不同面积蒸发池水温特征及Penman模型改进

分析蒸发池水温特征可深入认识蒸发池能量平衡特性,研究Penman模型计算误差来源并改进,对农业计划、水源评估和水文预报具有重要意义。基于太谷均衡实验站3个不同面积蒸发池的水温、蒸发量及气象数据,分析各蒸发池的垂向水温分布和蒸发量的变化特征,基于Penman模型探究适合3个蒸发池的模型参数。结果表明:1 m^(2)和5 m^(2)蒸发池4—8月水温随水深增加而显著降低,20 m^(2)蒸发池各月水温分布均比较均匀,且水温更高;1 m^(2)和5 m^(2)蒸发池各月蒸发量相近,与净辐射变化趋势一致,20 m^(2)蒸发池蒸发峰值滞后于净辐射峰值3个月;Penman模型中加入反映除净辐射外能量的综合影响参数可提高模型计算精度,夏季尤为明显,1、5、20 m^(2)蒸发池夏季的参数值分别为3.5、3.3和2.1。

基于地下水安全的采补均衡曲线研究

通过对吕梁市平川区地下水补给规律及开采规律的分析,概化出地下水补给曲线、开采曲线,提出了补给量的变动、补给的变动、开采量的变动、开采的变动的概念。应用地下水补给量和开采量随降水量增减变化呈互逆变化的特征,提出了地下水采补均衡曲线,为划定地下水开采量的安全性提供了计算依据,对提高区域地下水资源供给安全保障具有现实意义。

石太成品油管道工程对枣沟水源地岩溶地下水环境的影响

管道输油具有其一定的经济战略意义和优势,石太成品油输油管道工程建设对山西社会经济持续快速发展是十分必要的。在分析太原市枣沟水源地地质及水文地质条件的基础上,分析评价了该工程的建设对枣沟水源地岩溶地下水的影响,并提出使水源地岩溶地下水免遭污染的预防措施。

利用零通量面方法计算土壤水均衡要素的探讨

本文就太谷均衡实验站在水文、水文地质参数、参量计算中 。

大同地区地下水弥散实验研究

水动力弥散理论主要研究地下水可溶物质在时间、空间上的变化和弥散运移规律 ,预测地下水污染的发展趋势。本文通过对大同御河漫滩中细砂取样 ,模拟野外地下水水质污染的运移 ,进行了室内二维弥散实验研究 ,计算弥散系数 ,为制订有效的地下水污染防治措施提供科学依据。

季节性冻融期SWAP和SHAW模型土壤水热运移模拟效果评价

基于不同模型研究季节性冻融期土壤水热运移规律,对干旱半干旱地区水资源高效利用的定量化评价具有重要意义。分别运用SWAP和SHAW模型对季节性冻融期土壤水分、温度和蒸发量进行了模拟,并对模拟效果加以评价。模拟结果表明:对于整个冻融期而言,利用SHAW模型模拟的土壤含水量的NRMSE基本保持在30%以内,RMSE均在0.09 cm^(3)/cm^(3)以下,利用SWAP模型模拟的土壤含水量的NRMSE基本保持在35%以内,RMSE均在0.13 cm^(3)/cm^(3)以下;利用SHAW模型模拟20 cm以下土层温度的NRMSE均保持在30%以内,RMSE均在0.94℃以下,利用SWAP模型模拟的土壤温度基本可以反映实测值的变化趋势;在模拟土壤累积蒸发量方面,相比SWAP模型,SHAW模型的模拟值更接近实测值。总体而言,在干旱半干旱地区对于季节性冻融期,SHAW模型对土壤水热运移的模拟效果均较为理想,SWAP模型对土壤水分运移模拟较好,但对土壤温度模拟相对较差。对于土壤累积蒸发量的模拟效果,两个模型均不十分理想,有待进一步改进。

冻融作用下土壤不均匀系数对潜水与土壤水转化的影响

为了揭示冻融过程中土壤不均匀系数对潜水与土壤水转化的影响,在室内进行了-10、-20和-25℃依次降温恒温冻结62 d和自然消融10 d的冻融试验,研究了不均匀系数(Cu)为2.00(土柱A)、3.70(土柱B)、6.36(土柱C)、16.18(土柱D)和20.67(土柱E)的5个土柱在0.5 m地下水位埋深下的土壤温度、潜水蒸发量及潜水回补量变化特征。结果表明:在冻融过程中,土壤颗粒的不均匀系数越大,土壤剖面温度变化幅度越大。随着土壤深度的增加,土柱A和土柱E冻结结束时的温度差减小,不均匀系数对土壤剖面温度的影响减小。冻结0~3 d时,土柱A、B、C、D和E的潜水蒸发速率分别为0.11、0.15、0.23、0.27和0.39 mm/d,潜水蒸发速率相对较小,但不均匀系数越大,潜水蒸发速率越大;冻结结束(第62 d)时土柱A、B、C、D和E的累积潜水蒸发量分别为15.17、21.46、28.23、34.96和38.65 mm,累积潜水蒸发量与土壤不均匀系数较好的符合对数函数的关系,潜水与土壤水的转化量随土壤颗粒不均匀系数增大而增加。

冻融期秸秆覆盖量对土壤剖面水热时空变化的影响

为了揭示季节性冻融期秸秆覆盖量对土壤剖面水热时空变化的影响,分析对比了裸地和5种不同玉米秸秆覆盖厚度（5、10、15、20和30 cm）地块的土壤剖面含水率和土壤温度等值线变化特征,采用数理统计分析方法对土壤剖面水热变化进行了统计学分析。结果表明：在季节性冻融期,裸地最大冻结深度为52 cm,土壤剖面水热变化较为剧烈,0~40 cm属于水热变化活跃层,覆盖厚度为5和10 cm时的土壤剖面水热变化活跃层分别为0~20和0~10 cm。秸秆覆盖厚度为15 cm时可平抑土壤剖面水热的变化,并能达到良好的保温效果。秸秆覆盖厚度为5 cm时,在土壤冻融作用和秸秆覆盖的双重效应下,耕作层土壤水分较其他地块高,储水保墒效果显著。当秸秆覆盖厚度大于15 cm时,土壤保墒保温效果不随秸秆覆盖量的增加而增强。从预防冻害和蓄水保墒角度出发,最佳秸秆覆盖厚度为10~15 cm。研究成果对于季节性冻土地区冬春季节农田秸秆覆盖的科学实施具有重要的指导意义。

季节性冻融期灌水对土壤温度与冻融特性的影响

通过季节性冻融期裸地、地膜覆膜地和秸秆覆盖地的田间系列灌水试验,研究了冻融期不同阶段灌水对土壤温度及冻融特性的影响。试验表明:不论何种地表条件,入冬后冻结期较早的灌水地块耕作层土壤温度在整个冻融期处于较低值。消融期,灌水对裸地和地膜覆盖地耕作层土壤温度的影响较小,灌水加速了地表冻层的融化;秸秆覆盖地灌水后土壤温度较低且变幅较小,秸秆覆盖不利于土壤的消融解冻。5 cm土壤累积负温快速增加阶段灌水对于降低土壤最大冻结深度影响非常明显。

高精度作物分布图制作

中国自然条件复杂 ,农业种植结构多样 ,地块小而分散 ,利用遥感影像制作作物分布图的精度很难满足农业遥感估产的需求。该文利用目前最高分辨率的商用遥感卫星 (QuickBird)影像 ,采用面向对象的影像分析方法提取耕地种植地块图 ,结合详细的地面调查制作高精度的作物分布图 ,为农业遥感估产服务。

季节性冻融期耕作层土壤温度及土壤冻融特性的试验研究

对季节性冻融期3种地表条件下耕作层土壤温度的变化规律和土壤冻融特性进行了分析研究。结果表明，季节性冻融期不同地表条件下耕作层土壤温度的变化幅度随着土壤深度的增加而减小；地膜覆盖下土壤温度较裸地高1．6～2．6℃，玉米秸秆覆盖下较裸地高1．0～2．8℃；裸地地温与气温的变化趋势一致，二者关系可用二次多项式回归方程表示。土壤自然冻结条件下地表负积温较大，最大冻结速率达2．8cm／d；地膜覆盖地块土壤初始冻结滞后裸地约30天，土壤冻结快消融过程短，最大冻结速率4．0cm／d，土壤完全解冻提前裸地14天；玉米秸秆覆盖地块整个冻融过程缓慢且滞后裸地和覆膜地，土壤完全解冻滞后裸地7天。研究成果对冬春作物播种及预防冻害具有现实意义。

季节性冻融期不同潜水位埋深下土壤蒸发规律模拟研究

为了揭示季节性冻融期不同潜水位埋深和土壤质地对土壤蒸发的影响,通过连续2个冻融期的蒸渗计土壤剖面含水率和土壤温度的监测,利用水热耦合运移模型模拟研究了4种不同潜水位埋深(0.5、1.0、1.5、2.0 m)下砂壤土和壤砂土的土壤蒸发规律。结果表明:不稳定冻结阶段和消融解冻阶段地表土壤均出现昼融夜冻的特征,土壤液态水分较多,砂壤土和壤砂土蒸发量分别占整个冻融期的91.7%和81.8%以上。稳定冻结阶段的土壤蒸发量随着潜水位埋深的增加而增大,但小于0.31 mm。潜水位埋深为0.5 m时冻融期土壤蒸发量最大,砂壤土和壤砂土分别为47.28 mm和25.60 mm,随着潜水位埋深的增加,冻融期土壤蒸发量呈指数型减少,土壤颗粒直径相对较大的壤砂土土壤蒸发量随潜水位埋深的增加而衰减的幅度较为明显。该研究可为地下水浅埋区土壤盐渍化的防治和地下水资源量的科学评价提供依据。

不同地表条件下季节性冻融土壤入渗能力的预报模型研究

基于田间入渗试验,以数理统计理论为基础,对5种不同地表条件下季节性冻融土壤入渗能力预报模型进行了探索研究。研究表明,不同地表条件下,不同影响因子对不同地表条件地块土壤入渗能力的影响显著性有所差异,0～10cm土层土壤含水率对入渗能力的影响是最显著的;其次为5cm土层深度处土壤温度,裸地土壤温度对入渗能力的影响不显著;冬小麦地和人工草地土壤入渗能力受气温的影响较显著,休闲裸地和玉米秸秆覆盖地次之,地膜覆盖地土壤入渗能力受气温的影响不显著。建立的0～10cm土层土壤含水率、5cm土层深度处土壤温度和气温三因子线性模型具有一定可行性,避免了考虑因素单一的缺点。

地表覆盖对季节性冻融土壤温度影响研究

基于季节性冻土分布区冻融期间土壤温度的田间试验，研究了地膜覆盖、地膜与秸秆双重覆盖对冻融土壤剖面温度的影响。结果表明：地膜覆盖对试验土层有明显的增温效应，而地膜、秸秆双重覆盖对土壤增温的影响只限于耕作层内；越冬期试验土层范围内，各处理地块的地温均经历降低、趋于稳定、升高的过程；地膜、秸秆覆盖可平抑土壤温度变化，明显缩小温差；在冻结阶段和融化阶段，三种处理地块40～100cm深度处地温降低和升高的幅度随深度的加大而减小。研究结果对于改善季节性冻土区土壤热状况，指导农业生产具有实际意义。

玉米秸秆覆盖对季节性冻融土壤入渗能力的影响

基于大田土壤入渗试验,讨论了玉米秸秆覆盖对土壤冻融特点及入渗能力的影响。实验结果表明,秸秆覆盖地块的初始冻结时间约滞后裸地45 d,最大冻结深度滞后裸地约14 d;秸秆覆盖后,土壤的入渗能力先增大,而后随着冻层的形成和发展,入渗能力逐渐减弱,冻融期土壤入渗能力(H90)随冻融历时的变化过程很好地符合三次多项式关系,秸秆覆盖地的最小H90为23.5mm,比裸地高27.0%,最小入渗能力的出现时间滞后裸地约18 d。研究结果可为季节性冻融区冬春灌溉合理技术参数的确定提供参考依据。

地中蒸渗计水分运移机理及其监测误差分析

对地中蒸渗计与自然潜水水分运移机理存在的差异及误差进行了分析。结果表明:地中蒸渗计与自然潜水在水位动态、水分存储、水分运移等方面存在一定的差异,使得利用地中蒸渗计监测的潜水蒸发量、降雨入渗补给量与自然潜水的实际情况产生了一定的误差,这种误差随着潜水埋深的变化而变化,潜水埋深越浅,误差越大,潜水埋深越深,误差越小。特别对于潜水埋深小于1.5m的地中蒸渗计,使用其资料时一定要作适当的技术处理,如果直接引用,将会给计算成果带来较大的误差。

地中蒸渗计降雨入渗资料的处理

根据地中蒸渗计固定潜水水位的特殊结构,分析了在降雨入渗补给方面与自然潜水之间存在的差异以及用其监测降雨入渗补给的误差,在充分考虑降雨入渗补给物理机制的条件下,提出了运用非饱和带重力蓄水库容调节、土壤复蓄计算对地中蒸渗计降雨入渗资料的处理方法:即P'r-W-Pr方法。该方法结构简单,概念清楚,通过对太谷均衡实验站地中蒸渗计资料处理、计算,结果表明:运用该方法对地中蒸渗计资料进行处理符合自然实际情况。P'r-W-Pr方法实现了地中蒸渗计降雨入渗资料向自然实际降雨入渗补给量计算的转变,弥补了地中蒸渗计监测降雨入渗补给的缺陷,使地中蒸渗计的实验数据更加接近自然。

井灌区降水量的特征分析及灰色预测

根据太原盆地井灌区54年(1954—2007)降水量的数据,利用滑动平均法进行趋势分析,利用滑动t检验法计算统计量t,进行突变分析。结果表明,太原盆地井灌区近54年降水量为递减趋势;1985年的统计量t达到极大值,且超过了信度α=0.001的显著性水平,表明近54年来太原盆地井灌区年降水量在1985年前后存在明显的突变现象。此外,1954—2007年各月降水量的统计结果表明,太原盆地井灌区降水年内分配极不均匀,71.23%集中在6—9月份,1.49%集中在12,1,2月份,多年各月降水量均有较大变动,其中12月份CV=1.4,1月份CV=1.09,2月份CV=1.08,均属于强变异性。最后利用灰色系统GM(1,1)的分解模型、降水量的长期趋势量x(0)(t)、周期波动量E(t)i以及随机变化量R(t)对井灌区降水量进行预测,经过检验模型精度有明显的提高,预测数据可以作为预测井灌区地下水可开采量的基础数据,并且可以为井灌区水资源开发利用和保护提供科学依据。

降水入渗补给系数综合分析

文章利用河北省冉庄水资源实验站、安徽省五道沟水文水资源实验站、山西省太谷均衡实验站地中渗透仪实测的降水入渗资料,对降水入渗补给系数的变化规律进行了综合分析。通过分析,得出不同岩性、不同年降水量在不同地下水埋深条件下的降水入渗补给系数,并对降水入渗补给的最佳地下水埋深和大埋深稳定点存在的机理进行了探讨。

冻融作用下土壤粒径对浅埋潜水与土壤水转化的影响

为了揭示土壤粒径对冻融过程中浅埋潜水与土壤水转化的影响,通过室内试验装置进行了-10、-20和-25℃依次降温恒温冻结62 d和自然消融13 d的冻融试验,研究了土壤粒径为0.1~0.5 mm(A土柱)、0.5~1.0 mm(B土柱)、1.0~1.5 mm(C土柱)、1.5~2.0 mm(D土柱)和2.0~2.5 mm(E土柱)的均质土柱在0.5 m地下水位埋深下的潜水蒸发量及潜水回补量变化特征。结果表明:冻结0~5 d时,土壤粒径越大,潜水蒸发速率越快,A、B、C、D和E土柱潜水蒸发速率分别为0.15、0.20、0.24、0.29和0.34 mm/d;冻结过程中累积潜水蒸发量随土壤粒径增大呈指数型递减,随着冻结气温的降低,土壤粒径对潜水蒸发量的影响减弱。消融0~5 d,粒径越大,土壤水对潜水的回补速率越快;随着消融时间增加,累积潜水回补量随土壤粒径增大而减小。研究成果对于土壤盐渍化防治和水资源科学评价具有重要的指导意义。