三江平原建三江地下水位下降区地面形变监测、评估与预测

三江平原地下水开采量随着水稻种植规模快速扩张而大幅增加,2021年水位相对1980年下降5~12 m,是否因此引发地面形变甚至地面沉降成为社会关注的问题。采用二等水准测量方法和比拟法,分析研究了三江平原建三江垦区地下水位降落漏斗地面形变现状与发展趋势及危险性。研究表明,研究区50个二等水准测量点2019—2021年连续3期测量数据对比发现,地表垂向形变量整体较小(最大-18.00 mm,平均变化速率-4.6 mm/a)。预测到2040年,地下水位降落漏斗中心水位埋深由2021年的19.88 m降至25 m左右,考虑到研究区“上粘下砂”的二元岩性结构,地下水位下降疏干的地层位于浅上部且厚度有限,地面沉降量仍较小,地质灾害发育程度弱、危险性小。本研究不仅回应了社会关切,也为进一步开展相关研究奠定了基础。

建三江水稻智慧农场技术创新与应用

针对水稻丰产、优质、绿色、高效目标及规模化、机械化、智能化生产需求,对建三江水稻智慧农场的实际案例和以实时感知、定量决策、智能控制、精确投入、智慧服务为特征的智慧农场技术模式进行分析,并围绕建三江水稻生产耕种管收等关键技术环节、综合性智慧农作技术应用与服务平台应用现状进行阐述,以期为智慧农场的发展与建设提供参考。

三江平原地下水流场演化趋势及影响因素

近年来,三江平原部分区域地下水位呈持续下降的态势,引起广大学者和相关部门的高度关注,为了查明三江平原地下水流场时空演化规律,揭示其主要影响因素,以三江平原1980年72组及2019、2020年同期1092组地下水位统测数据和44组国家地下水监测数据为基础,应用ArcGIS插值分析、栅格代数运算、对比分析等方法,查明了三江平原地下水流场时空演化特征,阐明了不同影响因素对地下水流场演化的控制作用。结果表明:与1980年相比,三江平原地下水位整体呈下降趋势。西部平原区地下水位累计降幅1~5 m的区域面积2.6×104 km2;东部建三江垦区累计降幅大于5 m的区域面积为1.17×104 km2,其中,累计降幅大于10 m的区域面积为3400 km2,地下水位年均降幅约0.29 m。地下水开采引起地下水流场变化,“西砂、东黏”的水文地质条件促使区域地下水降幅的时空演化差异;水田种植规模的不断扩大引起地下水超采,浅地表黏土层阻挡降水入渗补给,地下水无法实现以丰补欠自平衡,造成了建三江垦区地下水位的持续下降。本研究成果为进一步查清三江平原地下水变化规律和现状特征奠定了基础,为科学指导地下水资源合理开发利用和管理提供了技术支持。

黑龙江垦区土地利用变化的生态价值损益分析--以建三江垦区为例

基于1989和2005年建三江垦区两期TM影像,在分析土地利用结构变化特点基础上,应用Costanza等对全球生态系统服务单位价值的计算方法,估算了研究区土地利用变化所引起的生态系统服务价值变化情况。结果表明:1989-2005年建三江垦区土地利用变化呈现耕地、林地、建设用地、水域增加,沼泽湿地和草地大幅度减少的"4增2减"趋势。土地利用景观格局的变化降低了生态系统的服务功能,使其生态系统服务总价值从586亿元/a下降到467亿元/a。评估垦区生态价值,并将其纳入区域环境与经济综合核算体系,对加快生态垦区的建设和完善垦区新农村建设规划,推进黑龙江垦区农业可持续发展具有指导意义。

基于熵权的建三江分局水资源承载力模糊物元评价模型

水资源承载力评价是区域水资源安全的一个基本度量。针对建三江分局水资源开发利用中存在的地下水位下降、"吊泵"等水安全问题,运用灰色关联分析构建水资源承载力评价指标体系,在传统的模糊物元模型的基础上,将熵值法引入评价指标权重计算中,构建了基于熵权的模糊物元综合评价模型,应用此模型对建三江分局下属15个农场2008年的水资源承载力进行了评价。结果表明:八五九、勤得利、前哨、前锋、洪河、鸭绿河、二道河、浓江8个农场的水资源承载力为Ⅰ级,仍有较大的承载力;胜利、大兴、青龙山、前进农场的水资源承载力为Ⅱ级,水资源开发利用仍有一定的潜力;七星、创业、红卫农场的水资源承载力为Ⅲ级,水资源承载力已接近饱和。研究结果为建三江分局水资源保护及可持续开发利用提供了科学依据。

垦区城镇化综合发展水平测度与比较分析——以建三江为例

农垦区聚落系统的形成和发展基于区域开发初期建立起的国营农场体系,农垦区的城镇化不同于普通农区的城镇化,是一种特殊的城镇化类型,有其独特的科学问题和学术价值。本文以三江平原农垦区中心城镇建三江为研究对象,从佳木斯市、鸡西市、七台河市和牡丹江市选取具有代表性的五个普通农区城镇(即富锦、虎林、穆棱、汤原及勃利)作为对比样本,以反映农垦城镇人口、经济、社会和服务功能等多方面特征,构建评价指标体系,基于改进的熵值法测度城镇化综合发展水平。

区域农业水土资源复杂适应系统配置研究——以三江平原为例

针对三江平原农业用水、用地结构不合理,难以发挥系统最大效能问题,以农垦建三江分局2011年数据为基础,运用复杂适应系统的思想,构建了三江平原农业水土资源复杂适应性配置模型,并对不同地下水开采方案下的农业水土资源优化配置进行了演化分析。结果表明:随着地下水开采量的增加,农业产值和粮食产量都有所增加,生态面积在一定范围内有所减少。随着地下水开采量的减少,其高效利用的土地面积会随之减少,造成大量的土地不能有效得到利用,严重阻碍了区域水资源与土地资源的耦合与当地经济的发展,上述非线性关系以及各子系统对水量变化敏感程度的不同正是其适应性的表现。研究成果对于指导三江平原科学合理的开发利用农业水土资源,提高农业水土资源的利用效率具有重要的理论和实践意义。

建三江农垦分局湿地植物群落分类和排序

采用双指示种分析(Two Way Indicators Species Analysis,TWINSPAN)和除趋势对应分析(Detrended Corre-spondence Analysis,DCA)方法,对位于三江平原的建三江农垦分局内的湿地植物群落的数据进行群落数量分类和排序。调查的86个样地中共发现49科133属226个物种;TWINSPAN将样地划分为8种群丛,将优势物种划分为8组,分类结果可以在DCA排序图上很好地反映出来,且优势物种的分布格局很大程度上决定了群丛的分布格局;DCA的前两个排序轴提供了23.5%的信息量,其中第一排序轴提供了14.5%的信息量,主要反映出样地水分条件的变化;样地的排序结果反映了植物群落类型与环境因子之间的关系。

建三江地区不同土地利用类型的反硝化潜力

建三江地区农业用地的扩张和大量氮素化肥的使用,导致农田外环境中硝酸盐含量的增加,而减少硝酸盐含量的一种重要方式是在农田与接收水体间合适的地方恢复自然湿地,以通过反硝化作用去除径流中的硝酸盐含量。本文应用硝态氮剩余量法,测定建三江地区不同土地利用类型的反硝化潜力。结果表明,湿草甸反硝化潜力最高,其次是水田、旱地、林地及各级渠道,荒草地的反硝化潜力最小。在有机质、总氮、硝酸盐这几个影响因子中,有机质含量对与土壤的反硝化潜力影响较大,在P<0.05下的相关系数为0.80,土壤中添加硝酸盐对土壤的反硝化潜力有一定的促进作用,总N的含量对其有一定影响。从结果中可以看出建三江地区湿草甸是恢复自然湿地较合适的位置。

运用灰色关联分析法评价建三江垦区地下水水质的研究

地下水是自然环境的组成部分,人类活动会导致地下水质的变化。文章收集了建三江垦区地下水监测数据,采用灰色关联分析法评价其地下水水质。评价结果符合该地区地下水实际情况,并为井灌区地下水质的评价提供了依据。

基于样本熵的地下水埋深序列复杂性分析

为描述黑龙江农垦总局建三江分局所处地区地下水埋深序列的复杂性特征,利用样本熵方法对其5个农场的9个生产队的地下水埋深序列复杂性进行了测度分析。结果表明:人类活动是造成地下水埋深序列复杂性差异的主要驱动因子,样本熵方法可以反映地下水埋深状态的变化,所需数据量小,具有敏感性和稳定性。研究成果揭示了该地区地下水资源系统的复杂性,为建三江地区乃至整个三江平原合理利用与开发地下水资源提供了科学依据。

建三江城区用地评价与绿地生态系统分析

根据现状基础数据,以及城市发展对土地利用的需要,对建三江城区绿地和土地利用状进行了分析与评价。通过对现有林地、水系生态要素的有机组织和改造,确定了建三江城区绿地生态系统用地规划目标和绿地生态系统布局,"一廊、两环、三楔、多点、网络",为北方寒地城市建三江城区的生态宜居城市建设提出了建议。

建三江平原土地利用变化遥感检测

针对利用综合性变化检测方法(Comprehensive Change Detection Method,CCDM)检测湿地动态变化效果不够理想的问题,结合研究区具体情况对CCDM方法进行改进,并利用改进的CCDM方法,对建三江平原土地利用变化进行检测。利用差归一化湿度指数(differenced Normalized Difference Moisture Index,dNDMI)替代差火烧指数(differenced Normalized Burn Ratio,dNBR)来改进CCDM方法,同时基于知识规则集成模型结果,从而实现对研究区的变化检测。最后,通过对变化区域进行目视解译,更新得到2014年的建三江平原土地利用图。研究表明,利用dNDMI代替dNBR指数的CCDM方法对于检测湿地区域的动态变化效果较好,尤其是对于水田动态变化较剧烈的地区。

水安全系统多变量迭代综合评价模型的应用

现有的水安全评价方法多为指标的加权和,忽略了指标间的相互作用对整个系统评价带来的影响。在证实水安全系统具有复杂适应性的基础上,基于复杂适应系统的4个特性和3个机制及其之间的相互关系,从各特性和机制协调度的角度出发,建立了水安全系统多变量迭代评价模型。该模型充分考虑了系统内部指标间的复杂非线性关系,评价结果更加科学、客观。对建三江地区水安全系统进行评价,结果与该地区实际情况相符,充分证实了该模型的可行性与有效性。

运用GM(1,1)模型预测建三江垦区地下水动态

地下水主要受天然因素和人为因素的影响。建三江垦区地下水利用程度较高,所以受人为因素的影响很大,基本上破坏了地下水在天然状态下的动态规律。为此,选择前进农场长观井资料,建立了GM(1,1)模型对其未来年份地下水埋深进行预测,为该区地下水合理开发利用提供科学依据。

建三江城市绿地系统规划研究

文章通过对建三江城区绿化现状与问题进行分析,结合现状基础条件和区域环境资源现状,深入研究规划布局结构,通过"林、水、绿"三大要素的合理组织,形成"一廊、两环、三楔及绿化网络结构"的绿色生态格局,促进生态宜居城市建设与城市的科学发展。

基于灰色预测的建三江地区地下水变化趋势研究

三江平原建三江地区是国家重要的商品粮生产基地,近些年由于井灌水稻发展迅速,地下水用量急剧增加,造成地下水位持续下降并形成集中降深。文章在分析建三江地区地下水开采情况及动态变化情况的基础上,建立了灰色预测GM(1,1)模型,并采用该模型对建三江地区地下水埋深情况进行了预测,绘制了地下水埋深空间分布图。针对建三江地区未来地下水变化趋势,提出了在保证粮食安全的同时,保证水安全,综合开发利用水资源,实现区域可持续发展的建议。

黑龙江省建三江农场自然灾害变化预测模型的建立

以线性模型拟合发展趋势 ,正弦函数拟合周期变化 ,马尔可夫链拟合随机扰动 ,建立了黑龙江省建三江农场灾害变化的预测模型 ,应用此模型可以对建三江农场的自然灾害进行预测 。

基于逐步递归关联维数的区域水文序列复杂度计算

为充分挖掘区域水文序列复杂性特征,以建三江分局8个农场地下水监测资料为依据,采用饱和关联维法和菱形邻域内逐步递归G-P算法确定各农场逐月地下水埋深序列关联维数,并最终给出地下水埋深序列关联维数排序。结果表明:青龙山农场17队地下水埋深序列关联维数值最大,地下水波动情况最复杂,勤得利农场7队和洪河农场8区次之,"859"农场1队序列复杂性最弱。研究成果为区域水文过程复杂性研究提供了一种研究模式,为实现区域地下水资源可持续利用提供了科学依据。

建三江主要作物需水量变化趋势与关键影响因子识别

基于建三江垦区1995—2018年逐日气象数据,采用PenmanMonteith公式结合单作物系数法计算其主要作物水稻、玉米、大豆生育期的需水量,利用去趋势预置白(TFPW)的MannKendall(TFPWMK)研究3种作物需水量变化特征,并通过重标极差(R/S)分析法预测作物未来需水量变化趋势;借助通径分析法研究6个气象因子与作物需水量的相关性,识别了作物需水量变化的关键影响因子,并分析了关键影响因子变化与作物需水量变化趋势间的关系。结果表明:建三江垦区主要作物水稻、玉米、大豆全生育期需水量存在显著差异,3种作物多年平均需水量分别为484.84、425.91、319.11 mm;影响水稻、玉米和大豆需水量的关键影响因子为平均气温、净辐射和日照时长,对作物需水量有明显增进作用;风速、相对湿度通过与其他因子协同作用对作物需水量有一定限制作用;在1995—2018年时间序列中,水稻和大豆的全生育期作物需水量呈上升趋势,玉米的全生育期需水量呈下降趋势;未来,水稻和大豆全生育期需水量呈上升趋势,玉米全生育期需水量呈降低趋势。研究可为该垦区作物灌溉水量分配和灌溉制度的制定提供决策依据。