洛惠渠灌区水盐示踪及灌区健康评价

摘要

洛惠渠灌区是民国年间水利专家李仪祉主持规划修建的“关中八惠”之一，是关中地区重要的粮食生产基地。近年来，随着灌溉面积不断增加，运行年久，灌区灌排设施老化破损，出现了渠道排水不畅、土壤次生盐渍化、地下水位上升、生态环境恶化等问题。论文结合中日合作项目，通过资料收集、现场调查、定点观测、室内分析及数值分析等方法，合稳定同位素、离子毫克当量法等方法，对灌区水盐运动和健康评价进行研究。论文主要结论如下：
　　（1）利用同位素示踪搜术，分析了灌区地下水的补给特征。灌区代表井点在线自记仪记录显示，埋深小于3m的地下水位变化明显，规律差异大。同位素示踪分析结果表明地下水补绘源在夏季以降水和灌溉水为主，冬季以灌溉水为主；影响补给的主要因素是地下水埋深，小于3米的井点夏季以降水补给为主，冬季以灌溉水补给为主；抽水导致埋深加深，加速补给，同位素值多为极值。
　　（2）利用毫克当量百分比法，分析了有害盐分在剖面的运移规律。单独以土壤总含盐量(EC)为评价参数，并不能反应各离子在剖面的分布特征。毫克当量百分比法能清楚显示离子在剖面的聚集、运移规律。井水、不同深度土壤、盐霜三者离子毫克当量百分比明显不同，并推算大于1.0-1.4m临界埋深时盐湖土壤离子毫克当量百分比将发生显著变化。
　　（3）利用在线自记数据，分析盐湖水位、电导率、降水三者之间变化规律。盐湖专用102＃井在线自记数据显示在降水量大的6月25日到9月lO日之间，降雨后地下水埋深变化明显，作用时间短；埋深下降则电导率上升，汛期电导率上升与埋深同时突变，但下降缓慢；非汛期电导率上升滞后与埋深变化。
　　（4）利用稳定碳同位素技术，分析灌区耐盐植物生境胁迫。盐潮耐盐芦苇单株δ(13)C值从下到上变化规律基本呈U型。盐胁迫导致芦苇矮小，矮小芦苇易被盐湖水间歇性淹没，间歇性水淹胁迫导致植物δ(13)C值偏负，偏负幅度大于盐胁迫导致的偏正幅度，水淹胁迫破坏光合作用，导致植物更加矮小，生境恶性循环。磷安理工大学颀士学链论文
　　（5）利用层次分析法，结合模糊评价法对灌区健康进行评价。灌区健康评价兼顾其双重属性（自然属性、社会属性），并从大尺度评价灌区生态安全。洛惠渠灌区健康综合指数是0.62分，属于二级健康状况良，但其值很低，刚脱离三级健康状况中。其中指标“水源保证”即是权重最大的指标，也是健康隶属度低的指标。

目录

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.2.1 灌区农业地位

1.2.2 盐碱化危害严重

1.2.3 耕地资源与粮食安全

1.2.4 灌区生态平衡

1.3 国内外研究进展

1.3.1 稳定同位素研究

1.3.2 土壤微观水盐运动研究

1.3.3 灌区健康研究

1.3.4 洛惠渠灌区研究进展

1.3.5 研究不足与展望

1.4 研究内容与技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

2 灌区概况

2.1 灌区概述

2.2 自然条件

2.2.1 地质地貌

2.2.2 土壤类别

2.2.3 气象条件

2.2.4 植被

2.2.5 水资源

2.2.6 灌溉系统

2.3 人口与经济

2.3.1 作物种植面积

2.3.2 作物种植结构

2.3.3 作物产量发展

3 地下水补给同位素示踪

3.1 灌区地下水

3.1.1 地下水位与埋深

3.1.2 地下水埋深变化

3.2 灌区同位素特征

3.2.1 同位素监测

3.2.2 大气降水同位素特征

3.2.3 灌溉水同位素特征

3.2.4 灌区地下水同位素特征

3.3 地下水补给示踪

3.3.1 示踪原理

3.3.2 夏季地下水补给

3.3.3 冬季地下水补给

3.3.4 冬夏季变化示踪

3.4 本章小结

4 土壤盐分示踪

4.1 电导率实验

4.1.1 电导率

4.1.2 实验材料与方法

4.1.3 浓度与电导率

4.1.4 盐类与电导率

4.1.5 温度与电导率

4.1.6 灌区水电导率

4.2 表层土电导率

4.3 土壤剖面盐分示踪

4.3.1 取样点选择

4.3.2 取样与分析方法

4.3.3 有害盐分

4.3.4 剖面盐运动

4.3.5 毫克当量百分比法示踪

4.3.6 剖面盐运动规律

4.4 本章小结

5 盐湖纳盐与生境

5.1 灌区盐湖

5.2 盐湖地下水盐变化

5.2.1 埋深年际变化

5.2.2 地下水盐年内变化

5.3 应用碳同位素分析生境胁迫

5.3.1 光合作用与碳同位素

5.3.2 盐湖植物取样

5.3.3 盐湖植物碳同位素

5.3.4 胁迫响应

5.3.5 植物与生境耦合

5.4 本章小结

6 洛惠渠灌区健康评价

6.1 健康定义

6.1.1 灌区

6.1.2 灌区健康的内涵

6.2 评价指标

6.2.1 构建原则

6.2.2 综合指标

6.2.3 指标体系

6.3 指标权重

6.3.1 层次分析法

6.3.2 权重计算

6.4 评价模型

6.4.1 评价模型

6.4.2 等级评判

6.4.3 健康隶属度

6.5 评价结果

6.5.1 评价水平年

6.5.2 主要指标值

6.5.3 评价结果

6.6 本章小结

7 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献

附录