交替灌溉对地下水浅埋区水盐分布和玉米生育指标的影响

【目的】探究盐渍化耕地、地下水浅埋地区合理利用当地丰富咸水资源适宜的玉米灌溉方式。【方法】于2022年5—10月在鄂尔多斯市达拉特旗试验地开展玉米大田试验,研究T1(全咸水)、T2(“咸咸淡”交替)、T3(“咸淡”交替)和CK(全淡水)4种灌溉处理对土壤水盐分布、作物生长及产量的影响。【结果】交替灌溉对土壤水分、盐分有较大的影响,需水关键期T3处理根系吸水作用最明显,其0~40 cm土层的土壤平均含水率比其他处理低0.75%~1.3%,40~100 cm土层土壤含水率比其余处理高2.02%~3.71%;灌浆期T2、T3处理低盐区面积占比分别为58.45%、63.98%。虽然交替灌溉导致作物减产10%~13%,但较CK节约淡水资源33%~50%。T3处理的作物相对产量为90.26%,水分利用效率比T1处理高23.2%,比CK低7.2%。【结论】地下水在生育期的补给量占玉米生育期耗水量的21.74%~25.55%。“咸淡”交替灌溉可节约淡水资源,有效降低土壤含盐量,提高水分利用效率。

东濮凹陷沙三段盐岩成因

东濮凹陷沙三段(Es3)发育盐岩和膏盐岩,岩心观察见有冲刷面、泥裂、波痕等浅水和暴露标志,地震剖面显示有低位楔、削截面、下超等湖岸线进退现象,说明Es3沉积期古湖泊水体深度变化大。高水位期沉积深灰色、暗色泥岩与少量重力流砂体,低水位期沉积盐岩、膏岩,发育低位三角洲与扇三角洲沉积,纵向形成深湖泥岩与蒸发岩、低位砂岩的频繁互层。分析认为,盐岩为浅水成因,盐源为周边隆起的中、下奥陶统。这一认识不同于过去“高山深盆”、“深水成盐”和“海相成因”的观点,将给东濮凹陷沉积古地理、古环境研究带来新的认识。

华北东部平原浅层高矿化弱渗透地下水的开发技术示范研究

开发利用华北东部低海拔平原浅层弱渗透含水层地下水,是挖掘水土资源潜力与提高光热生物环境资源利用水平的关键问题。通过借鉴国内外经验和现场勘查设计施工,在天津、沧州、衡水和济阳等地成功建立了'抽咸换淡辐射井'、'河水-雨洪水-潜水循环利用井'、'虹吸连通增采井'等不同类型示范工程,取得了在低成本条件下的良好效果。这既解决了淡水、微咸水、甚至是咸水地区的农业灌溉用水问题,也使浅层咸水大规模改造利用成为可能,为合理开发利用水土资源开辟了一条可行的途径。

鲁北平原浅层地下水水化学特征

运用Piper三线图、离子比例系数和数理统计等方法，系统地分析了鲁北浅层地下水的空间分布及水化学特征。结果表明，浅层地下水的水化学类型复杂多变，从内陆至滨海地下水由淡水逐步演化为微成水、成水、盐水；常规离子组分中Cl的变异系数最大．其次是Na＋，HCO3-的变异系数最小；滨海地区浅层地下水yNa／γCl多介于0．8～0．9之间，而内陆地区yNa／γCl一般大于1．0；局部地段内陆成水γNa／γCl小于0．5，属C1·SO4-Na型或Cl·SO4-Na·Mg型咸水／微咸水，多呈点状分布；研究区沿海地区浅层成水多以海成盐化成水为主，内陆成水多以大陆盐化咸水为主。

东濮凹陷沙三段盐岩成因及层序地层划分

东濮凹陷沙三段高水位期沉积深灰色、暗色泥岩与少量重力流砂体,低水位期沉积盐岩、膏岩、低位三角洲与扇三角洲,从而形成纵向上深湖泥岩与蒸发岩、低位砂岩的频繁互层沉积。根据岩心资料、盐岩沉积序列特点及沙三段沉积期古气候和古环境特点,认为盐岩为浅水蒸发成因。深水相泥岩与浅水成因的盐岩频繁互层,说明沙三段沉积期湖平面变化频繁。基于盐韵律特征划分准层序的方法,使得层序地层划分更为符合东濮凹陷含盐地层的实际情况。

暗管控制排水技术在近滨海盐碱地治理中的应用研究

在春季冻融后期和雨季二个关键时间点进行暗管控制排水，以探讨暗管控制排水技术在盐碱地治理中的应用。结果表明，春季土壤冻融后期排水，可显著控制地下水位，降低土壤含盐量，以30 cm剖面处最显著。雨季排水时，连续强降水使作物涝渍时间减少2／3以上；强降雨后0～80 cm土体脱盐速度快；雨季后土壤脱盐率提高1倍以上。非控制排水时期，暗管区土壤返盐率为30．6％～117．8％，略高于对照区（28．1％～114．1％），但土壤含盐量略低于对照区。年周期内，暗管埋设区地下水位和土壤盐分整体上比对照区均有所下降。

排盐补淡对滨海盐碱土壤盐分变化的影响

为明确增加地下水埋深及补淡淋洗对滨海盐碱土的脱盐效果,以期为滨海盐碱土壤改良及水资源合理利用提供科学依据。以浅井排盐和灌溉水、降雨淋洗作为排盐补淡措施,在距排盐井不同半径处对地下水位和1 m土层含盐量进行测定,研究其在排盐补淡过程中的变化情况。研究表明,利用4 m左右的简易浅井可有效增加地下水埋深,抽水区域地下水埋深围绕排盐井呈现"V"型变化;排盐对中度和重度盐碱土1 m土层含盐量的影响存在差异,中度盐碱土表现抑盐、重度盐碱土有脱盐效果,且都随着抽提半径的增大,抑盐脱盐效果减弱;灌溉或降雨对盐碱土壤有脱盐作用,抽水腾出土壤水库容会提高土壤脱盐率,比仅灌溉或降雨分别高34.22%和17.53%,接近水量的灌水处理比降雨效果明显。综上所述,增加地下水埋深、腾空土壤水库容可以有效抑制盐碱土壤返盐并提高灌溉水、降雨等淡水洗盐效率,加大土壤脱盐效果。

东濮凹陷地质特征研究

岩心观察及精细的层序地层对比表明,东濮凹陷北部沙三段的盐岩与暗色泥岩、膏泥岩及砂岩具有共生组合关系,盐岩是低水位期的沉积。在高水位期,盆缘沉积了三角洲和扇三角洲,盆内沉积了深灰色泥岩和少量重力流砂体;在低水位期,湖盆面积缩小,许多地区暴露地表,从湖泊中心向周围沉积物依次为盐岩、膏岩、膏泥岩、碳酸盐岩、灰质泥岩和牵引流砂岩体。高水位和低水位的频繁变化导致深水暗色泥岩和低位盐、低位砂的纵向叠加。通过对高频振荡湖盆的古地理环境以及盐岩与砂体分布、盐岩分布与沉积中心的关系的研究,得出与以前"深水成盐"、"高山深盆"、"浊积成砂"等不同的新概念,对确定盆地油气资源潜力和勘探方向有一定借鉴作用。

东濮凹陷北部浅水成盐与油气分布初探

东濮凹陷是典型的盐湖沉积盆地 ,油气的分布与盐膏岩的沉积有密切的关系。沙三3亚段出现的红色地层 (浅水标志 )和该凹陷的蒸发岩的沉积序列特征表明 ,东濮凹陷的盐岩为海侵的浅水蒸发盐。在湖盆的沉积过程中存在 3种体系域 ,即低水位体系域 ,湖盆收缩体系域和高水位体系域。不同的体系域形成不同的沉积体系 ,从而形成不同的生、储、盖组合。

东濮凹陷沙三段盐岩成因及含盐地层层序划分

东濮凹陷沙三段高水位期沉积深灰色、暗色泥岩与少量重力流砂体,低水位期沉积盐岩、膏岩、低位三角洲与扇三角洲,从而形成纵向上深湖泥岩与蒸发岩、低位砂岩的频繁互层沉积。根据岩心资料、盐岩沉积序列特点及沙三段沉积期古气候和古环境特点,认为盐岩为浅水蒸发成因。深水相泥岩与浅水成因的盐岩频繁互层表明沙三段沉积期湖平面变化频繁。基于盐韵律特征划分准层序的方法,使得层序地层划分更为符合东濮凹陷含盐地层的实际情况。

地下水浅埋区土壤水盐试验分析

利用新疆焉耆盆地土壤田间水盐试验资料,用地下水和土壤水动力学方法,从灌溉条件下土壤水、地下水、盐分运动机理着手,对地下水浅埋区(埋深小于或等于2m)水平排水条件下的农田地下水、土壤水和表层(0～30cm)土壤盐分变化进行对比分析。结果表明:在浅埋区水平排水条件下,土壤水库调蓄能力较弱,地下水埋深变幅在1.10～1.60m,水位变化大,地下水对土壤水补给为农田蒸散发的主要来源;土壤盐分的变化与地下水埋深的动态变化密切相关(负相关系数为0.75),土壤因蒸发而积盐的过程发生在地下水位从高到低的回降过程中,水位回降越慢,土壤积盐越多(积盐率最高可达50.36%),导致土壤盐渍化的发生。

地下淡水驱替咸水过程中水文地球化学作用的试验研究

选取鲁北地区浅层粉土、浅层地下咸水及大气降水为供试材料,进行室内淡水驱替咸水试验,分析地下淡水驱替咸水过程中水化学成分形成、演化过程,探讨内陆浅层咸水区地下淡水驱替咸水过程中发生的水文地球化学过程.试验结果表明：1驱替过程中,含水介质粘土矿物含量高,电导率≤0.83 ms/cm,粘土矿物＂膜效应＂使离子组分发生浓缩现象.2驱替过程中,白云石处于沉淀状态,岩盐处于溶解状态;电导率〉1.00 ms/cm,方解石处于沉淀状态;电导率≥6.22 ms/cm,石膏处于平衡状态.临界离子强度为0.20~0.25 mol/L,Mg/Ca-Na阳离子交换作用显著.电导率〉12.00 ms/cm,离子交换吸附作用显著.研究表明,内陆浅层咸水区淡水驱替咸水过程中发生复杂的水化学作用,主要包括吸附作用、离子交换作用、溶滤作用、脱白云岩化作用及混合作用.

浅地下水埋深条件下土壤水盐动态BP网络模型研究

针对浅地下水埋深条件下作物生育期内根系层土壤水盐动态模拟中存在的问题,将人工神经网络引入水盐动态的模拟和预报中,建立了根系活动层0～60 cm和0～100 cm深度内土壤水盐动态的BP网络模型.结果表明,以生育时段初平均土壤含水率、平均土壤盐分指标、地下水水位埋深、地下水盐分指标、时段内水面蒸发量、降雨量(包括灌水量)、生育期日序列7个因素为输入因子,以生育时段末平均土壤水分、平均土壤盐分指标为输出因子的BP网络模型可有效表征土壤水盐动态及其影响因素之间的内在复杂关系,并且有较高的精度.该研究为分析浅地下水埋深条件下作物生育期内土壤水盐动态规律的分析提供了一种有效可行的方法,是对传统土壤水盐动态研究的补充.

黄河三角洲水土盐形成演化与分布特征

在研究黄河三角洲形成与演化规律基础上,研究了浅层地下水赋存分布与水质特征以及土壤含盐量分布特征,重点探讨了地下淡水、微咸水形成与演化规律。主要认识和结论如下:(1)黄河三角洲是由黄河携带泥沙填海造陆而成,据三角洲形成年代,将黄河三角洲划分为古黄河三角洲、近代黄河三角洲和现代黄河三角洲;(2)近年来,人类活动成为影响河口三角洲发育不可忽视的因素;(3)黄河三角洲咸水含水层广布,浅层地下淡水和微咸水主要赋存在黄河现代河床、古河道带和决口扇高地;(4)黄河三角洲地下淡水、微咸水的分布与形成演化及土壤含盐量分布状况与三角洲形成的早晚、黄河河道的变迁、所处微地貌部位及现代河道与渠系分布等因素密切相关;(5)三角洲形成时间越晚,浅层淡水和微咸水分布面积越小,水量越贫乏。

黄河三角洲浅层地下水三维数值模型与咸水入侵分析预测

本文选择黄河三角洲利津地区 ,利用三维地下水数值模型 ,分析预测了开采浅层地下淡水引起的地下水动力场的变化和咸水入侵的可能性。

渤海莱州湾南岸平原浅埋古河道带及其与海(咸)水入侵关系研究

根据２１００余个钻孔资料，并结合大比例尺地形图、航片、卫片判读分析，以及野外实地考察和沉积物样品的粒度分析、岩相分析、１４Ｃ测年，研究了莱州湾南岸平原浅埋古河道带的分布规律、埋藏和沉积特征、古河道的分期断代以及与海（咸）水入侵关系．该区在埋深６０ｍ内的浅埋古河道带，可分成弥河、潍河和白浪河３个系统，它们大都呈掌状、放射状分布，并与其所属河流的冲洪积扇范围相吻合．该区古河道的形成和发育与古气候和海平面变化密切相关．自晚更新世晚期以来，该区有４期古河道发育，其中玉木旱冰期古河道和玉术主冰期古河道的砂层沉积粒度粗、连通性好、分布广，既是富水性强、水质好的淡水含水层，又是该区海（咸）水入侵的主要通道．控制在浅埋古河道带超采地下淡水，并在丰水季节利用其进行地下水回灌，是治理该区海（咸）水入侵灾害的重要措施之一．

江汉盆地潜江凹陷盐湖浅水三角洲沉积特征与发育模式

江汉盆地潜江凹陷发育浅水三角洲沉积体系,由于湖盆水体盐度较大,其形成演化和发育模式与淡水环境存在异同点。笔者基于三维地震、钻测井、岩心和地球化学资料明确了该地区浅水三角洲沉积特征与发育模式。潜江凹陷潜江组湖相泥岩颜色较浅,局部井见浅红色泥岩,且泥岩中常见干裂,Mn/Fe值和Sr/Ba值较高,为盐湖浅水沉积环境。碎屑物质借助盐湖水体强携砂能力长距离搬运,相对高密度的携砂水团下沉形成水下分流河道砂体或浊积砂体,相对低密度的携砂水团在湖盆盐水的顶托作用下呈悬浮状或漂浮状进一步向湖盆方向搬运,在远岸处形成滩坝砂或席状砂体。研究区主要为浅水三角洲前缘亚相,包括水下分流河道末端、河口坝、席状砂、远砂坝等多种微相类型,据此建立了潜江组沉积时期盐湖远岸浅水三角洲沉积模式,明确了砂体展布特征及其发育机理,为研究区滚动勘探和后期开发提供了理论依据。

内陆浅层咸水区水动力参数变异过程试验研究

选取鲁北平原区浅层粉土、浅层咸水和大气降水为供试材料,进行室内雨水-咸水驱替试验,研究驱替过程中的含水介质渗透性变化特征,探讨内陆浅层咸水区水动力、水文地球化学过程对水文地质参数变异影响。试验结果表明:雨水驱替咸水饱和土柱过程中,盐分突变,渗透系数由开始的6.49×10-4 cm/s最终降至2.28×10-4 cm/s,并维持相对稳定;第188d后,咸水再次驱替土柱,且完全穿透土柱后,含水介质孔隙度由开始的43.02%大约降至39.73%;在雨水驱替过程中,水温变化对渗透系数波动性变化的影响较为显著。研究认为,内陆咸水区含水介质黏土矿物含量高,黏粒大量膨胀和释放、扩散及Ca/Mg-Na的离子交换作用引起孔隙度降低是造成含水介质的渗透性下降的主因,咸雨水驱替过程中渗透性的变化具有不可逆性。含水介质水文地质参数的变异对于内陆浅层咸水形成和演化有重要影响。

浅埋条件下地下水-土壤-植物-大气连续体中水分运移研究综述

地下水-土壤-植物-大气连续体系统中水分运移研究对于水资源的有效利用及生态环境问题有着重要的科学研究意义。在地下水浅埋条件下,地下水、土壤水、植物水、大气水是一个连续的水分过程。通过归纳国内外在地下水浅埋条件下土壤水分运移、土壤盐分运移、以及水盐运移对植物生长发育等生物过程作用的机理等方面的研究成果,综述了近年来国内外在地下水浅埋深条件下GSPAC系统水运移在研究方法、试验和模型方面的进展、各种研究方法的原理、优缺点和今后的研究方向,分析指出定量地研究浅埋深地下水对SPAC系统水分过程、生物过程和能量过程等的作用和影响是一个复合过程,由单个过程研究向过程的综合分析发展难度较大,目前研究相对比较薄弱,是今后需要重点发展的一个方向,在此基础上阐述了GSPAC系统水运移的研究需要深入发展的几个方面。

地下水浅埋区重度盐碱地覆膜咸水滴灌水盐动态试验研究

通过在高垄埋设水银负压计,研究土壤水势动态,并在枸杞不同生育期对潜水位以上各土层盐分进行取样分析,研究土壤盐分周年动态变化,为地下水浅埋区重度盐碱地改良利用提供理论依据。结果表明,在覆膜滴灌一个灌溉周期内,土壤水分运动始终为自滴头下方饱和区持续径向向外扩散;雨季降雨使水分从土壤剖面整体向下运动,随着潜水位的升高水分运动逐渐减弱,转为自垄中部向垄坡方向运动。盐分运动受水分运动影响明显,周年盐分动态可以分为春季强烈蒸发—积盐阶段、灌溉淋洗—稳定阶段、雨季淋溶—脱盐阶段、秋季蒸发—积盐阶段和冬季相对稳定阶段五个阶段。剖面土壤电导率(EC1∶5)均值从1.64 dS m-1增长至1.69 dS m-1,土壤未明显积盐,但盐分在剖面分布的周年变化表明滴灌灌溉调控了水分盐分在土壤中的分布,为作物根系生长提供了良好的土壤环境条件。因此,地下水浅埋区重度盐碱地可以通过高垄覆膜咸水滴灌技术加以利用。