西辽河平原地下水补给植被的临界埋深

许多地区地下水是生态稳定的重要支撑或补充,确定地下水补给地表植被的临界埋深对地下水管理和生态安全至关重要。以西辽河平原为例,主要研究成果如下:①根据地下水补给植被原理划分包气带水分运动结构,描述地下水补给植被的作用机理和物理过程,定义地下水补给植被的临界埋深及相关物理概念。②根据植被根系吸收潜水蒸发的物理机制,地下水面附近由毛管水上升形成的潜水影响层是临界埋深计算的关键。③推导土壤毛管有效孔径计算推理公式,通过构建土壤微结构模型求解推理公式中的孔隙特征参数,解决毛管水最大上升高度的精确计算难题;④结合不同群落植被根系层厚度,形成地下水补给植被的临界埋深计算模型。⑤通过野外调查和观测试验实证,表明计算结果可靠,研究成果在科尔沁草原得到了及时应用。

简析浅层地下水降落漏斗区热岛效应及有关概念

采用数据挖掘技术分析出影响地表土层地温的因素依次为日照、地下水埋深、潜水蒸发量、降水入渗补给量等,因而得出了在一定深度范围内地下水位变化对近地表地温影响较大,从而提出了地下水热岛效应的概念。基于突变理论给出了漏斗区地下水热岛效应临界埋深的判据,提出了热岛效应临界埋深及临界面的概念,据此确定了热岛效应临界埋深值,最后给出了地下水热岛效应图。

地下水浸没临界埋深问题探讨

地下水浸没带来的盐渍化问题是由气候条件、土壤毛管特性、地下水水质、灌溉情况等综合因素决定的。其过程包含了毛管作用的积盐与回归水的洗盐两个因素。本文通过对盐渍化过程的机理分析和对影响盐渍化的因素分析,明确提出了以积盐和洗盐平衡点作为评价浸没问题的地下水临界埋深的概念,分析了沼泽化浸没和干旱荒漠区浸没两种极端情况的浸没特点,提出了根据工程区具体的气候、水文地质等自然条件确定临界地下水位埋深的观点。

合理调控地下水埋深将降雨转化为可利用的水资源

华北平原东部水资源短缺,开发利用地下水包括微咸水和半咸水抗旱灌溉,调控地下水埋深在临界动态,能够增大地下库容,减少潜水蒸发与径流流失,增大降雨入渗,防治渍涝灾害,增强伏雨洗盐,淡化地下咸水,将时空分布不均的天然降雨与地表径流转化为可利用的水资源。依据实测数据推导出雨前地下水埋深、次降雨量与径流深和降雨入渗补给地下水关系的经验公式。

冬小麦生育期地下水补给量表征及水位阈值试验研究

作物生育期地下水补给量精量表征可准确量化灌区农田地下水的利用情况,对促进地下水资源合理使用及区域农业生产可持续发展具有重要的意义。为构建冬小麦生育期地下水补给量估算模型,探究冬小麦各生育期地下水水位临界埋深和适宜阈值,该研究通过群集式蒸渗仪开展不同地下水水位和不同灌溉处理下的冬小麦生长过程试验观测,利用率定和校核后的AquaCrop模型模拟了不同灌溉制度和地下水位埋深情景下的冬小麦生长发育和土壤水分动态变化过程。结果表明:1)不同处理冬小麦土壤含水率、冠层覆盖度、生物量和产量模拟值与实测值之间统计参数可同时达到决定系数不小于0.8、相对误差和标准化均方根误差均小于16%,可见AquaCrop模型能较好模拟冬小麦生长发育过程。2)利用校核后的AquaCrop模型模拟了52种不同灌溉处理和地下水位情景下冬小麦生长过程,构建了冬小麦生育期土壤储水量—地下水补给强度和地下水位埋深—土壤储水量的非线性回归方程;将地下水补给强度计算值与田间实测值对比验证,决定系数均在0.873及以上、相对误差不大于9.22%、均方根误差不大于0.316 mm/d、标准化均方根误差不大于11.89%。3)通过联立冬小麦生育期土壤储水量—地下水补给强度和地下水位埋深—土壤储水量的非线性回归方程,得到不同灌溉处理下冬小麦各生育期地下水水位临界埋深,可知灌溉越少地下水补给需求越强烈,临界埋深越深;分析52种模拟情景下冬小麦产量与地下水水位埋深之间的关系,可知其适宜生长的最优埋深阈值为2.0~2.5 m,此时冬小麦非充分灌溉处理(返青水+灌浆水)产量和水分利用效率均达到最优,分别为8.848 t/hm^(2)和2.18~2.43 kg/m^(3)。研究结果可为准确评估农田地下水贡献量以及精量灌溉决策与管理提供技术支撑。

基于生态圈层结构稳定的地下水位计算与调控

干旱区绿洲灌区水资源集中开发使用,改变了地下水潜流场分布,造成了盐渍化和荒漠化并存的生态问题,严重威胁着绿洲的生态安全。以生态圈层结构理论为基础,深化研究潜水影响层概念内涵,构建干旱平原区潜水蒸发概念性模型,以黑河罗城灌区为例,从机理上揭示干旱区荒漠化与盐渍化的地下水埋深条件并进行定量计算与调控,主要成果如下:①描述了造成内陆河干旱区绿洲内部盐渍化和过渡带荒漠化的潜水蒸发运移规律,利用潜水影响层定义了盐渍化与荒漠化地下水临界埋深,并进行了定量计算,得到罗城灌区绿洲内部次生盐渍化的地下水临界埋深为1.3~1.5 m,过渡带荒漠化地下水临界埋深为8~13 m;②讨论了潜水影响层厚度定量公式中关键参数土壤当量孔径和液体表面张力在不同生态问题中的合理取值;③提出一种协同缓解干旱区盐渍化和荒漠化的地下水位调控方案,实现改善灌区内部盐渍化、控制过渡带荒漠化和水资源高效利用等多个目标。

干旱区地下水与天然植被关系研究综述

地下水与天然植被之间有着复杂的关系,它涉及地下水、土壤、植被等相互之间的动态平衡,而干旱区生物过程微弱,生态系统规模小、稳定性低、地下水的变化会直接影响天然植被的生长发育,与脆弱生态环境的保育有着十分密切的关系,本文针对干旱区这一特殊地域研究其规律,并对有关地下水、土壤含水量、生态地下水埋深的概念和内容做了阐述,从不同角度研究了干旱区地下水与土壤含水量、天然植被、地表荒漠化等关系以及合理地下水埋深的确定进行了总结分析,提出了与合理地下水埋深相关的生态地下水埋深、适宜地下水埋深、最佳地下水埋深、盐渍临界深度、生态警戒地下水埋深等概念,确定地下水与天然植被之间相互作用的结构框架,从生态水文学角度更深层次探讨干旱区地下水与天然植被的关系,为深入研究干旱区生态环境的演变趋势提供依据。

基于地下水位下降与漏斗利弊的研究

以一分为二的辩证法论述地下水下降与漏斗的功能与问题,提出黑龙江省判断地下水是否超采的地下水临界和限制埋深意见,以作对地下水开发现状和可持续发展研究探讨。

临界蒸发深度的探讨

本文阐述了确定临界蒸发深度的重要意义,着重对临界蒸发深度的影响因素和确定的方法进行了分析和讨论。

寒旱露天矿区土壤水分运移规律及其生态效应

为了探究寒旱露天煤矿区土壤水分运移规律及其生态效应,以位于蒙东草原的露天煤矿为研究区,开展了长时间段土壤水分观测原位试验。研究结果表明:非冻结期浅层土壤含水率主要受降水影响,冻结期土壤含水率受土壤温度影响明显;50 cm以上土壤饱和渗透系数大于150 cm/d,50 cm以下土壤饱和渗透系数仅为20 cm/d左右,表现为土壤饱和渗透系数随土壤深度的增加呈减小趋势,降水入渗形成的土壤水主要滞留在50 cm以上的植被根系作用层;区内地下水位埋深(>10 m)远超地下水补给植被的临界埋深(3.52 m),植被指数与年降水量呈正相关关系,表明土壤水是维持区内植被需水的最关键水源;冻融期土壤含水率可恢复甚至超过非冻结期的含水率水平,同时特殊的土层结构造成植被根系区的土壤持水性较好,以上2个因素对植被生长具有积极意义。研究结果可为寒旱露天煤矿区的生态环境保护与修复提供借鉴。

地下水位对干旱区河谷林耗水影响的数值模拟

为研究不同地下水位下的干旱区河谷林水分动态变化、消耗规律及维持河谷林正常生长的临界地下水埋深及其年内变化过程,利用HYDRUS-1D软件建立了河谷区地下水—土壤—植物—大气连续体(GSPAC)水分传输模型,对新疆额尔齐斯河干流河谷林水分动态过程进行模拟分析。结果表明:河谷林实际腾发量随地下水位的降低而减小,维持河谷林正常生长的临界地下水埋深(河谷林各月旬最小耗水比例达到70%时的地下水埋深)随时间变化,河谷林生长期4～10月临界地下水埋深分别为6.2m、4.2m、2.8m、3.5m、9.5m、12.2m和8.3m。

王甫洲水利枢纽对老河口市城区浸没影响研究

湖北省老河口市(城区)位于汉江一级阶地上,地面高程一般为88～90m(黄河,下同),局部范围低于88m。汉江平均水位为81.86m。 拟建的王甫洲水利枢纽位于老河口市城区下游3～7km处。工程建成后水库正常蓄水位为86.23m,较之汉江天然江水位升高约4.37m。显然,老河口市城区地下水位必将抬高至86.23m以上。因此,王甫洲水利枢纽的兴建是否对老河口市城区造成浸没,影响程度如何,以及采取何种工程措施来消除或减小浸没的影响,这些问题一直受到建设单位。

恰拉水库周边土壤盐渍化分析及防治措施初探

为探究治理平原水库周边盐渍化问题的措施,以恰拉水库为例,在非饱和土力学理论的基础上,利用ABAQUS有限元软件分别模拟水库完善防渗体系前后坝体坝基的稳定渗流形态,获得了大坝下游的地下水埋藏深度,并将其与地下水临界深度进行对比,以确定土壤盐渍化的范围。结果表明,水库改建前,防渗体系较差,坝后地下水位很高,水库下游土壤盐渍化的范围距大坝2 290m处;水库改建后,完善了坝体坝基的防渗体系,坝后地下水位有所降低,水库下游土壤盐渍化的范围距大坝1 350m处。可见改善水库防渗体系对降低坝后地下水位、减小盐渍化范围的效果明显,可作为防治平原水库周边土壤盐渍化问题的措施。

伊春市西山水库挡石河经营所浸没分析

采用勘探手段,查明了西山水库库区场地的地貌单元及地层产状,再用地下水位壅高计算方法,对挡石河经营所浸没进行了分析。

开采浅层水 增雨水入渗 引河水补源 水可持续用

南皮县淡水资源严重短缺,制约工农业与经济社会的发展。春季开采浅层地下水包括微咸水和半咸水抗旱灌溉,腾出地下含水层空间；汛期增加降雨入渗,减少径流流失,防渍防涝,把时空分布不均的天然降雨转化为地下水资源；秋冬利用河道沟渠引蓄河水补源,淡化地下水质,增加地下水可采量。地上水地下水联合运用,保持水资源采补平衡。实现旱涝碱咸综合治理、水资源可持续利用与经济社会可持续发展。

开采浅层水 增雨水入渗 引河水补源实现水资源可持续利用

南皮县淡水资源严重短缺,制约工农业与经济社会的发展。春季开采浅层地下水包括微咸水和半咸水抗旱灌溉,腾出地下含水层空间;汛期增加降雨入渗,减少径流流失,防渍防涝,把时空分布不均的天然降雨转化为地下水资源;秋冬利用河道沟渠引蓄河水补源,淡化地下水质,增加地下水可采量。地上水地下水联合运用,保持水资源采补平衡。实现旱涝碱咸综合治理、水资源可持续利用与经济社会可持续发展。

松塔水库曲曲沟坝址库区浸没问题研究

通过对松塔水库曲曲沟坝址库区浸没问题的研究,圈定了浸没区的范围。

长江某水电站库区HP村浸没问题研究

长江某水电站库区HP村处于长江Ⅰ级阶地平台,地势低平,分布大量耕地和民房,水库蓄水后浸没问题突出.通过研究该岸段水文地质结构及天然地下水流场、土层毛管水上升带高度、耕植层厚度、房屋基础类型、埋深、地基土体天然、饱和状态下力学特性并分析地下水位上升对地基安全影响深度等,综合确定浸没临界地下水埋深标准值;采用有限元法分析预测水库蓄水后稳定、非稳定流地下水回水特征.以此为基础进行浸没判别,确定浸没影响区范围和影响程度,为水库影响区范围界定提供可靠依据.此浸没研究方法和技术成果可供类似工程参考.

月谭水库库区浸没问题研究

随着月潭水库正常蓄水,其库区地下水水位雍高将对库区农田的农作物生长及部分村庄的村民正常生活产生浸没影响。文章通过对月谭水库勘察资料的研究、分析和评价,提出了月谭水库库区存在的浸没问题,并针对其影响程度给出了工程措施的建议。

基于盐碱化防治的多目标配水模型

以宁夏银北灌区为实例,把土壤临界含盐量、地下水临界埋深和临界矿化度概念引入水资源管理中,建立了防治盐碱化的多目标决策模型,并利用约束法和模拟方法对不同水平年银北灌区的引、采、排水量进行优化计算。该模型实现了水资源优化配置对三大水盐指标,即地下水埋深、土壤含盐量和地下水矿化度的全面调控,可用于干旱、半干旱地区以防治土壤盐碱化为目的的灌排管理决策。