水资源可持续利用与节水成果汇编
水资源可持续利用与节水成果汇编
内蒙古农业大学是一所以农林为主,以草原畜牧业
为特色,具有农、工、理、经、管、文、法、艺等8个学科
门类的多科性大学,具备培养高职高专、学士、硕士及博士
的完整高等教育体系。2001年成为国家西部大开发“一省一
校”重点支持建设的大学,2012年成为国家林业局(现国家
林业和草原局)和自治区人民政府“省部共建”高校,201
3年进入国家“中西部高等教育振兴计划”支持院校行列。
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项目主要内容:1.运用单孔与多孔s-lnt直线图解
、遗传算法等最新方法联合进行了含水层系统参数的推求,
结果精度高,较以往方法有所创新。2.采用综合衰减系数法
和图标法对各类水源的污染状况进行了分析评价;应用综合
污染因子指数法和等效数值法,对各地表水、地下水、煤矿
疏干水、城市污水等多水源的水环境状况进行了评价和预测
,拓展了水环境联合评价范围。3.应用水均衡法与有限元模
拟方法,在考虑补排量动态变化后,对研究区地表水资源、
地下水资源及其转化资源进行了动态模拟评价。4.提出水文
变量周期性分析与水文频率计算、水文风险分析的新方法、
地表水资源还原计算的系统理论。5.应用GPR获取含水层参
数,探讨了渗透系数的空间变异性及其对地下水数值模拟的
影响、含水介质各向异性对渗透系数空司变异性统计的影响
等。将研究区水文地质实体剖分为20000个单元,首次将大
区域潜水、承压水含水层作为个统的耦合系统,应用地下水
流数值模拟与随机模拟理论,借用多尺度有限单元法,并采
用GMS4.0软件中的MODFLOW模块对各水文地质实体进行了识
别、检验与模拟预报,减少了人为误差,同时论证了地下水
水源地的可开采量。6.以灌溉试验、用水投电效益、实地调
查为基础评价了区域水资源开发利用现状及其变化趋势。7
.分2005年、2010年、2020年三个水平年,应用多种方法联
合对研究区供需水量进行了预测,方法合理,结果精度高。
8.应用宏观经济与大系统多层次多目标分解协调模型对研究
区多水源、多用户进行了优化配置。表明在有效利用疏干水
、修建水库开发地表水和加大污水处理回用力度的条件下,
研究区内水资源量能够满足区域社会经济发展和生态环境建
设的要求。课题成果为霍林郭勒地区水资源开发利用、生态
治理与环境保护、国民经济可持续发展提供了科学依据,优
化配置出1000万kW电厂、煤炭工业、一般工业、农林牧业与
生态环境建设至2020年的用水量;合理配置了大量未被利用
的煤矿疏干水量和中水量,调节了地下水资源的开采布局,
减少了水资源浪费量,降低扩大开采和排污的经费支出。丰
富了水资源系统理论、技术与方法,对于分析寒早区地表水
、地下水、大气水和土壤水之间的转化关系,解决工业、城
镇生活、农牧业缺水和水土环境恶化,保证经济、环境和水
资源协调持续发展都具有重要的意义。伴随课题发表论文9
篇,其中,SCI、ISTP收录3篇,EI收录4篇,国内核心期刊
收录2篇。2004年以来,成果和技术已被11家企事业单位采
用,经济效益达12004.5万元,推广潜力巨大。
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在研究冻结滞水形成机制[49662009]过程中,发现
冻结滞水是生态环境的水因子重要组成部分,具有维持生态
平衡或失调的效应。相关论文发表后,获得国内外专家的认
可和支持,从而确定了本项研究方向。主要研究三北地区不
同生态环境冻结滞水的冻、融水量,滞留时间等动态变化规
律;冻结滞水独特的倒置富水性,与生态环境各因子,及与
树木休眠期水分代谢的相关性;林区流域内水均衡计算,确
定林区湿地和森林生态环境发展趋势。研究成果突破了传统
理念,开拓了交叉研究新领域。揭示了“冻土”是冻结滞水
的含水层,“冻土”的灾害是由冻结滞水的冻融物理变态作
用结果的真谛;确定了冻结滞水是维持树木越冬期水分代谢
均衡、森林生态环境可持续发展和树木生存繁衍能力不可缺
少的水资源。最佳冻结滞水平均含水量为20~40%。将冻结
滞水的概念、理论技术切入森林生态学科。进一步拓宽了水
文地质学与生态、生理学科交叉研究领域,对破解树木越冬
期间水分代谢量及代谢机理的新问题,具有重要学术价值,
促使学科发展,具有理论和实践意义。先后发表论文13篇学
术论文,共有16人次参加在国内和香港召开的国内、国际学
术研讨会。
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针对绿洲生态环境的现状,从荒漠化防治与生态环
境建设的角度出发,开展了生态环境退化机制与评价以及综
合整治对策、节水高效农林牧适用技术、天然植被保护更新
与繁育技术、荒漠草场“小生物圈”发展模式等方面的研究
。引进高效节水、耕作、牧畜饲养植被保护与更新等方面的
新技术,建立试验示范基地;建立保护荒漠草场和合理利用
水资源的生态经济型示范户;研究提出2项荒植物繁育技术
;引进牧草、棉花、蔬菜等新品种,建立天然植被保护更新
示范区,提出“小生物圈”建设模式,总结出一整套实用技
术,为绿洲水资源合理利用提供了新思路。这些技术对我国
广大半干旱、半湿润地区的生态环境恢复与建设,促进生态
-环境-经济-社会的协调发展具有重要指导意义。已达到国
际先进水平。该项研究成果,不仅对我国荒漠化地区生态环
境改善具有重要意义,帮助广大农牧民提高收入,而且可推
广应用到我国广大半干旱、半湿润地区的生态环境建设。
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该项研究于1996年获国家自然科学基金资助,批准
号49662009。笔者在长期从事治理、土壤盐渍化防治及冻结
土危害防治等教学科研过程中发现。三北地区沙化是生态水
奇缺所致,土壤冻结过程中,固态水急聚增加是冻土和盐渍
化危害的根本原因。1984年定名“冻结滞水”,1994年确定
为植物生态水资源之五。目的在于确定冻结滞水形成机制理
论,倒置富水性,季节冻土层内固态水,比冻结前增加20-
30%,为富水带。下部为贫水带,比冻结前减少30-80%,再
下部为水分输送带;冻结滞水是植物越冬和春季萌发繁衍不
可缺少的生态水资源。冻结滞水为生态水资源,在国内外首
次发现,定名和系统研究,技术成果达到国际领先水平。应
用辩证唯物的观点、方法,将水文地质、冻土的理论、技术
融合于治沙林业等学科,突破传统观念,获得崭新的概念理
论。为相关学科增添崭新内容,开辟地学切生物学途径,拓
宽研究领域,必将促进水文地质学和交叉学科,早日跨入世
界行进行列。
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研究成果:脱苦杏仁、苦杏仁油、苦杏仁甙、活性
炭等系列产品。脱苦杏仁色泽好、味香、质脆、保持了杏仁
原有风味,苦仁杏甙含量从3.67%,降低到0.13%,脱去率达
96%,脱苦所需时间短(1-2天),去毒效果显著,苦杏仁甙
残存量符合国家食品卫生法标准;溶剂法提取的苦杏仁甙和
苦杏仁油,工艺简单易行,安全可靠,成本低,提取率高,
产品质量好,提出的杏仁油为淡黄色透明液体,无异味,出
油率40%以上,苦杏仁甙为白色晶体,纯度达97%以上,出甙
率3%;杏核皮采用气化活化法制成的活性炭,其成本低,脱
色力强,产率高(76%),产品质量达到国家一级标准。
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内蒙古在地理位置、地史、地形、气候、土壤和植
物区系上具有特殊地位与意义。许多欧洲和亚洲植物种类及
区系成分在内蒙古都有交叉分布。这些复杂的因素必然影响
到专性寄生的锈菌。因此,摸清内蒙古的锈菌种类及其区系
特点,在学术上和经济上均有一定意义。课题组通过对150
0号标本的鉴定,得到内蒙古锈菌共计14属137种。其中中国
新记录种9个,内蒙古新记录属4个,内蒙古新记录种49个(
含2个变种)。这些锈菌寄生在32个科115属240种植物上。
上述工作对内蒙古和中国真菌的编目与资源管理,对研究欧
亚锈菌的发生和演化规律,对内蒙古和周边地区的生态建设
与植物病虫害管理提供了科学依据。
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小沙湾水源工程沉沙斗槽模型试验是用模型试验手
段验证和确定设计中难以确定的参数和结构形式,小沙湾水
源工程是向准格尔矿区、电厂供水的重要工程,模型试验对
正确设计斗槽取水工程,避免工程损失,保证正常供水有重
要意义。试验包括清水和浑水试验两部分。在清水试验阶段
,除对原设计斗槽型式进行了全面的试验处,还针对第一方
案存在的问题,又进行了第二、三直至第七方案的试验,最
终选定第七方案为设计采用方案;浑水试验是在第七方案上
进行的,主要试验了不同流量和不同含沙量条件下不同时段
内斗槽中泥沙的淤积状况。试验成果揭示了原设计时未料及
的水力现象,为修正设计提供了科学依据。
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内容简介:该成果针对该区水文水资源水环境领域
中实际问题,用学科前沿理论研制出各类多种管理模型。它
覆盖面大,科学性、系统性强,便于用户单独选用或套结选
用以解决大系统复杂问题。它有机地利用水文学、随机水文
学、时间序列模型、系统辨识与模拟理论、地质统计学、地
下水水力学、溶质运移理论、数学规划、模糊数学、模拟技
术等水科学领域中的最先进的理论,研究了地表经济、地下
水径流,水环境污染的生成机理,时空公布特性、外推预报
方法,进而用数学规划,模拟技术建立了各类多种管理模型
。为快速有效的求解这些模型,采用了该领域中的最新成果
和先进的计算方法,应用了大型稀疏矩阵的压缩格式及输出
数据的动态存储方法,按结构模块设计原理研制出适用性、
容错性强的程序包。该管理系统可用于区域水利规划设计、
水利经济分析、流域水文系统模拟、地下水资源评价与管理
、水资源优化高度、水环境污染防治与监探,各种自然灾害
的分析预测,水盐动态模拟、水文水资源水环境数据整编等
诸多方面。大大的推进了水文水资源水环境领域的决策科学
化,管理现代化的进程,较明显的提高了该区水利战线使用
计算机的能力和水平,保证了计算机的精度及效率。该成果
1997年获内蒙古自治区科技进步一等奖。
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依据野外观测和室内模拟实验研究资料分析冻结滞
水对西北地区生态环境建设的效应,冻结滞水是指冬季冻结
作用在包气带冻土层内形成的固态地下水,具有形成机制独
特、富水性倒置和独立的水盐动态特征,对生态环境建设产
生双重效应。冻结滞水量化冻结前土壤含水量一般增加8%~
25%,最高可达39.51%,冻胀区可达300%。在三北地区冻结
滞水是天然和人工树木等植被越冬、春季繁衍期间水分代谢
均衡的主要水资源,甚至是唯一水资源,是三北地区生态环
境建设成败的主导因素之一。当冻结滞水量平均<5%时,天
然林和人工林等植被衰亡,可加速荒漠化,当冻结滞水量达
过饱和状态时,则易形成沼泽化、盐渍化等不良地质现象,
导致生态环境恶化。控制冻结滞水量对西北地区建设林业工
程、优化生态环境和可持续发展至关重要。
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用地质统计学(GS)条件模拟(CS)理论对非冻土
水盐监测系统进行两种尺度时空变异模拟,与OK法比较CS的
Cv接近实验值并较好重现水盐波动特性优点突出,但模拟值
不如OK估计平均接近实验值,两种方法应根据不同目标结合
使用;对非饱和带冻土的冻融过程定位观测发现;冻层形成
具有GS的结构特征,首次用GS的CS理论对冻土水盐时空变异
规律揭示,回避传统数值解法求参的复杂,简化了冻季外业
采样,为冻土特性时空变异研究提供了新途径,将国外数学
地质领域新兴的GS和CS在我国水利学科作了较系统的引进、
开发和一定的创瓣。还用Co-Kriging方法估计盐溶质及其离
子品位空间变异性获得较好的效果。使学科中盐分时空变异
研究薄弱之处得到加强,为稳健统计学应用作了准备。
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针对中国湖泊富营养化这一重大生态环境问题,在
乌梁素海设立试验研究基地,运用多项生态工程技术进行较
大规模多学科综合性生态恢复学的应用研究与科学实践。经
过多年研究建立了中国草型湖泊富营养化适度控制的技术体
系,为中国草型湖泊生态治理提供了一项“以机械化方式收
割大型水生植物,转移氮、磷营养盐,削弱湖泊内源性营养
物负荷的积累效应及释放速率”的实用技术;建立了草型湖
泊总磷控制模型、总氮控制模型及湖泊富营养化模糊神经网
络专家评价系统,形成了一项符合中国国情的可使湖泊生态
治理与资源开发利用和谐统一的技术模式,解决了中国草型
湖泊生态治理的核心问题与关键技术,为中国草型湖泊生态
治理提供了宝贵的借鉴。该项目在高蛋白水草饲料开发、渔
业和水禽养殖方面创造了显著经济、社会效益。
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简要技术说明:该课题为内蒙古自治区重点科技攻
关课题“寒旱区典型生态系统水量转化机理与水资源管理决
策研究”的一个子课题,该课题分山区(霍林郭勒地区)、
平原区(西辽河平原)、山区-丘陵-平原-沙漠耦合区(
扎鲁特旗)、丘陵-沙漠-平原耦合区(达拉特旗)、低缓
丘陵山区(太仆寺旗)五个典型生态系统进行了系统研究。
本报告为山区-丘陵-平原-沙漠耦合生态系统研究部分。
该课题以扎鲁特旗为研究区,进行了地下水位统测、地表水
和地下水水质测试、地表水流量动态测量、水资源开发利用
调查和评价、地质与水文地质调查试验、非饱和带岩性断面
调查及其物理化学特性参数的试验分析以及研究区工农牧业
经济分析等工作,通过统计模拟分析对扎鲁特旗地区水资源
系统进行了动态模拟评价,并提出了可持续开发利用方案,
同时基于生态经济理念建立了水资源合理配置模型,确定了
不同规划水平年水资源合理配置方案。其主要内容及技术指
标如下:1.对扎鲁特旗水文气象条件、地质与水文地质条件
、水环境与生态环境状况、社会经济现状进行了详细的调查
与周密的试验测试。为准确测定扎鲁特旗平原区水文地质参
数,采用高密度电阻率法,经反演计算求得含水层厚度、空
间分布特征及部分水文地质参数;运用核磁共振找水系统(
NUMIS),在平原区进行了核磁共振测试试验;钻探地质水
文地质孔、观测孔进行非稳定流抽水试验与地质地层测试试
验;选择民用井进行单孔抽水群孔观测的抽水试验;再根据
收集到的前人水文地质孔资料,采用数学模拟方法,确定出
扎鲁特旗水文地质参数。2.巧妙地将地质统计学引入到水文
领域,利用少数雨量站的年降水量资料,建立起霍林河、乌
力吉木仁河两流域年降水量的结构函数,进而应用多时段泛
克立格空间估计理论实现了不同大小流域平均年降水量的分
析计算,克服了泰森多边形法、算术平均法、距离反比法的
弊病。3.有效地应用国际最新PTFs函数的理论与技术方法,
建立了历年流域径流系数、径流量与降水量、流域面积、流
域形心点坐标及其高程间的PTFs函数;对比分析了区域基径
比的空间分布特征,并结合流域不同空间点处的河川基流量
测定值,模拟确立了不同大小流域基径比与基流量;建立了
山丘区降水入渗系数与降水量的非线性函数关系,从而实现
了山丘区降水入渗补给资源量的动态分析计算;在此基础上
,密切结合全国水资源综合评价技术标准,应用水均衡动态
模拟法与地下水流数值模拟技术,对扎鲁特旗境内的霍林河
流域、乌力吉木仁河流域大气降水资源、地表水资源、地下
水资源及其转化资源进行了科学系统的动态模拟评价。提出
了水文变量周期性分析与水文频率计算、水文风险分析的新
方法、地表水资源还原计算的系统理论。扎鲁特旗1956~2
004年多年平均水资源总量为71419.5万m^3。其中,地表水
资源量为44364.0万m^3,占水资源总量的62.12﹪;地下水资
源量为49672.7万m^3,占水资源总量的66.46﹪;重复资源量
为20412.6万m^3,占水资源总量的28.58﹪。其中,霍林河流
域24963.3万m^3,占水资源总量的34.95﹪;乌力吉木仁河流
域46456.2万m^3,占水资源总量的65.05﹪。六个地下水富水
区地下水资源总量为3065.7万m^3。4.在考虑生态环境最小
需水量以及汛期不能利用的洪水量后,通过确定霍林河流域
与乌力吉木仁河流域地表水资源可利用率计算出两流域不同
大小流域地表水资源可利用量。然而地表水资源的开发利用
离不开流域地形地貌与植被条件、河道径流与泥沙特点、技
术经济条件与水文气象条件等,也正是由于有了计算不同大
小流域地表水资源量的PTFs函数、计算不同大小流域平均年
降水量的多时段泛克立格法,才实现了不同位置水利工程兴
利调节的计算,从而得以进一步校验地表水资源可利用量以
及计算不同保证率下的地表水可供水量。扎鲁特旗1956~2
004年多年平均水资源可利用总量为43027.2万m^3。其中,
地表水可利用量为20931.3万m^3,占水资源可利用总量的4
8.65﹪;地下水可开采量为22980.0万m^3,占水资源可利用
总量的53.41﹪;重复可利用资源量为884.1万m^3,占水资源
可利用总量的2.06﹪。5.将扎鲁特旗乌力吉木仁河以北的山
前丘陵平原区约2900km^2的地区作为模拟计算区。将区内的
潜水含水层概化为相对均匀分布的38条剖面,通过高密度电
法测量剖面电阻率值,并进行反演分析,求得差异反演区内
地层的空间分布,同时结合钻孔实验资料及同期核磁共振数
据,得到最终GMS数值模拟的较准确的含水层空间分布模型
,确定出区域含水层厚度的空间结构特征,对区域地下水系
统进行了识别分析。在此基础上,巧妙地应用了地下水流模
拟理论,并采用GMS6.0软件中的MODFLOW模块对扎鲁特旗丘
陵平原区含水层系统进行了识别、检验与模拟预报,确定模
拟计算区含水层水文地质参数,得到的模拟结果不仅在模型
不同阶段进行了检验,还将其与水均衡模拟法的结果进行对
比,达到了运用不同方法综合校验模型准确性的目的。同时
也说明了扎鲁特旗各地下水水源地的地下水可开采量计算的
准确可靠,可用于指导生产实践。6.进行了全面的水环境分
析试验,并应用多种方法评价了扎鲁特旗各地表水源、地下
水源、城市污水水源的水环境状况,论述了水环境状况与水
污染程度的变化趋势,并对水环境的发展态势进行了预测。
7.联合应用灌溉试验与用水投电、投油效益测试成果,结合
实地调查,全面分析评价了区域水资源开发利用现状、供用
耗排关系及其变化趋势,方法较以往指标法更合理,从而拓
展了该领域的技术理论与方法。分析表明,2004年扎鲁特旗
各行业总用水量为14668.73万m^3,其中地表水为2866.99万
m^3,地下水为11782.60万m^3。2005年各行业总用水量为1
4410.13万m^3,其中地表水为2393.23万m^3,地下水为119
92.50万m^3。当前本区地下水可开采资源量尚有盈余。8.在
充分考虑生态环境友好以及区域节水潜力与技术经济、社会
经济发展状况的条件下,分2010年、2015年、2020年三个水
平年对扎鲁特旗供需水量进行了预测分析;三个水平年总需
水量分别为28521.20万m^3、35170.02万m^3、38226.49万m
^3。在大力修建水利工程开发扎鲁特旗境内地表水、地下水
资源的前提下,2010年、2015年、2020年97﹪保证率下规划
水库工程可供水量分别为8945.00万m^3、9675.00万m^3、1
2175.00万m^3。9.基于生态经济的理念,以保护生态环境、
保护水资源、改善和控制水环境为前提,综合考虑生态、经
济与水资源开发三者间的协调,统筹考虑地表水、地下水、
矿山疏干水、跨流域调水以及再生水与用水部门间的作用关
系,应用大系统多目标多层次分解协调模型确立了不同水平
年扎鲁特旗不同水源、不同用水部门水资源的合理配置方案
,丰富完善了水资源在多水源多用户联合合理配置方面的理
论与技术,结果符合地方实际,可用于指导生产实践和向其
他地区推广应用。应用前景:1.扎鲁特旗已在近期工农牧业
生产实际中和今后全旗的中、长期国民经济发展决策中应用
和引用了这些成果,为扎鲁特旗及其周边地区水资源开发利
用、生态治理与环境保护、国民经济可持续发展提供科学依
据。2.该报告已合理配置了扎鲁特旗主要电厂、煤炭工业及
其他主要工业项目、农林牧业与生态环境建设项目至2020年
的用水量,这对于提高扎鲁特旗经济效益以及拉动周边地区
的经济发展都具有重要的指导作用。3.应用扎鲁特旗境内已
建或拟建水库和小型引提水工程规划这一成果,可以有效合
理地解决工农牧业与生态环境建设的用水要求,缓解因经济
快速发展带来的开采地下水的压力,对保护生态环境具有重
要意义。4.随着煤矿开采面积的增大,煤矿生产疏干排水量
随之增加,疏干水水质符合一般工业与电力工业用水要求,
但目前这部分水量未予利用。为了减少水资源浪费,提高水
资源重复利用率,应立即将疏干水以及污水处理后的再生水
加以利用,做到排供结合,水资源配置中有效合理分配了这
部分水量,减少了水资源扩大开采的经费支出,有效地利用
了无益的废水资源,经济效益明显提高。5.通过应用报告中
各规划水平年水资源合理配置结果,可使地区经济结构布局
更趋合理,防止了盲目投资,减少了损失,提高了经济效益
。6.建立健全地下水水位、水质长观网,特别是扩建开采规
模的水源地地区,要密切关注地下水水位变化趋势,准确掌
握地下水水质变化情况。发现污染问题及其环境问题要彻查
污染源、污染原因和环境生态影响机理,并及时解决。7.实
现水资源统一管理、统筹规划、科学管理,实施地下水、地
表水联合调度方案,依法治水,合理利用,实现各项水资源
的合理利用。
技术详情
本项目围绕我国在水资源高效开发利用领域多学科
交叉研究能力提升的重大学科需求,以及服务于我国实行最
严格水资源管理制度、“一带一路”等国家重大发展战略的
实践需求,以北方大型井工和露井联采煤矿矿井水高效利用
为目标,按照“基础研究-技术研发-集成示范”的总体思路
,以原型观测、机理分析、数值模拟、信息融合、技术创新
为支撑,系统阐明了采动采空条件下煤矿覆岩应力-裂隙-渗
流三场耦合作用机理;研发了原位无损式矿区地层结构变异
实时监测技术;辨明了采煤驱动下地下水动力场化学场的演
变规律;基于定量遥感技术研究了矿区地貌-土壤-植被动态
变化规律和不同采煤模式下矿区地表演变机理与环境生态效
应;研发了采动采空条件下流域水循环模拟技术,系统揭示了
大型煤矿采煤驱动下地下-地表水文耦合演化机理与地质-环
境-生态协同效应。本项目发表高水平论文25篇,其中中科院
一区TOP论文6篇,出版专著1部;申请发明专利3项、授权实用
新型专利1项,登记软件著作权1件;培养研究生20名、1人入
选国家高层次人才特殊支持计划领军人才、3人入选自治区
“草原英才”、2人获得自治区杰出青年基金。研究成果为
我国北方大型煤炭基地矿井水资源高效利用、绿色矿山建设
提供了理论和技术支撑。
技术详情
本课题来源于内蒙古科技计划项目,旨在研究内蒙
古河套灌区咸淡水轮灌模式及环境调控。在淡水资源匮乏,
开发利用微咸水的大背景下,当前内蒙河套地区急待要解决
的问题是在节水改造和开发利用微咸水后如何保证灌区环境
不恶化、水—土环境能良性循环。因此,探索一种适合于内
蒙河套灌区的微咸水与淡水联合运用的灌水模式(这种灌水
模式在长期使用条件下既达到了节水灌溉目的,又能使作物
根区和灌区范围内不积盐、不破坏水—土生态环境)及研究
长期微咸水灌溉的环境效应预测,对于维持河套灌区工农业
生产的良性发展及咸水资源的可持续利用具有重要的现实意
义。本课题在田间试验的基础上,构建水盐运动耦合模型,利
用检验后的耦合模型进行不同方案的咸淡轮灌模式数值模拟
,得出对区域环境影响最小的咸淡水轮灌方案。运用检验后
的耦合模型进行最优咸淡轮灌方案下的长期微咸水灌溉的区
域环境效应预测评估,进行连续的区域土壤、地下水环境跟
踪监测。本课题的创新性是采用田间试验与数值模拟相结合
的手段研究内蒙河套灌区主要经济作物枸杞的咸淡水灌溉模
式及环境效应。开发利用咸水,不仅能减轻黄河水资源的供
水压力,更重要的是,通过对地下咸水的开采,降低了地下水
位,有利于防止或减轻土壤盐渍化。同时地下咸水的开采腾
空了地下库容,得以承接降水和其它地表水的补给,补给的淡
水或较淡的水把土壤盐分淋洗驱逐到深层并通过田间排水系
统排出区外,使咸水层逐渐淡化,因此,开发利用微咸水资源
是本区水资源持续利用的重要方面,对区域环境影响最小的
内蒙古河套灌区主要种植作物咸淡水轮灌模式具有广阔的推
广应用前景。
技术详情
该项目是由内蒙古“十五”期间水利重点科研项目
及部分国家自然科学基金联合资助在我国率先开展的大型灌
区节水灌溉工程改造的前瞻性预测研究。该项目针对干旱气
候、有盐渍化威胁的大型灌区,以新兴科学与技术的创新探
索为基础,在引黄水量减少40亿m^3条件下,利用典型区常
规观测资料,并结合田间试验与监测,在我国对大型灌区节
水改造对农田水环境的影响率先进行了较系统的研究:以新
兴人工神经网络方法并结合其它传统方法对农田地下水文(
水位、水质)及农田土壤水盐变化进行了系统预测与评估;
利用SWAP模型模拟和田间土壤水动力学试验对田间灌溉水利
用的有效性进行了评估;将人工神经Kriging和人工神经Co
-Kriging模型应用于大尺度区域规则采样的水盐动态监测与
灌溉水量的关系评价。由于以上两个层次结合得比较好,使
应用基础研究紧密服务应用研究防止了两个层面的脱节,研
究有成果较好的学术深度和鲜明特色,形成了对干旱区大型
灌区的新概念和新认识,并为指导今后大型灌区工程改造与
监测技术体系的科学结构初步形成了理论与技术配套的科学
技术成果及相应的软件包和典型案例。对目前河套灌区水权
转换试点中正准备建设的约45多万亩的6个试验区的管理与
监测研究新任务,提供了新监测规程和及时的示范指导。对
于指导国民经济建设、社会可持续发展的宏观管理提供了重
要的决策支持,也可供我国北方类似的大型灌区的节水改造
参考,具有广泛的推广应用前景。