基于GIS的灌区土壤投入品残留污染监测预警系统

为了解决工业发展导致的灌区土壤投入品残留污染问题,给出一种基于地理信息系统(geographic information system,GIS)的土壤污染监测预警系统。该系统结合VOC-PF1型传感器、STM32主控芯片和GSM通信模块,实现了高效的数据采集和通信功能。通过反距离加权(inverse distance weighted,IDW)插值法进行空间分析,并设立预警阈值,实现对灌区土壤投入品残留污染的实时监测和预警。实验结果表明:该系统的监测精度高达98%,监测时长最高为49 s,具有很高的实用性和效率。研究结果不仅为灌区土壤投入品残留污染监测提供了有效手段,也为环境保护和农业可持续发展提供有力支持。

乡村数字经济对农业灌溉用水效率的影响

文章基于2012-2021年省级面板数据,在测度乡村数字经济发展指数和结合灌溉水有效利用系数的基础上,构建Tobit模型分析乡村数字经济对农业灌溉用水效率的影响及其作用机制。

再生水灌溉引发土壤次生盐渍化的研究进展

中国水资源供需矛盾突出,在农业用水上尤为严重,合理利用再生水灌溉对于缓解我国农业用水紧张具有重要的现实意义。然而,再生水中含有盐分,存在引发土壤次生盐渍化的潜在风险。本文以国内外再生水灌溉相关文献为基础,从灌溉方式、土壤类型、作物种植、灌溉年限及其他处理模式共5个方面对再生水灌溉引发土壤次生盐渍化的风险进行分析与总结。研究认为,长期再生水灌溉下引发土壤次生盐渍化的研究不足,缺乏交互因子的影响研究,系统化不强,改良再生水措施对土壤次生盐渍化研究相对较少。研究建议,加强开展长期再生水灌溉下灌溉方式、土壤类型、作物种植、农艺措施等方面结合对土壤次生盐渍化影响的大田试验研究;还要加强改良再生水灌溉对引发土壤次生盐渍化风险调控等方面的研究。

对红层丘陵区找水打井工程的思考

饮水困难与安全是制约红层丘陵区农村安全供水工程可持续发展的关键性因素。红层找水打井工程强调了从水量和水质两个方面对有限的地下水资源实施主动调控与利用。大量研究与实践表明,找水打井工程不仅是红层丘陵区地下水资源开发利用形式,也是红层丘陵区农村饮水安全工程技术体系补充的部分,更是红层丘陵区地下水资源可持续开发利用发展的一种因地制宜和民生措施,是对农村饮水安全工程的进一步创新和发展。另外,具有工程化、规模化内涵的找水打井工程已经成为现代农村饮水安全工程技术体系的重要研究内容。红层丘陵区找水打井工程研究的深度和广度将会持续深入,其技术发展更加依赖于地下水资源本身的良性循环状态。

咸淡水组合灌溉对土壤盐分和棉花生长的影响

为揭示不同微咸水(农田排水)与淡水在“先咸后淡”的组合灌溉模式下对土壤容重、盐分迁移和棉花生长的影响。以淡水灌溉为对照(CK),设置7种不同微咸水、淡水组合灌溉(微咸水∶淡水=1∶14(T1)、2∶13(T2)、3∶12(T3)、6∶9(T4)、9∶6(T5)、12∶3(T6)),T7处理采用全额微咸水灌溉,于2022年4-9月进行了棉花田间试验。结果表明,采用微咸水灌溉造成土壤表层盐分积累,0~40 cm土层出现积盐现象,棉花生育期结束后,各处理与淡水对照(CK)比较,T1~T6在0~40 cm土层的电导率分别增加1.16%~26.61%,T7处理电导率增加86.40%;与淡水对照相比,组合灌溉后各处理土层0~40 cm土壤容重明显增加,土壤孔隙度降低,以全额微咸水灌溉T7处理最为显著(容重增加10.24%);微咸水组合灌溉有效提高棉花株高、叶面积指数、茎粗。合理利用微咸水组合灌溉能够为棉花生长提供良好的水盐环境,提高棉花产量,能够为极端干旱区合理利用微咸水提供一种新的灌水模式,为灌区发展节水灌溉及农业可持续发展提供理论支撑。

基于BP和LSSVM的径流分频预测模型构建

针对径流序列具有较强的随机性和波动性特征,提出一种短期月径流预测混合模型CEEMDAN-VMD-(BP,LSSVM)-LSSVM。首先利用自适应白噪声完整集成经验模态分解(CEEMDAN,complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise)将径流序列分解为高频、中频和低频分量,再利用变分模态分解(VMD,variational mode decomposition)方法进一步分解高频分量,并根据样本熵对两次分解得到的子序列进行整合,采用麻雀搜索算法优化的反向传播神经网络(BP,back-propagation neural network)和最小二乘支持向量机(LSSVM,least square support vector machine)分别预测高频分量和中低频分量,最后将不同频率分量训练期的拟合值作为LSSVM的输入,进行二次预测得到最终的径流预测结果。将提出的模型应用于黑河流域莺落峡站和祁连站的月径流预测,验证期相关系数和纳什效率系数均达到0.99以上,对比其他8组对照模型,该模型具有更高的预测精度,可以应用于实际的短期月径流预测。

水闸运行对河流中氮污染物迁移转化与降解机制的影响

近年来,氮素超标严重影响了河流水环境质量,造成水质恶化与水体富营养化,已经成为我国河流的主要水污染问题。水闸升降引起的河流水动力条件变化会对河流中不同形态氮素的迁移转化产生影响,进而影响不同形态氮素的降解系数。以山西省丹河为研究对象,探究水闸运行下氮污染物的迁移转化与降解机制。研究成果表明,NH_(4)^(+)-N降解系数与河流流速相关性显著,线性回归方程为:K(NH_(4)^(+)-N)=5.894 v-1.753(R=0.867,p<0.001);NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N和TN的降解系数均与河流流速的相关性不显著。顺直河段开闸放水期间,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N和TN的降解系数比闸门关闭期间高出0.37 d^(-1)、0.43 d^(-1)、0.24 d^(-1)、0.72 d^(-1);弯曲河段开闸放水期间,NH_(4)^(+)-N的降解系数比闸门关闭期间减少0.4 d^(-1),NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N、TN的降解系数比闸门关闭期间高出0.67 d^(-1)、0.42 d^(-1)、0.87 d^(-1)。开闸放水和闸门关闭时,NH_(4)^(+)-N浓度在河流行进过程中表现为在顺直河段减小,弯曲河段增大;NO_(3)^(-)-N浓度和总无机氮浓度则在顺直和弯曲河段都不断减少;开闸放水较水闸关闭状态,河流在行进过程中总无机氮浓度下降更快,有利于无机氮的去除。研究成果有助于揭示水闸运行下河流的脱氮机理,可以通过优化水闸运行,提高河流氮污染物降解系数。

涟水高沟地区承压地下水可更新性研究

为合理开发利用和保护地下水资源,评价区域地下水可更新性成为当前首要解决的问题。本文从定性和定量两个角度进行分析研究,首先从区域水文地质条件与地下水水动力等方面,进行地下水系统划分及特征研究,分析含水层空间结构及补径排条件;其次在收集利用以往测试资料基础上,通过现场采样分析,开展不同水体环境同位素特征研究;最后利用水均衡法计算地下水可更新能力指标。研究结果表明:涟水高沟地区承压水具备地下水补给通道,主要接受上游山区侧向径流补给,且在开发利用过程中不会引发地面沉降等环境地质问题;地下水水龄2万年左右,水循环更新周期上千年,可认为其具有一定的更新能力,不属于难以更新的地下水;同时,地下水的合理开发利用有助于加快地下水循环速率,进一步提高地下水更新能力。

黄沙栽培模式下咸水滴灌对设施番茄生长及产量的影响

【目的】针对南疆地区淡水资源紧缺及土壤盐渍化问题,探究黄沙栽培模式下咸水滴灌对基质水盐分布、设施番茄生长及产量的影响,同时利用Logistic模型研究番茄的动态生长变化,确定适宜南疆黄沙栽培模式下设施番茄咸水滴灌的矿化度阈值,以期为南疆设施农业咸水高效利用技术提供理论依据与技术支撑。【方法】试验以黄沙基质设施番茄为研究对象,设置5个灌溉水矿化度处理,分别为2 g/L(T_(1))、3 g/L(T_(2))、4 g/L(T_(3))、5 g/L(T_(4))和6 g/L(T_(5)),并以淡水灌溉为对照(CK)开展黄沙栽培模式下咸水滴灌对基质水盐分布、设施番茄生长发育、产量构成因素及灌溉水利用效率的影响研究。【结果】在黄沙栽培模式下,全生育期内各处理基质含水率和含盐量与灌溉水矿化度呈正相关,均随灌溉水矿化度的升高而增加;番茄不同生育期各处理0~25 cm的基质平均含水率在开花结果期达到最大,其中与CK处理相比,2 g/L基质平均含水率增加不明显,而当矿化度增加到3 g/L以上时,基质平均含水率显著升高,分别增加7.51%、10.67%、14.44%、18.10%;番茄不同生育期0~25 cm基质平均含盐量在结果末期达到峰值,其中T_(3)、T_(4)、T_(5)处理积盐效果较为明显,基质含盐量高达8.49,9.82,10.50 g/kg。番茄株高、茎粗和干物质生长随生育期推进呈逐渐增大后基本不变的S型变化趋势,Logistic模型可用于精确描述不同灌溉水矿化度处理下番茄株高、茎粗及干物质累积量的动态生长过程,拟合方程的决定系数R2均达到0.94以上。番茄生长指标、总产量及灌溉水利用效率均随灌溉水矿化度的增加呈先升高后下降的变化趋势,其中3 g/L的总产量和灌溉水利用效率分别达到47.17 t/hm^(2)和15.22 kg/m^(3),显著高于其他处理。【结论】综合考虑番茄生长发育及产量等因素,在黄沙栽培模式下推荐2~3 g/L灌溉水矿化度对设施番茄进行灌溉,可有效缓解淡水短缺及土壤盐渍化问题,为南疆地区大面积推广沙培番茄提供科学依据。

养殖废水灌溉对大蒜生长、产量及水氮利用效率的影响

【目的】利用田间小区试验,研究养殖废水灌溉对大蒜生长、产量、水氮利用效率及土壤总氮的影响,以期促进养殖废水的回收利用,减少大蒜水资源和氮肥用量,为养殖废水灌溉节水减排提供科学依据。【方法】在国家农业环境大理观测实验站开展了大蒜养殖废水灌溉试验研究。试验根据不同灌溉水源和施氮水平设5个处理(CK:清水灌溉+不施氮肥,C1:清水灌溉+全量氮肥390 kg/hm^(2),C2:清水灌溉+减量氮肥312 kg/hm^(2),R1:养殖废水灌溉+不施氮肥,R2:养殖废水灌溉+施用氮肥150kg/hm^(2)),分析比较不同处理下大蒜各生育期生长指标、产量、水氮利用效率和土壤总氮的变化规律。【结果】R2处理下大蒜生长发育状况最佳,R1处理在较低施氮水平下达到C1处理水平的生长指标;R2的大蒜产量最佳,C1、C2、R1、R2处理鳞茎产量分别比CK提高111.30%、81.23%、98.19%、142.01%;相比C1处理,养殖废水灌溉(R1和R2处理)下氮肥吸收利用率分别提高154.71%和92.25%,氮肥偏生产力分别提高110.75%和47.63%,灌溉水分生产率的相对变化分别为-29.19%和2.34%,0~40cm土层的土壤总氮增量分别降低9.25%和3.89%,但0~20cm土层的土壤总氮增量提高170.90%和255.93%。【结论】养殖废水灌溉和施用适量氮肥有助于大蒜生长发育和产量形成,在不灌清水和减量氮肥的同时保证大蒜生长和产量,提高了表层土壤含氮量。

多源遥感蒸散产品在小流域径流模拟中的适用性评价

在小流域径流模拟中,从多源蒸散发产品中选择合适的产品有利于提高水文模型径流模拟精度。从遥感蒸散发原理出发,选取了基于机器学习模型的GLASS产品、基于陆面模式的PET_PU_3H025_002产品、基于遥感模型的MOD16、GLEAM、SSEBop产品作为研究对象。以Littlewashita流域为研究区,通过求取蒸散发产品的区域多年均值分析其时空变化特征,并探究多源蒸散发产品在CREST水文模型中的适用性。根据NSCE、Bias、CC三项指标,结合单指标评价法和多指标综合评价法,比较了率定期和验证期模拟结果。结果表明:①5种遥感蒸散发产品多年均值的时空分布格局差异较大。PET_PU、SSEBop产品在区域内的估算值相对偏高,MOD16产品相对偏低。GLASS和GLEAM产品区域内多年均值的变化范围相似,均维持在2.2~2.4mm/d。②模型对洪峰时间的模拟较准确,但在洪峰流量的模拟方面存在差异。对比Bias指标,在率定期内GLEAM产品的偏差最小,MOD16的偏差最大。对比NSCE、Bias、CC三项指标,验证期径流模拟效果较率定期明显降低。③不同遥感蒸散发产品在小流域径流模拟中的差异性较小。综合多指标评价法,GLEAM和GLASS产品表现更出色。

农业全成本水价模型及两部制水价形成机制研究

为优化现行农业水价形成机制,推动水资源配置和生态可持续发展,基于两部制水价理论,构建以资源水价、工程水价、环境水价相结合的农业全成本水价模型。研究选取江苏地区4个典型灌区为对象,调研农业水价形成要素,计算农业用水全成本和基于两部制的全成本水价,分析农业水价影响因素。结果显示,在仅考虑环境补偿的前提下,环境水价仍略高于工程水价;生产费用、管理费用等部分工程水价构成要素也与农业用水全成本呈强相关,相关系数达到0.88以上;两部制水价较单一制水价更能发挥水价在促进节水、控污方面的调节作用。通过实例验证,模型具有实用性,可为当地农业水价成本测算工作提供借鉴。

黄河流域山东段地下水库建设研究

黄河流域是中华文化的源头,也构成中华文明的基石。受自然禀赋等因素限制,黄河流域山东段的生态环境一直面临着自然资源禀赋不足及承载能力弱的双重制约,水资源的保障形势严峻。为了更好地解决用水问题,通过建设地下水库,可调整水资源时空分布不均、缓解洪涝灾害、提升水资源的使用效率。文章通过分析黄河流域山东段建设地下水库的必要性和可行性,提出地下水库的建设方案和实施途径,以期为缓解黄河流域水资源问题提供参考借鉴。

旋转式水力空化发生器的空化特性

为综合考虑水力空化发生器的空化强度和输送能力,基于一台比转数为117.3的单级单吸式离心泵,设计出一种能够兼顾空化和扬程的旋转式水力空化发生器.基于CFX软件对旋转式水力空化发生器内部空化形态变化和空泡演变规律进行研究.结果表明,随着进口压力的降低和流量的增加,旋转式空化发生器的空泡团体积增大;在转轮挡板和隔舌附近均有空泡产生,转轮内部空泡首先在挡板侧面产生,然后在其背面靠近隔舌处开始脱落,隔舌处空泡在隔舌下游初生,并与转轮空泡同时脱落,两者具有不同的溃灭周期.该旋转式水力空化发生器提高了空化发生装置的集成化程度,具有空化效果好、且能有效增加液体静压的特性,对其空化特性的研究可以为水力空化发生装置的设计提供参考.

基于灰色时间序列随机组合模型在地下水埋深预测中的应用——以沧州市为例

地下水资源是支撑区域粮食生产的重要基础资源,为解决河北省浅层地下水水位持续下降问题,以河北省典型平原区沧州市为例,依据2007-2022年水位监测井观测数据,通过MATLAB软件结合灰色时间序列原理搭建地下水埋深灰色时间序列随机组合模型,揭示沧州市地下水埋深变化规律,为沧州市乃至河北省平原区地下水资源可持续开发利用提供依据。通过相关模拟方法证实该模型简洁实用,精度较高。研究结果表明:未来3年(2023-2025年),如果按照目前的发展趋势,沧州市地下水位会继续下降,平均年降幅为1.45 m左右。

基于CNN-LSTM模型的塔里木河水质预测研究

准确可靠的水质预测可以更有效地管理和利用水资源。为水质预测提供了水质状况的科学依据,有助于加强对污染源的监管和治理。基于预测结果,可以采取针对性的措施,加强污水处理、减少排放、改善环境管理等方面的工作。为了提高水质预测的准确性和泛化能力,构建卷积神经网络与长短期记忆网络LSTM相结合的CNN-LSTM混合预测模型,利用CNN提取数据中的抽象特征,以塔里木河水质理化指标溶解氧(DO)和溶解性固体(TDS)为研究对象,然后将提取出的特征序列输入到LSTM网络中进行序列建模和预测。实验结果显示:与LSTM、BP模型相比,CNN-LSTM混合模型的DO均方根误差减少了9.6%和5.5%;TDS指标的均方根误差减少了14.9%和12%,降幅相当显著。

基于土壤退化情势下的农业翻土灌溉机器人的设计与应用研究

近年来,土壤结板问题在全球范围内日益严重,尤其是在干旱和半干旱地区。据统计,中国土地面积的40%以上受到不同程度的土壤结板影响,特别是在黄土高原和北方平原等地区。农业翻土灌溉机器人是一种新型农业机械,其集翻土、灌溉于一体,可为农业生产提供有效的支持。农业翻土灌溉机器人不仅可以提高农业生产水平,还可以降低生产成本,减少环境污染,具有广泛的应用前景。

污水处理厂活性污泥的培养研究

近年来,工业化的进一步发展,带动了社会经济的进一步发展,但随之也出现了许多废水污水,严重破坏了生态环境。近年来,绿色环保理念提出与污水处理规定的贯彻落实,做好污水处理工作成为相关工作人员重点考虑的课题。在新时期,衍生出了许多污水处理方法,活性淤泥法开始运用到了污水处理中。本文主要探究污水处理厂活性污泥培养的技术要点,并在此基础上运用得到优化处理之后的淤泥来处理废水,其有着较好的处理效率,性能十分优越,应用价值较高。

灌区深化农业水价综合改革研究与实践

【目的】为农业水价综合改革工作提供借鉴和参考。【方法】分析贵州灌区深化农业水价综合改革路径,以湄江水库灌区深化农业水价综合改革项目为例,从水价形成、精准补贴和节水奖励、工程运行管护机制和用水管理机制等方面,分析深化农业水价综合改革的经验做法。【结果】湄江水库灌区通过深化农业水价综合改革,灌溉面积、灌区骨干渠系水利用系数、灌溉水利用系数、节水方面等得到改善;农业年增粮食产量578.85万kg、年水利增收效益为848.53万元。【结论】湄江水库灌区通过深化农业水价综合改革,在改善农业生产条件、农产品提质增效等方面,经济、社会和生态效益明显,对在支撑保障国家粮食安全、实施乡村振兴战略方面具有重要意义。

引黄灌区农民科技培训现状及影响因素分析

农民科技培训是农业科技扩散和成果转化的重要途径,也是提升农民整体素质的主要手段。基于白银市417份农民问卷调查数据,以白银市农民为研究对象,采用问卷调查和专家访谈相结合的方法,实证分析了农民科技培训的现状及其影响因素。从优化农民素质提升顶层设计、着力激发农民内生发展动力、科学精准设置农民培训内容、建立农民科技教育大数据库等方面提出了提升农民科技素质的对策建议。