干旱扬水灌区封闭型水文地质单元土壤水盐时空分异特征研究

发布时间：2020-08-04 21:45

【摘要】：我国西北地区具有优厚的土地资源以及充足的光热资源,但限于该区域降水稀少,水资源匮乏,对区域经济可持续发展造成很大影响。因此人们通过发展调水工程发展灌区以满足对水资源的需求,调水工程的发展带了很大的经济效益,同时也改善了区域的生态环境,但出也出现了由于对水资源的不合理开发利用而出现大面积的水盐运动。伴随着水盐的运移、重组和累积,出现了大面积的土壤盐渍化,使得原本宜耕土地不能耕作,土壤的盐渍化成为制约当地农业发展的重要因素,因此探索灌区中的区域水盐运动变化规律对于土地盐碱化的治理和土地改良具有重要意义,同时灌区为防止区域环境因水盐运动而发展水土环境的激变,改变以往粗放漫灌的用水模式,应调整用水结构,改变灌溉模式,提高农业用水效率,同时依靠配套工程调整灌溉模式而消除土地产生次生盐碱化,采取综合管控的措施对灌区土壤盐渍化的控制具有积极作用。灌区中土壤的水分和盐分受自然条件和人为因素的影响处于不断变化的过程中,其在不同时期表现的特征各不相同,本文借助3S技术开展灌区土壤水盐时空分异特征研究。在传统遥感解译的基础上,分析Landsat数据中盐渍土的光谱特征,对灌区重度盐碱地、中度盐碱地、轻度盐碱地信息进行提取,并对其精度进行检验;采用ArcGIS软件空间分析工具对典型区域的土壤盐分进行空间插值,并将插值结果与反演结果对比;结合遥感数据与地理信息系统数据,确定土壤盐渍化风险评价因子,建立景电灌区土壤盐渍化风险灰色评估模型。最后从自然因素和人为因素分析了景电灌区产生土壤盐渍化的驱动力,同时在经济管理政策以及生态工程技术措施方面对灌区土壤盐渍化改良提出建议。开展景电灌区土壤水盐时空分异特征研究,论文的主要成果结论如下:(1)设定惩罚因子C取值在20~100之间,最小核参数σmin设置为任意两个训练样本的平均距离,初始核参数σ_(ini)设置为最小核参数的10~15倍,步长核参数σ_(step)可设置为1~3,通过构建混淆矩阵进行精度评价,分类精度均在75%以上,Kappa系数在0.75左右,满足对盐碱地识别的精度要求。(2)选定景电灌区一期灌区为试验区,选用1994、2001、2008以及2015年采集的0~100cm的盐分数据分别用反距离函数法、趋势面法、样条函数法等不同插值方法进行插值试验,从插值结果看插值总精度反距离权重法(幂3)最高(为76.00%),其次是普通克里金法三角函数(为69.00%),反距离权重法(幂1)最低(为56.00%),采用反距离权重法对灌区封闭型水文地质单元的盐碱化受控要素进行空间插值分析,从插值结果看土壤含盐量在区域内的整体含量较高,中部地区含盐量最高,含盐量最高达到了8.49%;中上部区域的表层土壤电导率较大,且南北间电导率的差距较大,最高达到了2.03(S/m);地下水埋深则表现为中上部埋深较浅,东部及北部边缘地下水埋深较深,较浅区域地下水溢出地表,埋深在-1.32~-3.31m,地下水矿化度则表现为中度和中下部浓度较大,在6.03~7.02(g/l)之间,其余地区矿化度浓度相对较低且变化幅度较小,分布在2.15~4.36(g/l)之间。(3)结合遥感数据、空间数据以及野外采集数据,通过构建数据库,确定评价因子,对不同类型数据进行遥感反演或空间插值,生成栅格图层集,并采用主观与客观相结合的方法确定各评价因子权重系数,构建盐渍化风险灰色评估模型进行综合评估。对研究区土壤盐渍化风险状况进行定量的评估和分析。风险等级为3级表现为“一般风险”的面积最大,其占总面积的43.16%,约32.45km~2,风险值的范围在0.1~0.3之间。其次是1级风险区域,其占总面积的27.62%,面积为20.78km~2,主要分布在中东部以及北部地区的边缘地带,2级风险区占总面积的18.88%,面积为14.20km~2,是1级风险与3级风险的过渡区域。整体来看,区域盐渍化风险等级以“一般风险”和“风险很大”为主,区域内的土壤含盐量较高,盐渍化较为严重,“一般风险”与“风险很大”占总面积的64.78%,对于“风险很大”的区域应该着重采取措施治理,控制盐渍化进一步发展,对于“一般风险”区域则应该做好有效的防范措施防止其进一步发展,评价结果可为土壤盐渍化的防治以及农业水土资源的有效利用提供理论依据。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S274;S156
【图文】：

技术路线图,野外采集数据,遥感信息提取,土壤盐渍化

华北水利水电大学硕士学位法对该区域进行插值试验，优选出渍化受控要素（地下水埋深、地下含盐量、土壤电导率）进行空间插化特征。、空间数据以及野外采集数据，通遥感信息提取或空间插值，生成栅因子的权重系数，构建盐渍化风险估，描述灌区土壤盐渍化程度的空

地理位置,灌区

图2-1景电灌区地理位置图Fig.2-1 Jingtai irrigation area geographical location 气候特征电灌区地处欧亚大陆腹地，处于荒漠温暖带区域，灌区东邻黄河流域，河流域，往北紧靠腾格里沙漠，往南接壤祁连山昌岭山脉。北冰洋气流、乌鞘岭等山脉阻断而断流，印度洋、太平洋暖湿气流被华家岭、六盘同时，南方湿润气流抵达该灌区所在区域时已是强弩之末，因此，该研，风沙多、无霜期较长、夏季酷热、春季多风、日照时间长、蒸发量大特别是春季变化更为明显，属典型大陆性气候条件。灌区所在区域是我国光热条件最为充足的地区之一，且其季节性分布明季长、春秋适中、冬季短，该日照条件十分利于作物生长。同时，灌区成风沙较大，然而，在灌区上水运行后，由于植树造林而使绿地面积不风林带的作用，而使风沙发生的概率不断减少，8级以上大风天数由29d减气候得到明显改善。

灌区,植物,提水灌溉,土壤含盐量

图2-4灌区植物覆被Fig. 2-4 plant cover in irrigated area灌区耕地层的土壤类型多以荒漠灰钙土，灌区提水灌溉前各土层深度土壤含盐量见表 2-2。分析灌区土壤结构，土壤表层结构松散且有机质含量低，土壤毛管孔隙多但续性较好，这种土壤结构对土壤中水分运移和溶质运移的影响作用较大，在灌区高蒸低降雨的气候条件下，下层土壤的盐分在强烈的蒸发作用下被水分携带至土壤表层，而产生了地表积盐。表2-2景电灌区提水灌溉前土壤含盐量Tab.2-2 Soil salt content before irrigation in irrigation area土壤深度 Mg2+(%) Ga2+(%) Na+(%) SO42－(%) Cl－(%) HCO3－(%) 全盐量(%)~30（cm） 0.056 0.035 0.123 0.157 0.19 0.06 0.61~60（cm） 0.047 0.043 0.089 0.229 0.16 0.051 0.65~90（cm） 0.064 0.046 0.155 0.253 0.165 0.048 0.73

【参考文献】