特殊水文地質條件下大定額灌溉區(qū)土壤水分運移特性研究.pdf

1、汾河灌區(qū)是山西省最大的灌區(qū)，其工程建設和管理水平在全省乃至全國具有較好的代表性和引領性。受其特殊水文地質條件的影響，灌區(qū)多數面積實施大定額灌水方式，即每年只進行一次春澆，灌溉定額在240 m3/畝左右，按傳統(tǒng)概念來講，其灌溉水的利用率特低。但實際上，在其特殊水文地質條件下（灌溉前地下水埋深2.0m左右），灌溉水量由于深層滲漏補充了地下水，導致地下水的上升（灌溉后上升至0.5～1.0m），在后續(xù)的土壤水分消耗過程中，地下水源源不斷轉化為土

2、壤水而被吸收利用，其有效利用率遠遠高于傳統(tǒng)概念的評價值。本文通過對灌區(qū)灌溉過程、土壤水分補充與消耗過程、地下水位變化過程的年度跟蹤監(jiān)測，揭示灌區(qū)水文地質條件下土壤的水分運移特性、土壤水與地下水之間的定量關系以及大定額灌溉的有效利用系數等，為特殊水文地質條件下大定額灌溉區(qū)灌水有效性的計算評價提供依據，也為山西省汾河灌溉管理局的持續(xù)發(fā)展的提供技術支撐。
　　本文試驗區(qū)選擇清徐縣柳杜村灌溉區(qū)，依據試驗要求、當地地形和水文情況布設3個跟蹤

3、試驗點。試驗以大田試驗為主，室內試驗為輔，大田跟蹤試驗包括地下水位、土壤溫度、分層土壤含水率、降雨量、灌溉量的年度跟蹤監(jiān)測。室內試驗主要進行了土壤理化性質的測定，包括土壤的基本物理性質、養(yǎng)分和污染物等。
　　論文基于灌溉區(qū)實地年度跟蹤監(jiān)測資料和農田水量平衡方程，通過分析各個時期內土壤分層含水率的變化、地下水位的變化、降雨量和灌溉量，量化了大定額灌溉方式下的土壤水分轉化、補充和消耗的過程和灌溉水量的有效性。研究結果表明:
　　

4、(1)灌區(qū)大定額灌水過程完成后，地面以下地下水位以上土壤層含水率得以大量補充，同時地下水為也有了顯著的升高，灌溉水入滲形成了對地下水的補給。
　　(2)在地下水淺埋地區(qū)，根系活動層土壤含水量與地下水之間有著緊密的聯系，觀測發(fā)現根系活動層土壤含水量隨著地下水埋深的變淺而逐漸增大，并得到土壤0-100cm土層儲水量Wh(mm)與地下水埋深Z(cm)的定量關系式為:Wh=-0.0003Z2-0.9516Z+418.54，相關系數R=0.

5、8534。
　　(3)灌區(qū)大定額灌水的有效性是本論文的重點，文中通過對灌溉水有效利用系數的計算來為其提供有力依據。在計算時將有效利用量分兩種情況來計算，第一種是只考慮玉米生育期內的需水量，計算出灌溉水有效利用系數為80.25％;第二種是綜合考慮玉米生育期耗水量和灌水后到播前這一時期地下水位以上土層含水量的變化量，計算出灌溉水有效利用系數為96.7％。由此可以看出灌區(qū)的灌溉水有效利用系數在一個比較高的范圍內，充分說明了大定額灌水在特

6、殊水文地質條件灌區(qū)運用的有效性。
　　(4)本次試驗采用火焰原子吸收分光光度法測定灌區(qū)重金屬鎘(Cd)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、銅(Cu)、鋅(Zn)的含量，還對土壤養(yǎng)分狀況進行了分析。結果表明:長期的污水灌溉導致了汾河灌區(qū)農田土壤中鎘的不同程度的污染，而且鎘污染是造成土壤風險的主要因子;測定的六種重金屬在表層含量較多，六種重金屬在土壤中垂直分布方面大體趨勢是隨土壤深度的增加而減小。
　　(5)灌區(qū)各采樣點表層土