節(jié)水改造后鹽漬化灌區(qū)農(nóng)田水鹽環(huán)境變化與預(yù)測研究.pdf

1、針對我國大型灌區(qū)普遍存在的問題：灌區(qū)可利用水量減少；有效灌溉面積比率低；土壤鹽漬化嚴重（北方）；工程老化失修，灌溉水利用效率較低。自1998年以來，國家啟動了大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程，然而在節(jié)水改造改措施善了灌區(qū)灌溉條件，提高了灌區(qū)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的同時，灌區(qū)內(nèi)農(nóng)田水文循環(huán)規(guī)律也隨之被改變，對于北方灌區(qū)，渠道襯砌、井區(qū)結(jié)合和田間節(jié)水技術(shù)的改進也將打破原有的農(nóng)田水鹽動態(tài)平衡，使區(qū)域農(nóng)田水鹽平衡和農(nóng)田水環(huán)境發(fā)生相應(yīng)變化，這些變化將對灌

2、區(qū)水鹽環(huán)境進而對灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生怎樣的影響，成為人們關(guān)注的焦點。針對以上問題本文以北方大型灌區(qū)節(jié)水改造工程實施為背景，以地處北方干旱寒冷地區(qū)的內(nèi)蒙古河套灌區(qū)為研究對象，分別從灌區(qū)地下水化學、土壤鹽漬剖面類型及分布特征、地下水埋深和土壤水鹽與地下水關(guān)系四個方面來論述節(jié)水改造給灌區(qū)帶來的影響。
　?。?）通過對內(nèi)蒙古河套灌區(qū)上中下游地下水進行系統(tǒng)取樣分析，綜合運用描述性統(tǒng)計、相關(guān)性分析、離子比例系數(shù)和圖解法（將H.И.托爾斯基漢方格圖

3、解法、Piper三角圖示法和多矩形圖解法（MRD）應(yīng)用于內(nèi)蒙古河套灌區(qū)），全面系統(tǒng)地研究節(jié)水改造前后內(nèi)蒙古河套灌區(qū)地下水水化學的時空變異特征與演變規(guī)律。揭示了風化溶濾、蒸發(fā)濃縮和陽離子交換是控制內(nèi)蒙古河套灌區(qū)地下水質(zhì)演變的主要水文化學過程。得出了與節(jié)水改造前相比，節(jié)水改造后HCO3-在河套灌區(qū)地下水中絕對含量由在陰離子中最小變?yōu)樽畲?，成為地下水的主要陰離子；節(jié)水改造后HCO3-濃度有所增加，CL-和Na+的濃度有所減少，灌區(qū)地下水向著淡

4、化，對作物危害減小的方向轉(zhuǎn)變；節(jié)水改造后HCO3-在陰離子占主導地位的化學類型多于節(jié)水改造前的。
　　運用7種國內(nèi)外常用的灌溉水質(zhì)評價方法評價了節(jié)水改造前后內(nèi)蒙古河套灌區(qū)地下水水質(zhì)，分析了地下水水質(zhì)的變化趨勢。指出地下水質(zhì)有逐年淡化的趨勢。
　　建立了基于Bayes判別分析法的地下水化學類型分類模型，為河套灌區(qū)地下水水化學類型評判與分類提供了新的數(shù)量化和定量化途徑。
　?。?）以GIS技術(shù)為支撐，綜合運用地質(zhì)統(tǒng)計學，聚

5、類分析、描述性統(tǒng)計和表聚系數(shù)，系統(tǒng)研究并總結(jié)了節(jié)水改造前后內(nèi)蒙古河套灌區(qū)上中下游不同鹽分剖面類型土壤電導率在水平方向和垂直方向的分布特征和規(guī)律，應(yīng)用該規(guī)律對各類鹽漬剖面的空間分布進行探討，揭示節(jié)水改造前后不同鹽分剖面類型土壤電導率分布特征差異和各類鹽漬剖面的空間分布差異。得出了節(jié)水改造前后灌區(qū)上游、中游和下游土壤鹽分剖面均可分為均布型和表聚型2類。根據(jù)不同土層的相似性，上游和中游區(qū)0～100cm的采樣層可分為0～20cm和20～100c

6、m兩個層次，下游區(qū)可分為0～40cm和40～100cm兩個層次。通過對比上中下游三個研究區(qū)節(jié)水改造前后的鹽分剖面類型分布，得出節(jié)水改造措施的實施，使得研究區(qū)鹽分剖面類型向均布型發(fā)展，且整體上土壤鹽分有所降低。
　?。?）運用隨機理論，建立了基于加權(quán)馬爾科夫鏈的地下水埋深預(yù)測模型，并將模糊集理論中的隸屬度和級別特征值引入到模型的建立中來，實現(xiàn)了對灌區(qū)地下水埋深具體值的預(yù)測，增強了馬爾科夫鏈模型的預(yù)測功能。應(yīng)用遍歷定理，預(yù)測內(nèi)蒙古河套

7、灌區(qū)上中下游在未來時段內(nèi)地下水埋深所處區(qū)間值。得出了中游區(qū)的地下水埋深更多的時候處于[2.380，2.742)區(qū)間，下游區(qū)的地下水埋深更多的時候處于[2.218，2.506)區(qū)間，這兩個區(qū)間的數(shù)值都低于內(nèi)蒙古河套灌區(qū)的臨界地下水埋深2.0m，在未來的時間河套灌區(qū)中下游的鹽漬化有望進一步減輕。而上游區(qū)的地下水埋深更多的時候處于[1.227，1.727)區(qū)間，此區(qū)間的數(shù)值高于內(nèi)蒙古河套灌區(qū)的臨界地下水埋深2.0m，在未來的時間河套灌區(qū)上游是

8、控制地下水埋深的重點區(qū)域。
　?。?）以內(nèi)蒙古河套灌區(qū)中游臨河區(qū)為例，探討節(jié)水改造后灌區(qū)土壤水鹽與地下水的內(nèi)在聯(lián)系，分析地下水礦化度年內(nèi)變化規(guī)律，揭示出不同埋深水平條件下地下水對土壤含水率的影響以及相同礦化度條件下地下水埋深與土壤含鹽量的相關(guān)關(guān)系。得出了地下水作用對灌區(qū)0～100cm深度土壤體積含水率都有影響，并且對60～100cm深度土壤含水率的影響尤為突出；隨著地下水埋深水平的變化（淺→中→深），0～100cm各層土壤體積含水