海涂垦区暗管排水条件下水盐运移规律初探

针对江苏海涂垦区滩涂盐碱地成陆时间短、土壤贫瘠、含盐量高、地下水埋深浅等特点,开展在暗管控制排水条件下沿海垦区土壤盐分运移规律的研究。通过不同间距暗管布设及排水控制,对土壤盐分变化、作物产量及水、盐运移规律进行了分析研究,初步探明了海涂垦区土壤水盐运移的规律。结果表明:暗管间距、测点至暗管的水平距离2个变量与土壤含盐量变化的速率呈负相关;暗管排水能有效地控制地下水埋深,降低土壤表层盐分,增加作物产量。     

新疆膜下滴灌棉田暗管排盐的数值模拟与分析Ⅰ:模型与参数验证

新疆地区广泛应用膜下滴灌技术进行棉花种植,易在膜下浅层根区(0~40 cm)形成淡化区域,而深部根系层(40~60 cm)却始终处于积盐状态,具有较大的积盐和返盐隐患。为了更为便捷地探索节水、高效的暗管排盐模式,在开展蓄水淋洗条件下暗管(埋深60 cm、间距500 cm)排水、排盐田间试验和分析建立相应数值模型的基础上,利用HYDRUS软件和田间试验数据对所建立的数值模型和水盐运动参数进行了校验,结果表明模拟值与实测值之间整体吻合较好,剖面土壤含水量分布的最大均方根差(RMSE)和最小决定系数(R2)分别为0.025 cm~3/cm~3和0.88,含盐量分布的最大RMSE和最小R2分别为2.74 g/kg和0.93,基本在可接受范围之内。尽管剖面土壤脱盐率可达77.5%,但绝大部分盐分都被淋洗至暗管以下土层,暗管排盐量十分有限,仅占60 cm以上土体盐分总量的11.7%,因此有必要探索膜下滴灌棉田暗管排盐的改进模式或方法,以有效提高其排盐效率。本文所建立的数值模型和相关水盐运动参数可以较好地描述暗管排水、排盐过程中的土壤水盐动态,并进一步用于当地膜下滴灌棉田不同暗管排盐模式的数值模拟与分析,从而为新疆膜下滴灌棉田高效排盐模式的探索提供科学依据。     

新疆膜下滴灌棉田暗管排盐的数值模拟与分析Ⅱ:模型应用

为了降低新疆地区盐碱棉田根区土壤盐分含量,尤其是排走长期使用膜下滴灌技术造成的下部根系层(40~60 cm)累积盐分,针对当地实际情况设计了2种改进排盐模式,分别是淋洗防渗排盐模式(情景1)和暗管局部冲洗排盐模式(情景2),利用经过校验的模型和参数对不同模式下暗管排水、排盐动态过程进行模拟。情景1在暗管下方铺设一定宽度(L_f,分别设定为20、50、100、250和500 cm)的防渗材料以增加汇流面积,提高排水、排盐量;情景2先通过暗管直接供水湿润周围土壤,达到设定时间(T_i,分别设定为0.25~10 d的9种情形)后停止供水,然后再通过暗管进行排水、排盐,以期利用较小的冲洗定额达到排盐的目的。对情景1进行模拟时,以0~40 cm和40~60 cm土壤含盐量分别低于3 g/kg和6 g/kg作为结束淋洗的标准进行对比分析,结果表明:当暗管处于非饱和区域、下方无防渗处理(传统暗管排盐模式)时,其排盐率仅为9.8%,单方水的排盐效率约1.86 kg/m~3;在暗管下方进行防渗处理有利于增加暗管排盐量,排盐率可达11.9%~32.1%,排盐效率可提高至2.27~3.15 kg/m~3;然而,随着Lf增加,施工难度和成本均会大幅上升,尤其是当Lf100 cm,单方水排盐效率的提高程度却较为有限,因此建议Lf在100 cm以内。而采用暗管供水进行局部冲洗(情景2)时,即使在暗管下方进行防渗处理,其单方水的排盐效率最高也不超过0.6 kg/m~3,整体表现并不理想,在新疆地区使用不太现实。     

不同类型盐碱地泡田期灌排制度室内试验研究

为研究松嫩平原不同类型盐碱地泡田期适合的灌排制度,通过拟定耙地1次、共灌排水3次的方案A和耙地2次、共灌排水4次的方案B两种灌溉排水方案,分别对重度、中度和轻度盐碱地进行了泡田期灌溉排水洗盐的室内试验。结果表明：方案B具有更好的脱盐效果,对重度、中度和轻度盐碱地的脱盐率分别为48.68%、38.65%、30.66%;方案A相对节水14.29%。综合分析得出：重度盐碱地第一次灌水后不耙地,第二次灌水后浅耙地,第三次灌水后深耙地,土壤脱盐率40%左右;中度盐碱地第一次灌水后不耙地,第二次灌水后深耙地,土壤脱盐率30%左右;轻度盐碱地灌水后深耙地,土壤脱盐率20%左右。     

暗管排水与节水灌溉条件下盐渍化农田水盐分布特征

灌溉淋洗压盐系盐碱地改良的主要措施,但同时也会造成地下水上升,带来随作物生育期逐渐出现的土壤耕层的返盐现象,其与暗管排水结合则可提高脱盐效果。为了研究暗管排水条件下的油葵在拔节期增加不同的灌水量对盐碱地(施加30 t/hm~2脱硫石膏,土壤耕作层掺入85.05 m~3/hm~2细沙)土壤水盐及土壤酸碱性分布的影响,设计了暗管排水结合传统灌溉处理、暗管排水结合节水灌溉处理、暗管排水结合无灌水对照处理3种处理,通过监测土壤EC值、pH、含水率,分析暗管排水结合传统灌溉与节水灌溉对重度盐碱地土壤的水分、盐分及酸碱程度的时空变化特征。结果表明:与对照处理对比,传统畦灌方式下灌水处理降低了土壤含水率,对0～20 cm土层的脱盐效果明显;在暗管排水的基础上,对照处理的油葵地0～60 cm土层的EC值为3.49～0.67 d S/cm,节水灌溉处理的EC值为1.71～0.33 d S/cm,传统灌溉处理的EC值为3.75～0.27 d S/cm;虽然传统灌溉在灌水后10 d左右降低了0～100 cm土壤盐分,提高了土壤的含水率,但传统灌溉处理下油葵在开花期0～40 cm土层的含水率比对照处理低,且40～100 cm土层的返盐程度是节水灌溉的2～3倍;对照处理下0～60 cm土层的pH为7.54～8.65,节水灌溉处理下pH为7.51～8.89,对照处理下40～100 cm土层的pH为8.29,传统灌溉处理下pH为8.1～10.85,节水灌溉处理的土壤在0～100 cm的土层呈现脱碱的状态,高的灌水量使土壤有碱化的可能,尤其是在20～40 cm土层。暗管排水条件下在油葵拔节期进行节水灌溉有利于土壤脱盐、脱碱。     

基于HYDRUS-2D模拟暗管排水条件下分区淋洗对土壤盐分分布的影响

为探究暗管排水条件下分区淋洗对土壤盐分分布的影响,以沿海盐碱地区为研究区域,选定典型试验地进行现场试验,利用现场试验数据率定了HYDRUS-2D模型参数并验证了模拟暗管排水的准确性,运用验证后的模型模拟了不同分区淋洗情况下的土壤盐分分布.模拟结果表明:HYDRUS-2D能够较好地模拟暗管排水条件下的土壤盐分分布.在暗管排水条件下,非分区淋洗土壤盐分分布均匀性较差,利用分区淋洗可以极大的提高土壤盐分淋洗的均匀性,在5种模拟情景中,F4模拟情景的土壤盐分淋洗均匀性最好,100cm土层的最大与最小含盐量差值仅0.79g/kg.     

河套灌区田间暗管排水工程技术

文章结合河套灌区盐碱地土壤理性、灌溉排水、气候等现状条件,分析了暗管排水工程重点考虑的因素,提出了暗管排水工程设计、实施方案以及运维建议。     

暗管排水条件下土壤水盐运移特征试验研究

合理有效地治理开发盐碱地对农业生产及生态建设具有重要的实际意义。利用江苏滨海滩涂盐碱土壤，采用暗管排水的方法，进行了室内渗流槽试验，物理模拟土壤排盐过程。研究发现受暗管排水影响，土壤盐分极易排出，可有效地降低土壤盐度；表层土壤盐分运移主要受降雨量影响，盐分下降速率最快；深层土壤受上部土壤盐分的累积和降雨共同影响，盐分下降速率存在滞后性。数学模型Hydrus模拟与物理实验结果相似，并预测了试验后3个月的土壤盐分。     

暗管排盐技术在新疆阿克陶县灌区的应用研究

土壤盐碱化和次生盐渍化导致土壤综合生产力下降,影响农业生产安全,加剧人口、粮食、资源及环境之间的矛盾,已经成为当前农业生产普遍面临的难题。暗管排盐技术在盐碱地改造方面效果较为突出,该技术主要通过地下暗管的埋设,使地下水位降低,从而将土壤中多余的水分排除,再通过灌溉、淋洗等方式去除多余盐分,从而实现土壤改良。文章以新疆阿克陶县灌区为例,对暗管排盐技术在新疆阿克陶县灌区盐碱地综合整治中的应用及所取得的效果进行探讨。结果表明,暗管排盐技术在节地节水、提高耕地质量、促进土地集约化利用及改善农田生态环境方面成效明显,经济、社会与生态效益显著。     

内陆干旱平原区水土资源开发与盐分再分布的关系

以新疆阜康市和哈密市典型水土开发区为例,利用典型剖面分层土壤含盐量及地下水水质的测试结果,分析开垦初期有水平排水和无水平排水条件下土壤及地下水中盐分再分布特征。结果表明:开垦初期的水平排水排盐过程,可以将垦区土壤历史时期积累的大量盐分排出农田,作物耕作层下部和地下水含盐量较低;而开垦初期未经历水平排水排盐过程,直接采用竖井灌排的垦区,历史时期积累在表层的盐分随地下水位下降而积累于作物耕作层以下和地下水中。     

滩涂洗盐种稻暗管工程技术参数的研究

本文根据溶质运移理论以及土壤水动力学理论，对滩涂盐渍地种稻改良过程中暗管田间排水工程的技术参数进行分析研究，提出了不同脱盐标准条件下暗管埋深、管距及管径．实例分析表明：本文提出的理论模型及方法是合理的．     

内蒙古河套灌区渠井优化调度水盐动态研究

根据内蒙古河套灌区引黄灌溉工程实际，对渠井联合运用优化调度地面水和地下水后的地下水位调控规律、土壤水盐动态特征、灌溉土壤盐分变化等进行了分析。通过渠井优化调度、以灌代徘利用地下水，改变了灌区水盐动态形成条件，地厂水位下降，夏灌期地下水平均埋深为１．８８ｍ，秋灌期为１．８７ｍ，秋浇期为１．５０ｍ，冻融期为１．７８ｍ。地下水矿化度逐渐减小，淋洗排盐作用增强，表层土壤积盐过程改变为土壤逐步脱盐过程，水盐动态进入良性循环。渠井联合运用的优化决策，可广泛应用于河套引黄灌区灌排工程配套及管理之中。     

填海造陆区盐分运移过程室内模拟与分析

在半湿润气候环境下,围填海区的表层土壤正面临着复杂的盐渍化问题。以压实填土为研究对象,通过土槽模型再现了潜水蒸发与侧向壤中流共同作用下的盐分运移过程,以探明围填海区的盐渍土形成机制。结果表明,在蒸发作用驱使下盐分向上补给,表层土壤的初始积盐类型为CaSO_4,海水对填土层的盐分补充导致积盐类型转变为CaCl_2和NaCl。在陆相渗流作用下,填土中将形成相对稳定的渗流状态。自由水面线以上为积盐状态,盐分类型以CaCl_2和MgSO_4为主;自由水面线以下为脱盐状态,盐分类型以CaCl_2和NaCl为主。土壤水盐的运移将改变酸碱度环境,pH值将随着含盐量的增加先下降后上升。在陆相地下水的补给下,填海造陆区的盐渍化防治工作应当重点关注地下存在挡水层或建筑物基础密集的地区。     

内蒙古河套灌区局部秋浇条件下农田水盐运动特征分析

针对河套灌区局部秋浇条件下田间水盐运动的特殊性,选取典型试验区对其进行研究。结果表明:与全面灌溉相比,灌溉区地下水位在局部灌溉后回落更为迅速,灌溉可以达到很好的洗盐保墒效果;而非灌溉区则部分承泄了灌溉区的排水,地下水位和地下水含盐量都显著升高,尽管在灌溉结束后其地下水位会随着排水过程而相应回落,但在其上涨过程中却促使盐分向上层土壤运动,从而增加土壤剖面的含盐量。分析还进一步表明,局部灌溉条件下,非灌溉区水盐运动所受影响在一定程度上取决于灌溉面积所占整个区域的比重。     

水管理策略对土壤水盐动态和区域地下排水影响的模拟评价

以宁夏惠农灌区平罗试验区为对象，基于田间观测与灌溉试验结果，在田间尺度采用SWAP模型开展不同地下水调控深度与灌溉制度相结合的水管理方案下土壤水盐动态的模拟，在区域尺度采用MODFLOW模型进行不同水管理方案对区域地下排水量影响的模拟评价，据此分析土壤水盐动态过程和农田排水系统的作用，对拟定的各种水管理方案进行评价。结果表明，现状灌溉用水量虽有助于减少表土盐分积聚，但地下排水量占灌溉用水量的39．4％；现状灌溉用水量减少50％时，浅埋地下水位会加重表土积盐；现状灌溉用水量减少25％时，作物根区没有产生明显的积盐，地下排水量减少31．4％。因此，较为合理的水管理方案是将现状灌水量减少25％的同时将地下水埋深控制在70cm以下，才能达到节水、增产、改善农田水土环境的目标。     

干旱地区灌区水盐运移及平衡分析

黄河流域多数灌区存在着耗水机理不清、水资源利用率低、土壤次生盐碱化等许多问题.为合理配置和有效利用灌区地表、地下水资源,改善灌区生态环境,本文选择内蒙古河套灌区的义长灌域作为研究区域,建立了非农区一农区一水域的水盐运移及均衡模型,并利用该模型对水分在各个环节的转化与消耗、以及水盐的迁移进行了定量分析.结果显示,农区脱盐量的75%随地下水迁移到了非农区.说明了灌区内排水和旱排的重要性.