基于土壤水势变化的灌溉节水机理与调控阈值

大量试验结果表明,在农田灌溉过程中,土壤含水率及水势变化具有入渗排气、渗吸增能、吸脱水减能和缓慢脱水减能的阶段性特征。当土壤处于水分亏缺状态急需补充水分(土壤吸水)时,土壤水势梯度大于1.0 cmH2O/cm;当土壤水分得到充分补给达到过水(土壤含水率不变,且水通量不为零)状态时,土壤水势梯度等于1.0 cmH2O/cm;当土壤中水分过剩而处于脱水(流出大于流入水量)状态时,土壤水势梯度小于1 cmH2O/cm。由此,根据上述特征指导农田灌溉调控节水,其中土壤层下部(深度15~60 cm)的水势梯度等于或小于1.0 cmH2O/cm可作为监测及预警节水灌溉的阈值。     

滹沱河平原地下水有机污染健康风险评价

本文根据有机物的挥发性对计算结果的影响大小,对U.S.EPA的健康风险评价模型进行适当改进,在模型中添加了污染物煮沸后的残留率TF项,评价分析了滹沱河冲积平原的健康风险。结果表明：（1）研究区典型的检出有机污染物为：三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯,各采样点风险的主要贡献污染物为三氯甲烷和四氯化碳,主要的污染源应以工业和工业产品的使用污染为主;（2）对于非致癌风险和致癌风险,3种暴露途径的健康风险顺序均为：呼吸途径〉饮水途径〉皮肤接触途径;（3）非致癌风险中3个点均超过规定限值1.0,致癌风险中有4个点超过规定限值10~6;（4）使用和饮用开水并保持厂内工作车间和办公环境内空气畅通,可以在一定程度上降低健康风险。     

河北省平原区农田粮食增产与灌溉节水对地下水开采量的影响

河北平原是中国粮食和蔬菜的主要产区之一,也是以地下水作为主要供给水源的地区。近50年来粮食持续大幅增产,驱动区内地下水开采量不断增大。在这一过程中,农田灌溉节水有效地缓解了粮食增产对地下水开采量增加的速率,拓展了在有限的可利用地下水资源条件下粮食增产的发展空间。在1977年之前,每增产10000t小麦和玉米,多年平均地下水实际开采量增加0.14×108m3,1978年以来,每增产10000t小麦和玉米,多年平均实际开采量只增加0.04×108m3。因此,大力发展抗旱节水作物,合理调控农业种植结构,是缓解河北平原农田区地下水超采状况的重要途径。     

黄河流域典型支流水土流失对全球气候变化的响应

黄河流域是世界上水土流失最为严重的地区之一,全球气候变化导致土壤侵蚀的任何变化,均对黄河流域水土保持及其中、长期战略的制定具有重要影响.本研究选取黄河流域12条典型支流,根据1961～1990年降水、径流和泥沙的实测资料,分别建立了各典型支流降水～径流深、径流深～侵蚀模数的统计关系.通过对英国HadlyCM3模型输出的未来不同时期降水资料进行Delta尺度处理.获得未来不同时期的降水量.基于已建立的统计关系,系统分析了各支流在不同气候情景(A2、B2)未来不同时期(2010～2039年、2040～2069年、2070～2099年)水土流失的潜在变化.总体而言,在全球气候变化的影响下,黄河流域典型支流在未来100年内的降水、径流深和侵蚀模数均呈增加趋势.因此,应加强黄河流域水土保持建设,重视气候变化对黄河流域的水土流失的潜在影响,并制定相应的应对措施.     

华北平原河道地下调蓄与利用潜力

长期超采地下水形成的华北平原浅层含水层疏干空间是利用河道进行地下调蓄增加地下水补给的有利场所。在野外调查基础上,根据水文地质条件、地下水动态资料和地表水观测统计分析得出:华北平原主要水系永定河、大清河、子牙河和漳卫南运河等河段具有良好的人工地下调蓄潜力;在相同地下水水位埋深条件下,干涸河道的渗漏率明显大于有底水条件的渗漏率,河道在无底水条件下,当地下水埋深大时,渗漏率较大;山前平原主要水系的砂层裸露及浅埋型可调蓄区面积4 703.13 km2,现状可利用调蓄库容66.28×108m3;以不引起陆表生态环境负效应为原则,拟定上限约束深度4 m,计算得出大型冲洪积扇区主要河道带现状可利用地下调蓄库容42.59×108m3,可供调节水量22.83×108m3/a,地下水补给量增加14.82×108m3/a。     

西北内陆张掖盆地地下水温度变化特征及主要影响因素识别

西北内陆干旱区地下水温度变化与其补给水源区气象和水文条件密切相关.以西北内陆张掖盆地为研究区,应用灰色关联分析方法,在张掖盆地潜水和承压水温度动态变化特征研究基础上,通过诊断其与上游山区降水、气温(对冰川雪融水影响)、日照和出山地表径流量,以及当地气温、降水、日照和地下水埋深之间关联状况研究,识别张掖盆地不同埋藏条件下...     

区域地下水质量评价及影响因素识别方法研究——以华北平原为例

地下水质量是水岩作用和人类活动双重动力的结果,在认识地下水质量的同时还应知道其影响因素。本文在严格分析地下水质量分类标准和指标值的基础上,提出了衡量地下水质量的单指标综合评价和影响因素识别相结合的方法。该方法不仅能够反映具有明确物理意义的地下水质量类别,还能够划分区域地下水人为污染的可能性。本文以华北平原为案例区,选择具有代表性的6063个地下水井,检测了49项无机和有机指标。分析认为华北平原地下水质量受地质环境和水文地质条件控制,一般化学指标对地下水质量影响程度最高,原生指标中锰、总硬度、溶解性总固体、碘化物对超Ⅲ类水单指标贡献率超过50%,污染指标中亚硝酸盐贡献率达20%,重金属和有机指标对区域地下水质量影响很小。     

包气带岩性结构对地下水生态功能影响特征

西北内陆流域下游区天然植被对地下水生态功能具有强烈依赖性,而包气带岩性结构对地下水生态功能具有明显影响,但是在目前的研究中,缺乏定量分析评判。以甘肃石羊河流域下游天然绿洲区为研究区,基于包气带岩性结构野外调查、室内土柱试验和Hydrus1-D数值模拟,研究包气带岩性结构与地下水耦合作用的生态效应,分析不同岩性结构包气带...     

中国西部特殊地貌区地下水开发利用与生态环境功能保护研究

西北内陆流域平原区降水稀少、蒸发强烈,近50 a来各流域下游区天然绿洲面积不断萎缩。以石羊河流域、艾丁湖流域为研究区,针对下游区天然绿洲退变主因与机制问题,基于农田面积、出山地表径流量及灌溉引用水量、地下水开采量和流入下游区地表径流量调查统计、潜水埋深及包气带水理指标原位监测和地下水水位统测,以及植被类型、分布范围、覆盖度和NDVI指数等遥感解译获得的资料,应用流域水循环和水量均衡理论、时间序列分析和地学多元相关分析方法开展研究,得出如下认识:（1）近50 a来,西北内陆流域下游区天然绿洲严重退化的根源是天然水资源匮乏,主因是人口数量不断增加和上、中游区拦用出山地表径流水量大。（2）灌溉耕地不断扩大是下游区天然绿洲面积萎缩的主要驱动因素,每增加1.0 km2灌溉耕地导致石羊河流域下游、艾丁湖流域平原区的天然绿洲面积分别减少1.35~2.07 km2和1.57~3.83 km2;气候越干旱、上游出山年径流水量越少,灌溉引用出山径流水量占当年总径流量的比率越大,流入下游区地表径流水量越少,由此造成下游区天然绿洲面积减少越大。（3）西北内陆流域天然绿洲退化可控,但是由于水资源不足,制约了天然绿洲退化的可控性。在水资源匮乏背景下,现状人口数量驱动的农田用水规模难以继续调减,需要有序促进经济社会用水规模与天然绿洲修复供水规模之间的和谐程度。因此,本研究成果为西北内陆流域水资源合理开发利用和天然绿洲退化修复提供了重要科学依据。