内蒙古典型旱区盐湖盆地浅层地下水污染风险评价

为明晰内蒙古阿拉善盟吉兰泰盐湖盆地浅层地下水污染特征及评估地下水饮水安全风险等级,采集了盐湖盆地研究区土壤表层(0—10 cm)样品56个,地下水样品127个,检测分析土壤中重金属元素Cu、As、Pb含量及水样中Cr、Hg、As、F^(-)、NO_(2)^(-)、NO_(3)^(-)含量.运用地下水风险评价概念模型,将地下水脆弱性、地下水污染物容量及土壤毒性污染物潜在生态危害评价有机结合,对地下水污染风险展开评价.借助ArcGIS软件进行克里格插值绘图,探析盐湖盆地浅层地下水风险的空间分布特征.结果表明:盐湖盆地地下水脆弱性指数范围为4.80—5.30属于中等脆弱性,吉兰泰盐湖东南部和吉兰泰镇西北部脆弱性高于其他区域;地下水样品中重金属Hg的含量在《地下水质量标准》中Ⅲ类水水质标准范围内,其他元素均有超标现象,其中F^(-)超标率最高,为62.20%,Cr、As、F^(-)、NO_(2)^(-)、NO_(3)^(-)变异系数分别为125.40%、183.50%、178.70%、248.70%、280.70%,属于强变异性,受外界因素干扰较为明显,研究区地下水特征污染物分布较为集中,主要分布在盐湖盆地的东南部;土壤中重金属Cr、Hg、As的平均含量分别为26.32、0.17、11.77 mg·kg^(-1),与内蒙古当地土壤背景值相比较,Cr的平均值在背景值范围内,而Hg、As的平均值分别超出背景值4.25、1.57倍,土壤综合潜在生态危害指数为188.32,属于中等潜在生态危害,在盐湖盆地中有41.07%的样品点属于中等、强、很强潜在生态危害;盐湖盆地地下水污染风险等级分布不同与含水层脆弱性指数、特征污染物容量指数及潜在生态危害指数有关,较高污染风险区和高风险区分布在锡林高勒镇西部,较高风险以上的面积占研究区面积的25.77%,古拉本敖包镇、贺兰山的东南部在中风险范围内,中风险区面积占研究区面积的11.49%.

黄河流域内蒙古段土地利用演变与景观生态风险评价

黄河流域内蒙古段是黄河流域生态最为脆弱的区段之一,同时又是内蒙古自治区的“经济增长极”,对于地处干旱半干旱地区的内蒙古自治区具有不可替代的生态意义和社会经济意义。近年来,随着气候变化和人类活动的双重干扰不断加剧,黄河流域内蒙古段景观格局发生了巨大变化,土地利用转变对于区域景观生态风险的作用过程尚不够明确。研究利用景观生态学方法构建黄河流域内蒙古段景观生态风险评估体系,重点分析流域土地利用与景观生态风险格局演变特征,识别二者相互作用关系,以期揭示黄河流域内蒙古段景观生态风险与土地利用的响应规律。研究结果表明:黄河流域内蒙古段2000—2015年景观格局演替过程中人工类型显著增加,其中增加面积最为显著的类型依次为其他建设用地、城镇用地和水库坑塘;流域整体景观生态风险值偏高,风险值低于0.5的I级景观生态风险区域不足流域面积的0.18%,十五年间流域景观生态风险均值在0.65—0.68之间,景观生态高风险区域占比有所降低,低风险区域占比同样出现了降低,中等风险区域面积大幅增加,改善明显区域主要分布在河套灌区和呼包鄂城市群;2000—2015年间黄河流域内蒙古段疏林地、高覆盖度草地、中覆盖度草地、水库坑塘和戈壁景观生态风险等级变化最为显著,流域景观生态风险的时空演替与不同类型土地利用类型景观生态风险演化特征,均能说明流域治理和生态整治对于流域生态保护的积极作用,同时也表明流域整体景观生态风险偏高,亟需进行生态安全格局优化。

基于深度学习的内蒙古河套灌区2000—2021年种植结构提取与动态

河套灌区是中国重要的粮油生产基地,掌握其多年种植结构的时空演化,不但可以为探讨农田产量和灌溉用水量提供数据,还可以为未来农业结构调整提供科学依据。该研究基于Landsat-5和Landsat-8遥感影像,计算得到灌区年内时间序列归一化植被指数(normalized differnce vegetation index,NDVI)数据,对影像缺失区域则利用MODIS NDVI数据进行插补,在此基础上还计算得到了光谱特征、纹理特征等数据。构建了多层感知机(multilayer perceptron,MLP)神经网络的深度学习算法,并将模型进行年际迁移从而得到2000—2021年的种植结构,进行多年时空变化分析。结果表明,2021年总体分类精度达到89%,Kappa系数为0.87,其中玉米、小麦和蔬菜等主要作物的分类精度高于90%,与统计种植面积比较,相对误差在2%~8%之间。2000—2021年间,葵花、玉米的种植面积呈上升趋势,小麦种植面积大量缩减;研究时段内葵花种植面积发生演变较大,玉米次之,均主要由小麦转入。该模型具有较高的分类准确性及迁移效果,可为内蒙古河套灌区农业管理、资源合理利用提供参考。

内蒙古河套灌区节水工程改造效果分析与评估

以内蒙古河套灌区1982—2012年长系列农业净引水量和年降水量资料为基础,运用均值分析、方差分析、相关分析、时间序列分析和生存分析等数理统计学方法,并结合内蒙古河套灌区农业种植发展进程,分析了河套灌区多年农业净引水量变化趋势与影响因素,得出年降水量（超过211.76 mm时,即丰水年）和节水工程改造分别独立地与农业净引水量呈明显负相关关系的结论。运用时间序列法预测了2013、2014和2015年河套灌区的农业净引水量分别为44.5、44.18和43.86亿m3;同时运用生存分析法预测了在灌区现有节水改造规模条件下,河套灌区农业净引水量区间为35～55亿m3,平均为45亿m3。

内蒙古河套灌区田间水利用效率测试与区域分异规律

利用"田间实测法"对河套灌区上中下游不同灌域、不同土壤质地、不同田块大小的田间水利用效率进行测算,并对河套灌区田间水利用效率分异规律进行分析,证实了河套灌区相同区域内不同作物和相同作物的田间水利用效率以及不同区域的田间水利用效率随田块面积的增大而减小,说明了缩地(减少畦块面积)可以有效提高田间水利用效率,从而可以节约田间用水量;拟合出了内蒙古河套灌区不同区域田间水利用效率与田块大小的变化规律。这些结论对于提高灌区建设水平和灌溉管理水平,加强农业节水工作的指导,加快建设节水型社会,落实国家、内蒙古自治区政府"三条红线"考核指标等方面均具有重大现实意义。

内蒙古河套灌区土壤盐分多源多指数估算模型

【目的】探究河套灌区乌拉特灌域土壤盐分遥感反演的最优方法。【方法】针对单一数据源、单一指数、单一算法对土壤盐分反演精度不高的问题,分别以光谱指数、极化组合指数为建模因子,利用偏最小二乘回归(PLSR)、自适应增强回归(AdaBoost)、随机森林回归(RF)3种算法构建土壤盐分反演模型,筛选出最优的土壤盐分反演模型,并监测了2019—2021年10月乌拉特灌域土壤盐分的时空分布。【结果】对于PLSR和AdaBoost模型,光谱指数的预测效果优于极化组合指数,对于RF模型,极化组合指数的预测效果优于光谱指数。PLSR模型在反演10 cm深度处的土壤盐分时,光谱指数的反演效果最优,决定系数为0.70;AdaBoost模型在反演2cm深度处的土壤盐分时,光谱指数反演效果最优,决定系数为0.74;RF模型在反演2cm深度处的土壤盐分时,极化组合指数的反演效果最优,决定系数为0.64。乌拉特灌域土壤盐渍化程度较重的区域主要位于灌域东南部,而西北部和中部盐渍化程度较轻。【结论】应用AdaBoost算法并结合改进的光谱指数有望提升河套灌区乌拉特灌域表层土壤盐分的反演精度。

基于GEE的1982—2021年内蒙古地区植被覆盖度时空动态及气候响应特征

科学揭示植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)的时空变化过程及其与气候变化的相关关系,对推进生态文明建设和农牧业可持续发展具有重要意义。以内蒙古自治区为研究区,基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)利用AVHRR NDVI数据和像元二分模型构建研究区1982—2021年FVC年尺度时间序列,并采用Sen斜率估计和Mann-Kendall检验以及相关性分析方法全面探析研究区近40 a不同土地覆被类型中FVC的时空分布、演变趋势及其与气候变化的耦合机制。结果表明:1)内蒙古地区多年平均FVC在空间分布上呈显著的条带性规律,由西部向东北部逐步递增,不同土地覆被类型中FVC差异较大。2)西部荒漠地区FVC呈极显著降低趋势,面积占比13.1%;中部山地和草地FVC无显著变化趋势,面积占比38.2%;南部、东部和东北部的农田、林地及部分草地FVC呈极显著升高趋势,面积占比38.3%。3)不同土地覆被类型的FVC变化与气象因子的相关关系具有显著差异,草地FVC变化与年降水量呈显著或极显著正相关,农田FVC变化与年均气温呈显著或极显著正相关,林地的部分区域FVC与年降水量呈显著负相关,部分裸地FVC与年均气温呈显著负相关。研究结果可为内蒙古地区生态环境保护和可持续发展提供科学依据。

资源水利与内蒙古水资源管理

本文在阐述资源水利这个新观点的基础上 ,用资源水利观点分析了我区水资源管理工作中存在的问题 ,并提出了今后的对策。

黄河内蒙古段造床流量变化及其影响因素

造床流量是反映河床冲淤的表征指标,也是河道整治的主要参数。基于1960—2019年实测数据,运用改进马卡维耶夫法、平滩水位法、地貌功法,计算并分析了石嘴山、巴彦高勒、三湖河口、头道拐水文站造床流量。结果表明:时间上,1960—1989年、2010—2019年造床流量为2100~3540 m^(3)/s,中水河槽冲刷,1990—2009年造床流量为740~1300 m^(3)/s,河槽淤积萎缩严重;空间上,造床流量呈现上站大于下站的特点;造床流量受来水量影响较大,在汛期水量低于105亿m 3的情况下,可以通过刘家峡、龙羊峡、海勃湾水库三库联调适当增大汛期来水量,强化黄河内蒙古段造床作用。研究结果显示改进马卡维耶夫法物理意义明确,计算结果相对合理,可为冲积性河流造床流量确定及黄河内蒙古段河道治理提供参考。

内蒙古河套灌区枸杞微咸水利用模式模拟及环境预测

为寻求内蒙古河套灌区主要经济作物枸杞的微咸水利用模式,在田间试验的基础上运用SWAP模型对枸杞不同咸淡水轮灌模式进行了模拟研究,并对环境进行预测。结果表明,2淡1咸轮灌模式中,淡淡咸模式在枸杞盛果期盐分较低,对枸杞产量影响较小;2咸1淡轮灌模式中,淡咸咸模式在枸杞盛果期盐分较低,对枸杞产量影响较小。本着最大限度节约淡水资源的原则,选定淡咸咸为最优轮灌模式。淡咸咸5a预测显示,5a后土壤盐分增幅不大,能够达到盐分进出平衡。因此,淡咸咸模式为该地区枸杞较好的咸淡水轮灌模式。

内蒙古河套灌区灌溉入渗对地下水的补给规律及补给系数

为准确估计内蒙河套灌区灌溉水入渗补给地下水量,采用试验研究与数值模拟相结合的方法,分别根据灌水前后地下水位变化和土壤含水率变化计算了灌溉水入渗补给地下水系数,并依据土壤水动力学原理,采用数值模拟验证,得到作物生育期灌溉补给地下水系数为0.15,秋浇灌溉补给地下水系数为0.3。河套灌区地下水位埋深相对较浅,通过灌水前后的土壤含水率变化情况和数值模拟结果显示,灌水2～4d补给地下水量达到最大,8～10d后即完成对地下水的入渗补给,不同灌水量灌溉水入渗规律基本一致,入渗补给量和入渗时间与灌溉水量直接相关。研究结果将为确定维持灌区生态环境良性发展的引水量阈值提供参考。

2006-2015年内蒙古呼伦湖富营养化趋势及分析

以内蒙古呼伦湖为研究对象,20062015年水质数据为基础，分析呼伦湖的富营养化变化趋势及其影响因素.结果表明,20062015年呼伦湖各水质指标都有不同程度的变幅,其中盐度变化范围为0.75.1.71均值为1.322010年达到峰值1.71llg/L,随后呈现逐年递减趋势；PU的变化范围为8.78.9.40,水体偏碱性；透明度的变化范围为0.17.0.26m,近三年来透明度持续下降;溶解氧浓度变化范围为4.05.10.62mg/L,均值为7.12mg/L.总氮浓度的变化范围为1.16.3.53mg/L,总磷浓度的变化范围为0.13.0.25mg/L,叶绿素a浓度的变化范围为3.31.10.36mg/m3,W/P比变化范围为4.92.15.35,水质已经达到地表水环境质量汉.V类水体标准，是磷限制性湖泊.利用综合营养状态指数法对呼伦湖水体富营养化进行评价,2006-2015年呼伦湖水体表现出中度一重度一中度一轻度的变化趋势.通过分析呼伦湖富营养化的影响因素，结果表明，影响呼伦湖富营养化的可能因素为外源输入和入湖径流量，同时水深和水温也是呼伦湖发生富营养化的驱动因素,PU、透明度和溶解氧是呼伦湖富营养化影响水质的最主要表现指标.

内蒙古地区ET_0时空变化与相关分析

该文根据内蒙古135个站点,30年气象资料,利用Penman—Monteith公式计算得参考作物腾发量(ET0)。在此基础上,对ET0在我国北方干旱寒冷区时空上变化进行了分析,同时就ET0与4项主要气象因子(温度T、湿度RH、风速U、日照时数N)的关系进行了分区分月的分析,提出了适合我国北方干旱寒冷地区不同条件下的ET0计算模型。

高寒灌区风沙吹蚀对农业水利工程混凝土抗冻耐久性的影响

针对内蒙古引黄灌区农业水利工程混凝土实际服役环境,同时加大风积沙资源化利用效率,配制满足农业水利工程设计要求的风积沙混凝土,并研究风沙吹蚀作用对风积沙混凝土抗冻耐久性的影响。结果表明:相对动弹性模量可准确表征风积沙混凝土受风沙吹蚀影响下的冻融破坏,且风沙吹蚀影响下混凝土冻融循环后的内部损伤是未受风沙吹蚀影响下混凝土冻融循环后的2倍;在风沙吹蚀影响下的冻融过程中,风积沙混凝土水泥浆体在冻融过程发生"酥化",同时在风沙流的持续撞击、削切下,"酥化"的水泥浆体进一步剥落,迫使破坏表面水泥浆体与骨料连接处的界面过渡区较光滑;风积沙替代率为40%可以配制满足抗冻性要求的风积沙混凝土,但风积沙混凝土气泡间距系数不能准确评价其抗冻性,气泡盒维数与细骨料细度模数可反映气泡结构特征和细骨料颗粒级配,且二者呈负相关趋势,二者结合可对风积沙混凝土抗冻耐久性优劣进行初步判定。

内蒙古达里诺尔湖流域地表水和地下水环境同位素特征及补给关系

为了探明达里诺尔湖流域地表水与地下水的氢(H)、氧(O)同位素的变化特征及相互补给关系,于2013年对达里诺尔湖及其周围的河水、井水、泉水中H、O同位素进行了取样分析,并结合总溶解性固体悬浮物(TDS)和区域水文地质对达里诺尔湖流域的补给关系进行讨论分析.结果表明:1)河水、泉水、井水中H、O同位素的值基本落在全球雨水线上,湖水H、O同位素落在全球雨水线的右下方,说明河水、井水、泉水没有发生蒸发分馏,而湖水则发生较大程度的蒸发分馏;对达里诺尔湖流域地表水与地下水的H、O同位素进行回归模拟,得出该区域的蒸发趋势线方程:δD=4.8753δ18O-20.139(n=32,R2=0.9968).蒸发线表明,这些水样具有相同水源的特征.2)从实地考察发现,泉水补给河水,泉水和河水补给湖水,同时井水、泉水和河水有相似的δD、δ18O和TDS值,且不随季节变化而变化,推断达里诺尔湖附近地下水补给湖水;区域水文地质条件亦证明达里诺尔湖周边地下水补给湖水.

基于层次分析-蚁群算法的内蒙古大型灌区节水改造综合评价

内蒙古大型灌区节水改造工程建设已开展15a,各灌区改造效果差异较大,全面系统的评价灌区节水改造效果可为灌区管理及进一步节水改造实施提供科学依据。该文针对内蒙古14个不同类型大型灌区(引黄、水库取水、河流取水、扬水灌区及井灌区)复杂条件,利用层次分析法的层次框架思维模式与蚁群算法的自适应性及人为干扰少等特点,在种植种类、灌溉方式、运行管理不同,经济效益迥异的环境中,构建了层次分析-蚁群算法。选择灌区的作物种植、节水效益、运行管理及经济效益等4个要素的14项评价指标,采用层次分析法获得权重值,再利用蚁群算法确定各灌区的优属度,对其中10个典型灌区的节水改造效益进行综合评价与分析,旨在研究各灌区节水改造效果。获得10个灌区优属度(值)的排名为:山湾子灌区(0.91)、镫口灌区(0.95)、河套灌区(0.97)、黄河南岸灌区(0.98)、甸子灌区(1.005)、察尔森灌区(1.01)、英金河灌区(1.115)、西辽河灌区(1.14)、麻地壕灌区(1.165)、莫力庙灌区(1.185)。结果表明山湾子灌区和镫口灌区的节水改造效果最好,莫立庙灌区节水改造效果最差。该评价结果符合灌区实际情况,表明该基于层次分析-蚁群算法的评价结果具有一定的可信度。因此,层次分析-蚁群算法可用于大型灌区节水改造工程综合评价。其评价结果可为管理机构进行灌区改造综合评价提供一条新的思路与方法,并为相近大型灌区节水改造综合效益评价提供参考。

内蒙古河套灌区荒地水盐运移规律模拟

该文以内蒙古河套灌区为背景展开荒地水盐运移规律研究。在田间试验基础上,分析荒地土壤水盐的运移机理,利用HYDRUS-1D模型对荒地土壤水盐的迁移规律进行了模拟。荒地做为灌区盐分的贮存地,成为灌区水盐平衡的重要调节因素,荒地水盐动态研究对于干旱灌区具有重要意义。结果表明,强蒸发是荒地水盐运移的原动力,5cm土层EC值上升了66.10%,20cm土层EC值上升了63.89%。荒地在作物生育期是积盐的过程,在秋浇期是流失盐分的过程。经检验,HYDRUS-1D模型对盐渍化地区荒地水盐在垂直方向运移的模拟具有较高的精度,为区域水盐管理和灌区的可持续发展提供科学依据。

内蒙古河套灌区水盐运动与盐渍化防治研究展望

内蒙古河套灌区是我国重要的农业规模化生产和商品粮、油基地,灌区引水量逐年减少,种植结构、土壤水盐分布规律和生态环境逐年发生较大变化,在现代灌区建设中,存在许多机理不清的新的问题,需要理论支撑。兹从区域土壤水盐时空分布特征、土壤水盐运移规律、微咸水灌溉农田-作物效应研究、盐碱地改良与土壤结构改善、冻融条件下土壤水盐运移与秋浇制度等方面总结了2000年以来河套灌区的研究成果,总结发现在未来的研究中,应加强基于灌区生态安全的土壤水盐运移研究和基于多种方法对盐碱地改良的研究。

节水改造前后内蒙古河套灌区地下水水化学特征

为了研究大型灌区节水改造后区域农田水环境的变化,该文通过对内蒙古河套灌区上中下游地下水进行系统取样分析,综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和图解法(包括H.И.托尔斯基汉方格图解法、Piper三角图示法和多矩形图解法(multi-rectangular diagrams,MRD)),全面系统地研究节水改造前(2007年)后(2008,2009年)内蒙古河套灌区地下水水化学的时空变异特征与3 a演变规律。结果表明:蒸发浓缩和阳离子交换是控制灌区地下水水质演变的主要水文化学过程;与2007年(节水改造前)相比,2008和2009年HCO3-在河套灌区地下水中绝对含量由在阴离子中最小变为最大成为地下水的主要阴离子;Ca2+、Mg2+、HCO3-的变异系数相对较小,它们在地下水中含量相对稳定。Na+、Cl-、SO42-的变异系数较大,它们在地下水中的含量变化较大,是随环境因素而变化的敏感因子,是决定地下水盐化作用的主要变量。整个灌区地下水的主要化学类型为HCO3—Na型、SO4—Na型和Cl—Na型,Cl—Na型水和SO4—Na型水主要分布在灌区的上游和下游,HCO3—Na型水在灌区上中下游都有分布。与2007年(节水改造前)相比,2008年和2009年HCO3-浓度有所增加,Cl-和Na+的浓度有所减少,灌区地下水向着淡化,对作物危害减小的方向转变。全灌区地下水水化学类型时空变异十分复杂,沿着地下水总体水流的方向(灌区上游→灌区中游→灌区下游)Na+占主导地位的趋势越来越明显,在地下水化学类型上,2008年和2009年HCO3-在阴离子占主导地位的化学类型多于2007年(节水改造前)的。与皮伯三线图解法和H.И.托尔斯基汉方格图解法相比,多矩形图解法提供了更明晰、易懂的水化学类型的信息,对于处理复杂地下水化学系统,多矩形图解法的优点更为显著。研究结果为灌区节水改造规划实施对农田水环境的影响进行合理评价提供科学参考。

内蒙古达里诺尔湖湖泊水体与入湖河水水化学特征及控制因素

为摸清内蒙古达里诺尔湖湖泊水体与入湖河水的水化学主要离子组成特征及其控制因素,于2013年6—9月对湖水、河水进行采样.采用水化学类型三角图分析不同湖水与河水的主要离子组成,利用Gibbs图分析水体化学成分主要驱动因素,在此基础上,运用河水主要离子比例关系图进一步分析入湖河水离子主要来源.结果显示,达里诺尔湖湖水总溶解固体(TDS)含量范围为5800—6170 mg·L^(-1),平均值为5990 mg·L^(-1),入湖河水TDS含量范围为140—310 mg·L^(-1),平均值为200 mg·L^(-1),远低于湖水的TDS值.入湖的河水属于淡水,而湖水则已演变为中度咸水.湖水、河水主离子组成以及水化学类型具有一定的差异,其中,湖水离子含量特征为HCO-3(2564.60 mg·L^(-1))>Cl-(2025.29 mg·L^(-1))>SO2-4(424.02 mg·L^(-1)),Na+(2070.68 mg·L^(-1))>K+(159.24 mg·L^(-1))>Mg^(2+)(20.04 mg·L^(-1))>Ca^(2+)(5.09 mg·L^(-1));河水离子含量特征为HCO-3(118.93mg·L^(-1))>Cl-(24.99 mg·L^(-1))>SO_4^(2-)(11.77 mg·L^(-1)),Na^+(49.84 mg·L^(-1))>Ca^(2+)(27.83 mg·L^(-1))>Mg^(2+)(14.55 mg·L^(-1))>K+(6.56 mg·L^(-1));依据阴、阳离子所占比例进行分类,湖水的水化学类型为Cl-HCO_3^-Na型,贡格尔河为Cl-HCO_3-SO_4-Na-Ca型,浩来河为Cl-HCO_3-Na-Ca-Mg型,沙里河为HCO_3-Na-Mg型,亮子河为HCO_3-Ca-Na型.从水化学驱动因素上看,其水化学组成自然起源主要受自身蒸发-结晶作用的影响,部分区域受到农业活动、放牧及旅游业等人类活动影响,而贡格尔河、浩来河、亮子河及沙里河4条入湖河水的水化学组成落在Gibbs模型的中部,则主要受岩石风化作用控制,4条河流主要受碳酸岩风化影响,钠硅酸岩风化对河水中阳离子的贡献也较大.结合入湖河水水质、水化学驱动因素分析,近年来湖水水体盐化主要是受湖区蒸发量增大、入湖流量减少、湖区面积萎缩的影响,入湖盐分的贡献及人类活动的影响则相对较小.