黄土塬面保护区潜在蒸发量时空变化及其与气象、环流因子关系分析

黄土塬面是黄土高原地区主要的农业分布区和人口聚居地,地位十分重要。黄土塬面潜在蒸发量（ET₀）的研究对于区域水循环研究、水土流失防治及农业的可持续发展具有重要意义。基于黄土塬面保护区1960—2017年的气象数据,利用Penman-Monteith模型、小波分析、Mann-Kendall非参数检验等方法研究了黄土塬面保护区ET₀的变化规律及其与气象、环流因子间的关系。结果表明：（1）黄土塬面保护区多年平均ET₀为1173.4 mm,总体呈现增长趋势,增长率为21.1 mm/10 a;其生长季平均ET₀值及增长率均高于非生长季平均ET₀。（2）该区多年平均ET₀空间分布特征表现为东部高西部低,西部甘肃塬区多年平均ET₀远低于东部山西塬区。（3）过去58年来,区域年均、生长季、非生长季ET₀均呈现出增长趋势,但空间差异明显;研究区年均ET₀存在着10年、30年和50年的震荡周期,其中以30年周期为主周期。（4）气温是控制区域ET₀变化的最重要的气象因子,但气温对ET₀的影响具有明显的空间差异,在整个研究区内最低气温影响最显著;而甘肃塬区和陕西塬区的ET₀变化主要受平均气温变化的控制,在山西塬区最高气温的变化是区域ET₀变化的主要控制因子。（5）遥相关分析结果显示太平洋/北美指数（PNA）与北大西洋年代尺度振荡（AMO）对该区域ET₀变化有一定影响,西太平洋海温指数（WPI）的变化影响区域非生长季ET₀变化。     

典型黄土塬区不同植物措施水土保持效应分析

基于黄土高原典型黄土塬区2014-2016年的自然降雨数据及5种植被措施（乔木、灌木、撂荒、人工种草、耕地）下的坡面产流、产沙情况的观测数据,系统分析了不同植被覆盖措施下的黄土坡地水土流失对不同类型侵蚀性降雨的响应机制,结果表明：（1）降水集中于4-10月份,其中引发水土流失的侵蚀性降雨集中于7月、8月。（2）根据最大30分钟降雨强度I₃₀及降雨总量可将侵蚀性降雨分为5种类型,其中小雨量、小雨强类型的降雨是当地发生频率最多的侵蚀性降雨类型;降雨强度最大的Ⅴ雨型降雨侵蚀力最大,降雨量最大的Ⅰ雨型降雨侵蚀力次之,而Ⅱ雨型降雨侵蚀力最低;Ⅴ雨型在观测期内产流产沙量最大。（3）5种植被措施在不同降雨类型下均有明显的水土保持效应,在不同类型降雨下不同植物措施减沙率和减流率变化规律不同。研究结果对于黄土高原地区水土保持及资源可持续利用具有重要的指导意义。     

陇东黄土塬区域城市排水问题的研究

针对陇东黄土塬区域城市排水造成的大面积积水土流失及排水工程严惩破坏的问题,分析了原因并指出应采取一切可行的措施将水截留在塬上并加以资源化利用。对于排水下塬工程应充分考虑高速水流特性,采用有关研究报告中推荐的最佳方法设计。     

甘肃黄土塬典型地区窖水水质分析及健康风险评价

为明确甘肃黄土塬地区窖水水质现状及其潜在的健康风险,以甘肃陇东黄土塬地区某县的16口水窖的水质检测结果为基础,采用水质标识指数法对该县窖水水质进行评价,同时结合水环境健康风险评价模型首次对黄土塬地区窖水中重金属健康风险进行评估。结果表明：该县窖水水质满足地表水Ⅱ类标准,影响水质的主要限制性因子为总磷、总氮和溶解氧的含量;重金属年均致癌风险值在2.319 5×10^-5～3.760 16×10^-5,介于美国环保署和国际辐射防护委员会可接受标准之间,年均非致癌风险值在1.791 71×10^-10～2.54×10^-8,远低于上述标准,表明该地的健康风险主要来自于重金属致癌风险。2种评价方法均显示水窖集雨面优劣顺序依次为水泥地面、砖混地面、土路/打麦场面,窖体材质红胶泥优于混凝土,并对不同类型水窖的用途提出了建议。研究结论可为该县开展水窖集流面及其材质优选以及选择合适的水处理技术提供依据。     

黄土塬区高层建筑钻孔灌注桩承载特性试验

本文针对西安黄土塬区某高层建筑钻孔灌注桩试桩的静载荷试验和应力测试结果,利用数值模拟技术分析了桩的载荷传递特性,结果表明:在该场地的工程地质条件下,此钻孔灌注桩为摩擦桩类型,桩端阻力仅占总荷载的0.40%~1.61%;随着桩端土与桩周土刚度比Eb/Es的增大,桩端传递给土层的荷载增加;随着桩的长径比L/d值的增大,桩端传递给土层的荷载减少。     

CLIGEN非降水要素在黄土塬区的适用性评估

许多基于物理机制的水文和作物模型需要日序列气象数据来驱动,CLIGEN是为WEPP等模型产生气候输入文件的天气发生器,可以产生10个日序列气象变量来满足这种需要,但是其在中国的适用性需要进行评估。研究的目标是利用黄土高原陕西长武1957~2001年的气象数据评估CLIGEN产生非降水要素（最高温度、最低温度、露点温度、太阳辐射和风速）的能力。结果表明,CLIGEN对最高温度和最低温度和露点温度的模拟效果较好,对太阳辐射和极端气候事件的模拟效果较差,对风速的模拟效果最差。相关性检验表明CLIGEN很好地保持了气象要素的季节性,这对模拟农业生产是非常重要的;但是没有保留气象要素逐日的自相关和互相关性,进而导致产生的温度变化不符合连续渐变的规律。     

黄土塬区土地利用变化对硝态氮累积和淋溶的影响

为了分析黄土塬区土地利用变化对土壤中NO₃--N迁移规律的影响,在陕西长武黄土塬区沿东西方向设置6个样地,每个样地内均选择耕地、由耕地转变来的果龄10 a和20 a左右的苹果园(下称耕地、10 a果园和20 a果园)3种土地利用方式采集土壤样品,分析土地利用变化对NO₃--N迁移的影响,并初步评估其对地下水污染的潜在风险. 结果表明:不同土地利用方式下土壤中NO₃--N均出现累积现象,达到累积峰时的土层深度表现为果园＞耕地,NO₃--N最大累积量表现为20 a果园＞10 a果园＞耕地. 耕地、10 a果园和20 a果园土壤w(NO₃--N)平均稳定深度分别为300、400和500 cm,平均稳定值分别为2.4、2.5和2.6 mg/kg. 地下水中ρ(NO₃-)为15.3 mg/L,而3种土地利用方式下土壤中ρ(可移动态NO₃-)分别为14.2、26.2和26.3 mg/L,可见,与耕地相比,果园土壤中NO₃--N淋溶至地下水的风险更大. 但由于土地利用变化导致的土壤水分运动和地下水补给存在差异,各土地利用方式对地下水中NO₃--N的贡献率尚需进一步量化.      

黄土塬地区CO2驱油封存泄漏地下水监测体系研究

针对鄂尔多斯黄土塬地区CO₂驱油封存项目的监测需求,在综合辨识黄土塬地区地下水潜在的CO₂泄漏特征,剖析CO₂泄漏进入地下含水层后的空间运移及时间响应特征的基础上,结合CO₂驱油封存过程,建立了1套面向黄土塬地区CO₂驱油封存CO₂泄漏的全时空立体化地下水监测体系。研究表明:受地形地貌及土壤特点影响,黄土塬地区驱油封存的CO₂具有盖层突破、井筒侧漏、降雨反渗和地表径流补给的多源泄漏特征;CO₂泄漏进入地下含水层后具有纵向快速运移扩散、横向四周缓慢扩散并随地下水向下游运移的空间运移特征和CO₂浓度、电导率等指标上升,pH值下降以及Ca2+、Mg2+离子浓度先上升后下降的时间响应特征。基于上述特征所建立的监测体系可为该区域CO₂驱油封存示范项目的监测提供参考。     

黄土塬区土壤中原油迁移规律研究

油田开发过程中不可避免有少量原油洒落井场,原油进入土壤会引发不同程度的污染和危害。通过对不同年代开发的油井井场土壤剖面进行取样分析,研究了原油在以黄绵土为主要形态的井场土壤中的迁移规律和分布特征,为该地区土壤环境治理提供科学依据。