Analysis and improving ways for water condition in winter wheat field of dryland in subhumid areas of the Loess Plateau

Based on the soil moisture data from the locating experiments from 1986—1990, and using the water balance method, the water supply and demand state in the field of winter wheat, and the ways for improving water condition in dryland of dry subhumid area of the Loess Plateau were studied. The results suggested that a low precipitation satisfying ratio of 42.9%—58.8% appears in the growing period of winter wheat, and the yield, to a great extent depended on the water that was stored in deep soil layer in the previous rainy season. The filed trial results showed that tillage in the summer fallow period,straw cover, soil moisture regulation with adequate fertilization, crop rotation and proper cropping system could be the efficient ways for improving the water condition,and for the exploitation and utilization of natural water resources(both precipitation and soil water) in the winter wheat field of dryland.

弃土场原位与弃土斜坡水分运动特征对比分析

降雨入渗会改变斜坡原有的平衡状态,为探究弃土场原位与弃土斜坡降雨入渗过程的水分运动特征。以某弃土场为研究对象重复开展染色示踪试验,对比分析原位与弃土斜坡垂直方向上土壤剖面的染色面积比和渗流前后水分运动特征的差异。结果表明(1)原位斜坡水分入渗以基质流为主,少量优先流动由生物通道引发;0~50 cm深度水分垂直均匀入渗程度高,随深度增大,表现出沿容重小一侧非均匀流动;50 cm深度以下,平均染色面积比与深度呈负相关;(2)无植被发育弃土斜坡无优先流动,沿斜坡土体表层水平扩散流动程度高,平均染色面积比在20 cm深度以下保持为0,无染色特征;植被发育弃土斜坡水分沿植物根茎优先入渗,垂直入渗较活跃;(3)染色面积比及湿润带特征能很好的捕捉斜坡水分渗流的非均匀信息;同时,根系会改变土体的孔隙发育程度,形成内部交织的网状结构,降低土壤容重,增加水分入渗,有利于增强表层土壤含水率,降低水分深层渗流,增强斜坡稳定性;加强弃土场植被生态恢复有利于增加斜坡的固土保水能力及稳定性。

基于GIS空间分析的上海市青浦圩区现状研究

青浦圩区除涝能力评估是管理单位检验自身管理现状的基础。本文以青浦圩区面积和圩内水面率为研究对象进行除涝等级划分,运用GIS叠加分析方法评估圩区除涝现状,与《青浦区水利规划(2022—2035)》中圩区除涝评估经验值对比,分析得出圩区除涝能力“优良中差”等级,并制作评估能力分布图。本研究成果可为圩区长效管理和系统建设发展提供参考。

水氮管理对黑土稻作土壤碳氮磷化学计量特征的影响

为阐明不同水氮管理模式对黑土稻作产量和土壤碳氮磷化学计量特征的影响,设置3种灌溉模式(常规淹灌、浅湿灌溉、控制灌溉)和4个氮肥梯度(0、85、110、135 kg/hm^(2)),探究了水稻产量、土壤碳氮磷含量及其化学计量比和层化率对不同水氮管理模式的响应规律。结果表明:与常规淹灌和浅湿灌溉相比,控制灌溉模式下,水稻通过形成足量大穗提高库容,小幅增加结实率,从而显著提高产量(P<0.05)。稻田土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)含量随土层深度增加而降低,施氮处理可显著提升SOC、STN含量并降低STP含量(P<0.05)。与浅湿灌溉和控制灌溉相比,常规淹灌模式增加SOC、STN含量,而与常规淹灌和浅湿灌溉相比,控制灌溉模式增加STP含量。土壤C/N随施氮量增加而降低,土壤C/P、N/P随施氮量增加而升高,施氮能提升不同土层平均C/N层化率,降低C/P、N/P层化率。相比常规淹灌,控制灌溉模式能提升不同土层SOC、STP含量层化率,在一定程度上说明控制灌溉模式下配施适宜氮肥可以改善土壤质量。综合考虑,本研究中控制灌溉模式配施110 kg/hm^(2)氮肥为最优水氮管理方式。

梯形断面鱼道内水流的三维特性分析

运用三维数学模型,对横断面为梯形的鱼道内水流流态进行数值模拟分析,结果表明:梯形断面鱼道内水流具有明显的三维特性;增大梯形断面鱼道竖缝过水断面面积比会减弱鱼道内水流的三维特性,在过水断面面积比小于0.375时,鱼道内水流三维特性较为明显;鱼道池室长宽比的变化对鱼道内水流三维特性的影响不大。

岩溶区隧道新型绿色注浆材料试验研究

研究目的:为解决传统注浆材料难以同时满足岩溶区隧道注浆止水、回填及加固要求的问题,研究一种由硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、甲酸钙、聚羧酸、瓜尔胶配制而成,适用于岩溶区隧道注浆的新型绿色注浆材料(Green Grouting Material, GGM)。通过正交试验探究各组分对GGM浆液基本性能的影响,开发一种模拟岩溶区动水注浆的装置对最优配比下的GGM浆液进行特性测试,得到不同水流速、模拟环境下注浆材料的动水留存率,分析GGM材料适用性并得到不同环境下动水留存率关于动水流速的回归方程。研究结论:(1)当硫铝酸盐水泥水灰比为0.33,普通硅酸盐水泥掺量20%,甲酸钙掺量3%,聚羧酸掺量0.3%,瓜尔胶掺量0.3%时,GGM的主要性能最优,相较于硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,最优配比下的GGM具有明显更优的动水留存率;(2)GGM浆液在动水流速为0.4 m/s的富水岩溶区空腔环境、断层破碎带、富水砂卵石地层、富水砂层中的动水留存率分别为58.6%、68.36%、64.72%、87.29%,充填堵水效果较显著,满足一般注浆工程需求;(3)GGM材料具有机械强度高、凝结时间快、流动度良好、动水留存率高等优点,是一种较为理想的富水岩溶区隧道注浆材料;(4)本研究成果可为岩溶区隧道注浆止水加固提供参考和借鉴。

1956年以来洞庭湖盆的演变

1956年以来洞庭湖盆经历了萎缩和扩容的历史过程,为分析各历史阶段变化原因和预测变化趋势,根据1956-2019年洞庭湖水系水沙和湖盆水面面积、湖容实测资料开展研究,基于分离变量法重点识别泥沙淤积、湖盆沉降、湖区围垦及洞庭湖水系采沙对湖容变化的贡献比例。结果表明:1956-2019年洞庭湖水面面积减小1247.59 km^(2),其中东洞庭湖水面面积萎缩最为严重,1956-1980年湖区围垦是洞庭湖水面面积减小的主要因素,1980年以后洞庭湖水面面积趋于稳定。三峡水库蓄水前(1956-2002年)入湖沙量及出湖沙量均持续减少,泥沙淤积率约为70%;三峡水库蓄水后(2003-2019年),入湖沙量大幅减少,泥沙淤积率降至14%。湖盆沉降、湖区采沙与泥沙淤积对湖容的影响存在抵消效应,洞庭湖盆目前仍处于缓慢的构造沉降中,平均沉降速率约3 mm/a;2003年以后随着采沙活动进行,洞庭湖萎缩速率有所减缓。1980年以前湖容减小,湖区围垦、泥沙淤积和湖盆沉降对湖容增大的贡献比例分别为-92.7%、-13.2%和5.9%;1980年以后湖容经历了由减小至变大的过程,整体为减小,1981-2002年泥沙淤积、湖盆沉降的贡献比例分别为-107.6%和7.6%,2003-2019年泥沙淤积、湖盆沉降及采沙的贡献比例分别为-11%,24.8%和86.2%。三峡水库蓄水后湖盆沉降速率大于泥沙淤积速率,同时湖区采沙为三峡水库蓄水后湖容变化控导因素,随着新一轮采沙规划(2023-2027年)实施,洞庭湖将呈现扩张趋势。

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明:研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO_(3)^(-)—Ca^(2+)·Mg^(2+)型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57∶43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87∶13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。

濉汴河灌区适宜水面率分析

在区域水资源调配及灌区现代化改造续建配套愈发重要的背景下,确定区域内适宜水面率能够评估现阶段水资源配置的合理性,反映未来灌区水域功能的保障程度,为水功能区域的调整布局和水利工程建设提供参考。本文针对灌区建设及利用过程中存在的诸多问题,根据平原区水域承载的功能,提出了从防洪除涝功能、抗旱供水功能和水生态保护三方面确定适宜水面率的基本思路,建立了基于排涝、抗旱与水生态要求的适宜水面率数学模型,并以苏北地区的濉汴河灌区为例,计算了该地区的适宜水面率。结果表明,该灌区抗旱、排涝及水生态要求的适宜水面率为10.11%。该结论可为苏北地区其他灌区的水资源调配、灌区管理以及续建配套的建设提供参考。

表面积比对固体浮力材料吸水率的影响

不同形状和尺寸的固体浮力材料在相同水压环境下的吸水率不同,其表面积与体积的比值,即表面积比,是影响吸水率的主要因素之一。为研究固体浮力材料表面积比与其吸水率的关系,对不同表面积比的固体浮力材料试样在10 MPa和20 MPa水压环境下进行了累计30 d的水压试验,得到了累计吸水率随表面积比增加而增加的对应趋势。基于菲克定律,推导了水在浮力材料内部扩散的动力学方程,得到了吸水率与组合参数(S/V)√t的线性关系,并通过与试验数据对比进行了验证。结果表明在相同水压环境和保压时间下,固体浮力材料的吸水率与其表面积比成正比。该结论对工程设计和分析具有指导意义。

基于采补平衡的河套灌区井渠结合模式及节水潜力

确定合理的渠井结合比以保证地下水采补平衡,是发展井渠结合灌溉、保证灌区节水和可持续发展的重点和难点。根据井渠结合区的地下水可开采量与井渠结合井灌区的灌溉用水量之间的平衡关系,建立地下水补给均衡模型。该模型考虑各级渠道输水、田间灌溉和降雨入渗对地下水的补给,地下水开采量则根据井灌区灌溉用水量确定,建立地下水补给与地下水开采量之间的均衡方程,通过求解该均衡方程,得到井渠结合区渠井结合比的合理范围在2.3~3.4之间。同时,通过局部敏感性分析方法,分析了该模型涉及参数中对渠井结合比影响程度较大的5个参数,敏感性从大到小依次为:地下水可开采系数、土地利用系数、渠道输水补给地下水系数、田间灌溉补给地下水系数、降雨补给地下水系数。进一步根据渠井结合比,计算了灌区实施井渠结合灌溉的节水潜力,结果表明,井渠结合全部实施后,灌区的节水潜力在3.4~4.6亿m^3,节水效果显著。

江苏省适宜水面率研究

通过对江苏省情、水域现状及20世纪50年代以来水域变化的调查分析,评价了现状水域状况,指明了研究适宜水面率的重要意义。以现状水面率调查评价为基础,借鉴国内外适宜水面率相关研究成果,对适宜水面率作了界定。根据江苏省情,提出了一种新的水面率研究方法——类比法,采用该方法对江苏各地级行政区和全省总体适宜水面率进行了详细研究,提出了相应成果,并进行了合理性分析。研究方法及思路对类似地区和大尺度地域适宜水面率研究提供了经验和借鉴。

佛山市中心组团桥梁群对河道影响的数值分析

在不同频率流量和阻水程度条件下,采用一维明渠非恒定流网河数学模型,分析规划中的佛山市桥梁群对区间河道洪季行洪、枯季水环境的影响,计算洪季不同频率洪峰流量下规划桥梁群对区间河道行洪洪水位、分流比的影响,枯季时规划桥梁群对区间河道过流量、分流比的影响,结果表明,利用一维网河数学模型计算佛山市中心组团规划桥梁群对区间河道断面平均水位、流量和流速的影响,结果有足够的数值精度,是可信的。

混凝土中氯离子渗透的试验与细观数值分析

采用试验研究与数值模拟相结合的方法,从细观角度研究了粗骨料含量、界面区和孔隙率等对混凝土中氯离子渗透性能的影响。通过氯离子扩散系数快速测定RCM试验和压汞试验,分析了不同粗骨料含量、水胶比、孔隙率与氯离子扩散系数的关系;通过编写程序建立混凝土细观随机骨料模型,进而对氯离子的扩散性能进行数值模拟,分析了粗骨料含量和界面区等细观参数对氯离子渗透扩散的影响。结果表明:数值模拟与试验结果吻合性较好,验证了细观数值模型的有效性;氯离子扩散系数随粗骨料含量的增加而降低;混凝土孔隙率随水胶比的增加而增大,进而增加混凝土的渗透性;混凝土的渗透性能随着界面区厚度和界面区扩散系数的增加而增大。

水胶比和细度对矿渣粉煤灰胶凝材料性能的影响

利用XRD、SEM等方法,研究了不同比表面积的矿渣和不同水胶比制备的矿渣粉煤灰胶凝材料的水化产物,对其力学性能、物相组成、微观结构及形貌特征进行了探讨。结果表明,随着矿渣比表面积的增加,矿渣粉煤灰胶凝材料强度呈上升趋势;随着水胶比的增大,胶凝材料强度先增大后减小。当矿渣比表面积为500m2/kg,水胶比为0.44时,矿渣粉煤灰胶凝材料可获得较好抗压强度和抗折强度。

城市化圩区排涝模数与主要影响因素间的关系分析

圩区城市化会造成土地利用性质改变、地表径流系数增大、水面率减少,使洪峰模数增加,从而对排涝标准提出了更高的要求。以南京市浦口区为例,详述了设计排涝模数计算的平均排除方法,利用多元回归分析法得出了设计排涝模数与水面率和综合径流系数三者之间的多元回归方程。经显著性检验,证明回归方程有效,从而为城市化圩区水利工程规模的合理确定提供了参考。

玉米不同品种各生育时期干旱对生育及产量的影响

1987～1989年试验结果表明,中度水分胁迫对玉米不同品种各生育时期生长发育均有抑制作用,但抗旱性较强的豫玉3号等品种,在干旱条件下可通过叶面积、干物重、根量和根系活跃吸收表面积减少幅度小,促进雌雄穗分化和发育顺利进行,因此生长发育和产量形成受干旱影响较轻。所有品种苗期适度干旱可促进根系生长,且表现有较强的适应干旱的能力,但拔节后抗旱力减弱,尤其在性器官形成期受干旱损伤最重,减产最大。一个品种的抗旱性的表现主要取决于拔节以后,孕穗期—开花期对干旱抵抗能力和产量的高低。

纳米膳食纤维的研制及特性初探

本研究利用动态超高压技术研制纳米级膳食纤维,并对纳米级膳食纤维的比表面积、持水力和膨胀率等性质进行研究。结果表明:制备纳米级豆渣膳食纤维的最佳压力为90MPa,纳米级豆渣膳食纤维比表面积达到1.8189m2/g,约是普通纤维的2倍,纳米级豆渣膳食纤维持水力和膨胀率分别达到15.3265g/g和21.5017g/g,均约是普通纤维的3倍。

新安江模型自由水容量参数栅格化方法研究

针对新安江模型中自由水蓄水容量参数SM反映土壤重力水蓄水能力并对地面径流和地下径流的比重起决定性的作用,利用土地覆盖资料及DEM数据获取流域林地面积比与坡度信息在SM、林地面积比、坡度三变量间作回归分析,分别建立一元、二元线性回归方程,将计算获得的各栅格SM应用于栅格化新安江模型中获得了较好的模拟效果,为无资料地区参数的确定提供了可行的方法,具有一定的新意。

封闭圩区水环境治理规划

以江西省赣东大堤封闭圩区为研究对象 ,分析了圩区堤防采用垂直封闭截渗技术后对圩区内水环境的影响 ,建立了封闭圩区工程、环境综合规划数学模型 ,采用逐次逼近法 (MAP法 )将非线性问题线性化 ,求解得出了圩区的最优水面率和滞蓄水深、最优外排装机容量和内排装机容量以及大堤的最优封闭率。