形成了土壤水-地下水转化的特殊模式。雨季,坡地土壤(苏打碱土)的整个土层含水率变化不显著,地表径流为水分迁移的关键环节;洼地土壤(盐化草甸土)成为地表水和地下水转化的通道,大量洼地积水垂直下渗,补给地下水。运用Vensim对土壤水-地下水的转化过程进行了模拟,结果与观测数据基本一致。     

陆面过程模式SIB2与包气带入渗模型的耦合及其应用

土壤含水量对陆—气相互作用过程中的能—水平衡计算以及降雨、农业灌溉对地下水补给的研究起着关键的作用。但现阶段大多数陆面过程模式对土壤含水量的计算采用一维水桶模式,忽略了流域尺度上的侧向补给、地下水位的变化、包气带土壤的非线性渗透特性对土壤含水量的影响。针对这一问题,在国内外研究较为成熟的饱和—非饱和理论的基础上,编程实现了包气带土壤水分传输方程的求解,并与陆面过程模式（SIB2）相耦合,建立起研究分层包气带土壤水分运移、非稳态的地下水位、和地表蒸散发之间定量关系的模型。最后,利用建立的耦合模型,以河西走廊黑河流域中游临泽农业综合观测场的灌溉试验为例,模拟干旱内陆平原区小麦生长期间定额灌水条件下土壤含水量的变化。计算结果表明：模型能够准确计算瞬时土壤含水量、非稳态的地下水位,并对小麦生长过程中的耗水量进行估算,进而为农业合理灌溉提供了科学的理论基础。     

基于地表水循环遥感观测的黑河流域水平衡分析

流域内水循环各环节的水量及其时空分布是不断变化的,掌握流域水循环与水平衡状况是进行流域水资源合理开发利用的重要基础。以2000—2019年黑河流域水文显著变化期为研究时段,综合应用TRMM与GPM卫星观测的降水量、遥感估算的蒸散发量等数据并结合气象站点、水文站点等观测数据,对流域降水、蒸散发与径流等水循环要素的水平衡进行了分析。结果表明:祁连山区是主要产流区,向中游年均下泄水量约为45.11×108 m3。其中,消耗于中游的年均量约为29.92×108 m3,约占66%;补充下游的年均量约为15.19×108 m3,约占34%。民乐—张掖盆地是黑河中游水资源消耗的主要区域,年均消耗的上游来水和当地降水量达43.97×108 m3,约占中游消耗量的75%;中游农田蒸散发年均消耗水量约20.3×108 m3,占总消耗量的35%;上游区降水量增加是黑河干流出山口径流量增加的主因,对径流量增加的贡献率为96%,导致年均径流增加0.35×108 m3,潜在蒸散发对径流增加几乎没有贡献。根据目前黑河干流上游径流量变化与中游水资源消耗现状,如果未来水文周期变化导致上游径流减少,中下游用水矛盾凸显的风险较大。地表水循环遥感观测可作为流域水平衡分析的方法之一,分析流域地表水水资源的空间分布状况、揭示水资源变化趋势与原因,支撑水资源合理配置,陆面实际蒸散发是水平衡分析不确定性的主要来源,准确估测不同类型下垫面实际蒸散发量是提升分析可靠性的关键。基于互补相关的陆面实际蒸散发估算方法相对简单,但其中用于计算湿环境蒸散发量的Priestley-Taylor公式中乘性经验系数受地形影响空间变异很大,区域上采用统一数值会对结果造成不可忽视的影响。     

砂姜黑土平原区降水入渗补给地下水规律分析

五道沟试验站以大小不同水均衡试验场经过四十余年降水入渗试验证明 :砂姜黑土平原区降水入渗补给地下水可按降水量、雨前包气带土壤蓄水量和地下水埋深等条件的不同 ,入渗补给地下水可分 4种方式进行     

华北山区坡地土壤水分动态实验研究

在北京市怀柔区汤河口镇东台沟坡地径流实验小区上进行人工模拟降雨实验，探索降雨过程中体积土壤含水量和土壤水基质势的动态变化。结果表明：在降雨强度和前期土壤含水量较为稳定以及蒸发微弱等条件下，不同场次降雨过程中土壤水分动态变化时间与降雨强度之间呈现明显的幂函数关系；同一场次降雨过程中，坡地内不同部位不同土壤层次的土壤水分动态变化时间与土壤层次和土层部位相联系。降雨过程中体积土壤含水量和土壤水基质势的动态变化可划分为5个阶段。得出的坡地土壤水特征曲线表明了坡地砂质土壤在含水量较大时土壤吸力较小、含水量减小时土壤吸力迅速增大的水力特性。     

Study on the mechanism of isotope fractionation in soil water during the evaporation process under equilibrium condition

In this study, with the method of vacuum extraction, two evaporative processes of soil water and free water under equilibrium condition were simulated. For each sample, water vapor was condensed by liquid nitrogen and was collected in four time intervals. From the analysis of hydrogen and oxygen isotopic compositions of the water collected at different times, it was discovered that the isotope fractionation of soil water also follows the mode, which is just the same as the evaporative process of free water. The relationship between the stable hydrogen and oxygen isotopes in residual water showed that the simulative evaporation line was close to the global meteoric water line (GMWL) under the equilibrium condition at about 20°C. Comparison of the two types of evaporative processes indicated that the isotope fractionation and evaporation velocity of soil water were only slightly modified by the Van der Waals force.     

祁连山古浪河流域径流组分特征

为了探究气候变暖、冰冻圈急剧萎缩背景下祁连山内陆河的水文状况,依据古浪河流域所采集的各类水体样品和相关观测数据,分析了各水体稳定同位素特征及其所指示的环境意义,并进行了径流分割。结果表明：（1）与降水相比,河水稳定同位素年际变化较小,从季节变化角度来看,河水δ¹⁸O值夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季,反映了不同季节蒸发强度的差异。（2）泉水稳定同位素特征与河水相似,年际变化较为稳定,表明山区河水与泉水之间可能存在转换过程。（3）由于土壤水分交换、地表土壤蒸发、植被蒸腾以及土壤水和地下水之间的同位素差异,引起土壤水同位素组成的梯度差异比较明显,土壤水δ¹⁸O由地表向下经历了富集―贫化―富集的过程,d-excess变化则与之相反。（4）径流分割结果显示大气降水对古浪河流域出山径流的补给率高达76%±2.4%,冻土层上水补给为24%±2.4%。     

Study on Movement Evolution Law of Soil Water in Condition of Agronomic Water Saving Irrigation

Fresh water supplied are often limited in mainland China, reducing agricultural productivity. However the use of straw mulch is the main management technique for agronomic water saving. This paper investigates the movement of soil water under straw mulch compared to a non-mulch test plot. Results demonstrated that straw mulch effected soil water movement primarily during drought periods and throughout shallow soil (i.e. depths of less than 200 cm). The soil moisture and soil water potential at the mulch test plot in drought period are both higher than that of contrast test plot, and along with increasing soil depth, the straw mulch effect weakens. When evaporation is dominated by surface evaporation, straw mulch will effectively restrict the evaporation of soil water; when evaporation dominated by vegetation transpiration, the straw mulch promotes the transpiration of vegetation. In drought periods, straw mulch is not effective for deep soil water infiltration, but is advantageous for soil water utilization of mid- and shallow- soils (0-120 cm), however the infiltration speed rate of straw mulch point during high water period is higher than that of contrast plot. This paper highlights the importance of good management practices of agricultural land in order to limit soil water losses, which is essential when water is such a limited resource.     

冬小麦田不同调控措施下的土壤水蒸发量分析

为探讨农田在不同调控措施下的土壤水蒸发量,以衡水试验场为例,以土壤水流动系统为指导,设计沟播盖腐熟秸秆、沟播不盖秸秆、盖膜穴播、平播对照4种不同调控措施下的田间试验,运用土壤水分均衡原理和土壤水分通量法,计算了不同调控措施下的土壤水蒸发量.结果表明,盖膜穴播田块的土壤水蒸发量最小,沟播盖腐熟秸秆次之,沟播不盖秸秆最大,说明盖膜穴播的土壤水分调控效果最好,而秸秆覆盖的效果优于不盖秸秆.     

寿光市高氟地下水的分布规律和成因

寿光市曾经是山东省地氟病防治的重点地区,通过在病区开展野外调查和岩土、水样测试等工作,总结了该区地氟病分布及地球化学环境特征,探讨了地氟病与地层岩性、土壤、地形地貌、浅层地下水、生活用水等的关系。在系统环境地球化学调查的基础上,研究了当地高氟地下水的成因,认为岩石、土壤、海水是高氟浅层地下水的主要来源,高氟浅层地下水形成可能有海侵富集型和蒸发浓缩型。分析了地下水中氟富集的因素与过程,提出了地氟病的防治措施。     

干旱内陆灌区土壤水盐模型

研究干旱内陆区土壤水分运移规律以及土壤盐分运移规律,有助于合理利用水资源,减少潜水无效蒸发,防止土壤盐碱化。根据水量平衡和盐量平衡原理,建立了土壤水盐模型,计算土壤水盐迁移量,并对干旱内陆区土壤水盐运移规律做了初步研究。     

大气影响下平顶山膨胀土地表蒸发研究

为探索膨胀土的蒸发特征,对平顶山市区膨胀土进行了不同初始含水量土体的室内和室外蒸发试验研究,测试了蒸发过程中土体含水量在不同深度的变化。对室内、外试验结果及其差异性进行了分析,发现室内和室外土样的蒸发强度差别较大,但是蒸发系数相差不大,蒸发系数与土体含水量、含水量梯度有较强的相关性。地表土体接近饱和时,蒸发系数在1上下波动。随着蒸发的持续,蒸发系数随地表含水量降低而下降,含水量梯度随地表含水量的降低而升高。当地表含水量达到残余含水量时,含水量梯度达到极大值,持续蒸发含水量梯度将继续减小。土体蒸发系数与蒸发历时进行拟合,呈较好的对数关系。     

内蒙古鄂尔多斯西北土壤水流动示踪实验及自流井群补给源讨论

降水模拟实验证明,鄂尔多斯北部沙土层单次降水入渗最大深度小于1 m,降水在土壤中受到蒸发后排泄到大气中。实验证实,只有当土壤含水率达到最大田间持水率,吸附在土颗粒表面的薄膜水才能克服电磁引力转化为重力水,在重力的作用下继续下渗。鄂尔多斯北部的年降水量小而蒸发量大,降水入渗土壤不能形成累积效应,无法形成连续下渗的重力水流。同位素示踪分析表明,土壤水主要来源于地下潜水,结合土壤含水率与TDS分析证实,地下水是通过薄膜水与蒸发-凝结方式补给到土壤水中,薄膜水从高温区向低温区流动,对于等温的薄膜水而言,薄膜水从厚层向薄层流动。同位素分析表明,都思兔河流域的河水、泉水、井水、湖泊、土壤水接受相同的外源水补给。鄂尔多斯盆地降水比地表水与地下水明显富集重同位素,不符合补给区降水同位素特征。鄂尔多斯盆地地下水分水岭与基底断裂带重合,据此推断,外源水以深循环方式通过基底断裂带补给鄂尔多斯盆地,在干旱地区形成自流井群。     

淮北平原裸地潜水蒸发计算公式比较

依据安徽省五道沟水文试验站观测资料,比较了不同公式在浅埋区黄潮土与砂姜黑土的潜水蒸发计算中的表现.建议使用彭曼公式计算的蒸发能力代替实测水面蒸发以提高拟合效果.对于黄潮土建议采用阿维里扬诺夫公式、沈立昌双曲线公式、叶水庭指数公式和幂函数公式计算潜水蒸发.对于砂姜黑土建议采用阿维里扬诺夫公式、沈立昌双曲线公式、叶水庭指数公式和反logistic公式计算潜水蒸发,不推荐在淮北地区使用清华大学公式.列出了各公式的拟合参数.