青海省鱼卡-大柴旦盆地绿洲地下水位埋深遥感反演

以卫星遥感数据获得鱼卡-大柴旦盆地绿洲地下水位分布状况,利用TM8数据获得归一化植被指数NDVI,利用大气传输方程法反演地表温度TS,构成TS-NDVI特征空间,计算得到温度植被干旱指数TVDI对研究区表层土壤含水量进行估算。干旱区土壤水依赖于地下水,利用表层土壤含水量和TVDI与地下水位埋深的经验方程得到研究区地下水位埋深分布图并进行实地验证。结果表明:研究结果符合实际,用土壤含水量和TVDI反演得到的地下水位埋深与实测地下水位埋深之间的相关系数分别为0.83和0.765。     

华北山区东台沟小流域沟道土壤水分动态特征

通过利用2004年-2007年华北山区密云水库上游东台沟小流域沟道土壤水分监测数据,分析沟道土壤水分季节和年际动态变化,并采用最大熵谱分析法分析了沟道土壤水分的周期特征.结果表明;2004年-2007年东台沟流域沟道土壤体积含水量(<100 cm)变化范围在5%～30%之间,季节性波动明显.土壤水分季节动态过程表现为春季土壤水分显著回升,上游上升幅度大于10%;夏季受降雨影响波动剧烈;秋季下降并趋于稳定,波动幅度小于2%;冬季土壤处于冻结状态.方差分析显示沟道土壤水分在不同水平年间差异显著.平水年土壤含水量变异系数最大值均出现在100 cm深处;枯水年,在沟道上游表层20 cm深处土壤含水量变异系数为最大值.沟道各层土壤水均具有明显的年周期和5～6个月的季节性变化周期.     

基于双指数联合模型的土壤含水量反演 -- 以河北省为例

针对温度植被干旱指数特征空间的非线性现象,研究以Modis数据为数据源,以河北省为研究区,通过引入表观热惯量,提出双指数联合(DICIM)的土壤含水量反演模型用以改进TVDI指数特征空间的非线性问题。研究分别采用TVDI和DICIM模型对6月上中旬的土壤含水量进行反演,对比低植被区土壤含水量反演的空间差异性,并通过误差统计验证模型的反演能力。结果表明:在低植被区,DICIM模型反演的土壤含水量比TVDI反演的土壤含水量特征明显,反演值更加接近于实测值。经误差统计分析发现基于DICIM模型反演的10cm深度的土壤含水量值相比于TVDI指数反演的土壤含水量值平均绝对误差低0.26%～0.50%,均方根误差低0.28%～0.73%,相对均方根误差低0.73%～5.54%,平均相对误差低1.31%～3.27%,且基于DICIM模型的反演值与10cm深度土壤含水量实测值的相关系数R值都在0.65左右。可见,提出的DICIM模型综合了ATI和TVDI模型的优势,提高了TVDI指数的反演能力。     

半干旱区深层土壤水分含量特征

由于浅层地下水位大幅度下降，太行山山前平原半干旱区形成厚达20～30m的不饱和层。本研究就该区厚不饱和层土壤水分状况及其主控因素展开研究，以期为已有土壤水分运动模型及开发新模型提供参数依据。研究在河道区利用钻机进行深层土壤取样，利用相关分析和回归分析对近20m厚的不饱和层中土壤含水量及岩性的关系进行了分析。河道区岩性较单一，含水量变异较小，2m以下土壤含水量与岩性具极高的相关性，可以初步认为厚不饱和层土壤含水量处于田间持水量状态，并且通过回归方程根据岩性可以估算土壤含水量。     

基于CLDAS数据和机器算法模型的大清河流域地表土壤湿度降尺度研究

土壤水分是"四水"转换的纽带,农业生产的基础,传统的野外定点测量土壤水分的方法难以实现空间上的展布,现代微波遥感数据可以得到大尺度的土壤水分,但分辨率低。本文利用CLDAS数据,将机器算法应用到遥感影像指数运算中,开展土壤水分的降尺度研究。论文分别采用OLS算法、Bagging算法、BRT算法和随机森林算法模型建立MODIS光学遥感数据(LST、Albedo、NDVI、ET)与土壤水分的关系模型。研究结果表明:四种算法中随机森林算法的拟合效果更优(R~2=0.961 28,RMSE=0.006 99)。利用该算法算出降尺度后的土壤体积水分,可以得到大尺度且空间分辨率更高的土壤水分数据。大清河流域西北部土壤含水量高于东南部,土壤含水量差异可达0.2 mm~3/mm~3,在流域土壤含水量空间分布的季节变化显著,3月土壤水分低至0.16 mm~3/mm~3,9月土壤水分高达0.33 mm~3/mm~3。     

松嫩平原黑土区冻融期表层土壤含水量对环境因子时空变化的响应分析

为探究寒区冻融期表层土壤含水量和环境因子时空变化特征,明确环境因子扰动引起区域融化期表层土壤水分的波动情况,以松嫩平原黑土区为研究区,利用2000—2011年遥感和模拟数据产品资料,采用一元线性回归方法分析其时空变化特征,并通过敏感系数和贡献率法计算了环境因子变化对表层土壤含水量的影响。结果表明:研究区在冻融期表层土壤含水量均值变化自东向西依次递减,而多年变化趋势表现为南增北减状态。多年雪深呈增加趋势,气温、地温在积雪累积期呈增加趋势,但融化期回升速率降低。同时,降雨呈降低趋势,导致积雪覆盖时间相应得到延长。而多年春季表层土壤含水量对降雨最为敏感,其它依次为地温、气温和积雪。受空间异质性的影响,研究区南部春季表层土壤含水量对降雨敏感,其北部对积雪敏感;多年地温的负贡献率是导致表层土壤水分变化的主导因子。同时,返浆水在短时间内对表层土壤含水量产生影响,但长时间尺度会被温度因素所掩盖,即温度升高,表层土壤含水量降低。     

湿润喀斯特地区冬季灌丛土壤水分对降雨的响应

为分析湿润喀斯特地区冬季灌丛土壤水分对降雨响应的规律,基于实地逐日监测记录的灌丛土壤水分和降雨数据,对冬季灌丛土壤水分与降雨的响应关系进行分析。结果表明：小于5.80 mm的12场小降雨事件对土壤水分无法进行有效补给,大于20 mm的2场降雨事件能够有效补给土壤水分,土壤水分的响应时间随着降雨量的增加而加快。根据土壤水分变化趋势,冬季灌丛土壤水分变化可划分为3个阶段：土壤水分消退期、土壤水分上升期、土壤水分平稳期。冬季,受植被截留、地表枯落物吸收等因素的共同影响,导致小降雨事件不能使灌丛土壤水分得到有效补给,表现出平稳或微减的变化;大降雨事件对灌丛土壤水分起到有效补给,能够促使更多水分向深层渗透,显著改善深层灌丛土壤水分状况,且雨前土壤含水量越低,降雨对表层土壤水分的补给越大。冬季灌丛土壤水分的入渗深度主要受强度适中、历时长、雨量大的降雨影响,且雨前土壤含水量越高,则降雨的入渗深度越大。     

沙土区地埋滴灌与漫灌土壤水分散失对比试验研究

选择河北省黑龙港流域沙土区,进行地埋滴灌与大田漫灌对比试验研究,通过灌后土壤水分动态监测,分析两种灌溉条件下土壤含水量随时间的变化趋势.试验结果表明,地埋滴灌技术相比大田漫灌土壤水分散失缓慢,节水效果明显,是解决沙土区漏水漏肥严重,实现水土资源合理配置的有效灌溉方式.     

暴雨山洪设计临界雨量不确定性研究——以湖南省涔水南支流域为例

介绍了山洪预警临界雨量计算的基本思路与分析方法,基于《湖南省暴雨洪水查算手册》等资料,以湖南省涔水南支流域为例,充分考虑流域土壤含水量和暴雨雨型因素,运用水文模拟方法,对该流域3个预警地点暴雨引发山洪的设计临界雨量进行了分析计算,探讨设计了临界雨量与流域土壤含水量和暴雨雨型之间的响应关系。研究表明,流域土壤含水量和暴雨雨型对山洪设计临界雨量估算影响巨大,不同设计状态导致临界雨量阈值变化范围很大,不确定性非常明显,增大了山洪识别及预警发布决策的难度。获取流域适时降雨信息,滚动计算临界雨量,尽量避免和减少因流域土壤含水量和暴雨雨型导致的不确定性,是增强山洪预警可操作性、提高山洪预警准确性的重要方向。     

基于SWAT模型的清江流域径流模拟研究

SWAT模型已有针对北美地区流域建立的数据库,将模型应用于我国流域时,需要另行构建数据库,主要包括土壤数据库和天气发生器。以清江流域作为研究对象,分别采用SPAW程序和土壤渗透率经验公式估算土壤水分参数及土壤下渗率,对研究区土壤按美国标准采用水文分组等方法建立土壤数据库;利用PcpSTAT、Dew02等程序估算部分难获得的气象因子,构建天气发生器。依据前述数据库建立的SWAT模型对清江流域径流分别进行月模拟和日模拟,结果表明,构建的SWAT模型在清江流域的应用取得了良好效果,模拟精度较高,对该地区水资源管理具有一定的参考和借鉴价值。     

红壤耕地土壤水分时空分布特征分析

根据中国气象网上的2000年1月至2013年12月农田土壤湿度旬值数据及其农业气象数据,分析了江西省红壤土壤水分时空分布特征。结果表明,江西省红壤耕地土壤水分年际间变化相对平稳,年内土壤水分的变化可以划分为春季饱和期,夏季干旱期,秋季补水期和冬季湿润期。随着土层深度增大,土壤含水量呈增加趋势,但变异系数呈减少趋势。土壤相对湿度对降水的响应随着土层的加深而减弱,0~50 cm土层湿度对降水量具有显著的相关性。干旱过程中,20~50 cm土壤水分监测可作为红壤干旱监测指标。     

基于Priestley-Taylor模型的贵州省涟江流域蒸散发时空变化及其影响因素分析

开展蒸散发时空变化及其驱动因素研究,对流域水土资源开发管理和可持续利用具有重要意义。基于Priestley-Taylor模型,结合地表温度、地表反照率、NDVI、太阳天顶角、DEM、土壤和土地利用覆盖类型等多源遥感数据,对贵州省涟江流域2005—2014年ET(Evapotranspiration,蒸散发)时空格局及其影响因素进行研究。结果表明:Priestley-Taylor模型在涟江流域的反演精度良好,相对误差为-1.39%～12.05%,估算结果能够满足该区的蒸散发研究需求;涟江流域2005—2014年ET多年均值为901.08 mm/a,总体呈波动增加趋势,增长率为36.8 mm/(10a),年内ET呈春、夏季节高而秋、冬季节低的单峰变化形式;流域ET的空间差异明显,总体呈东南、东北高,西部和中部地区低的空间分布格局,春、夏、秋季ET的空间分布与多年平均空间分布基本一致,而冬季的空间分布较为不同;不同土地覆盖类型的蒸散强度表现为:常绿针叶林永久湿地落叶阔叶林裸地或低值被覆盖地城市建成区,高植被覆盖区的蒸散发大于低植被覆盖区;不同土壤类型的蒸散发表现为:石灰土黄壤红壤水稻土紫色土。石灰土的土层较薄,蒸散量较大,不利于土壤水分涵养。     

淤地坝对沟坡土壤水分及作物生长影响的研究

以平凉市纸坊沟一坝坝地及两岸沟坡土壤为对象,测定了0～120cm土层的土壤含水量及相应样点的小麦产量,并采用对比分析和数理统计的方法对坝地土壤水分、不同坡度、坡向及断面土壤水分和小麦产量情况进行了分析研究,结果表明:0～120cm土层内土壤含水量分布为坝地>沟坡梯田,沟坡下部>中部>上部;沟坡梯田小麦产量情况为下部>中部>上部;收获期0～120cm土层内坝地土壤含水量与沟坡梯田无显著差异,而坝地小麦产量明显高于沟坡梯田,且存在极为显著的差异。可见淤地坝建设和坝地的形成,能提高两岸沟坡土壤的含水量,并能提高粮食作物的产量。     

基于分布式水文模拟的流域土壤水分时间稳定性分析

针对大范围地面土壤水监测会耗费大量人力物力等问题,为了获取密度较高同时又准确可靠的流域土壤水数据用于时间稳定性分析,寻找可以反映流域土壤水平均状况的代表性点,利用分布式水文土壤植被模型(DHSVM)模拟淮河黄泥庄水文站以上小流域293个采样网格上、中、下三层土壤含水量数据。结果显示:垂向方向上,黄泥庄流域土壤水分时间稳定性随深度递减;流域上层和中层具备时间稳定性特征的代表性点具有较高的一致性,易发生于流域主要土壤和植被类型覆盖区域,在此区域布设测点观测土壤水,可以更准确快速地捕获代表黄泥庄流域上层和中层平均土壤水分特征;采样点7、17和215可作为上、中层土壤的流域平均土壤水代表性点,利用它们预测流域土壤水平均值,可降低观测成本。研究成果可为流域土壤水监测方案设计提供参考。     

风沙区采煤塌陷不同裂缝宽度下土壤水分特性研究

为揭示风沙区采煤塌陷不同裂缝宽度下土壤水分变化特征,以神府-东胜煤田石圪台煤矿塌陷区为研究对象,对研究区内不同裂缝宽度条件下(1、2、3、4、8 cm)的土壤含水量、田间持水量、最大吸湿量和土壤饱和导水率等土壤水分特性指标与无裂缝区进行对比分析。结果表明:无裂缝区土壤含水量、田间持水量和最大吸湿量均大于裂缝区;土壤饱和导水率小于裂缝区。在裂缝区,随土壤裂缝宽度的增加,土壤含水量、田间持水量和最大吸湿量逐渐减小,土壤饱和导水率逐渐增大。说明风沙区采煤塌陷裂缝在一定程度上破坏土壤原有结构,降低土壤持水,贮水能力,加快土地沙化,导致环境恶化,应引起当地政府部门重视。     

黔东北喀斯特坡面产流产沙及土壤含水量特征

为了解不同因素对喀斯特地区坡面产流产沙的影响、给喀斯特地区石漠化综合治理和水土流失防治提供理论指导,基于贵州省浒洋水水土保持监测站径流小区的降雨、产流产沙、土壤水分、植被盖度等资料,采用ORIGIN2017及SPSS22软件进行数据处理及相关性分析,探讨了降雨量、坡度、土地利用类型、前期土壤含水量对喀斯特坡面产流产沙的影响及植被盖度对土壤含水量动态变化的影响。结果表明:①坡面径流小区的产流产沙量与降雨量、降雨侵蚀力均成正相关关系,在相同的侵蚀性降雨条件下,不同类型径流小区的侵蚀敏感度存在较大的差异,撂荒地侵蚀敏感度最大、坡耕地侵蚀敏感度最小;②随着地面坡度从13°增大到25°再增大到30°,撂荒地径流小区单位面积产沙量呈现先增大后减小的趋势,25°可以作为撂荒地单位面积产沙量的参考临界坡度;③在相同的侵蚀性降雨条件下,喀斯特坡耕地单位面积产沙量最大,原因是坡耕地生态环境较差、人类活动强烈,土壤侵蚀量大且动态变化不稳定;④径流深及土壤流失量与前期土壤含水量均成显著的正相关关系,植被盖度的变化对土壤含水量具有一定的影响,植被盖度>15%时,随着植被盖度的提高土壤含水量呈现抛物线增大趋势。     

基于土壤含水量模拟的干旱监测指数研究

以山西省汾河流域为例,采用水量和能量平衡原理的VIC模型模拟了区域内径流和土壤含水量的变化过程,并构建了土壤干旱指数进行实例研究。结果表明:建立的VIC模型能够较好地模拟研究区站点的径流和土壤含水量的变化过程,基于土壤含水量模拟的土壤干旱指数与实际干旱的发生具有较好的相关性,土壤干旱指数物理意义清晰,能较好地刻画区域干旱在时空上的发生、发展及结束过程,对区域干旱监测具有一定的应用价值。     

干热河谷干季土壤水分动态研究

 为了开展植被恢复试验,对干热河谷土壤水分的动态变化规律进行初步研究。结果表明随海拔高度增加,干热河谷干季土壤水分呈逐渐增加趋势。干季相同海拔高度不同土地类型土壤含水量均较低,土壤含水量都低于 8% 。层间变化由于受降雨入渗分布与土壤水分向上蒸发的综合作用基本表现为增长型。利用变异系数对土壤水分的层间变化进行了分析和层次划分。     

红壤坡耕地不同整治方式对土壤水分物理性质的影响

土壤水分物理性质改善对于植物水分利用和土壤化学性质提升具有重要作用.以坡耕地为对照,旱作梯地、茶园地、次生草地和人工牧草地为研究对象,通过野外采样与室内实验相结合的方法,对土壤容重、饱和含水量、毛管含水量、非毛管含水量及田间持水量情况进行了研究,探讨坡耕地不同整治方式对土壤水分物理性质的影响.结果表明,各整治方式下随着土层深度的增加,土壤容重均显著增大,而次生草地显著下降,0~10 cm土层土壤容重依次是人工牧草地(0.98 g/cm3)坡耕地(1.09 g/cm3)旱作梯地(1.19 g/cm3)茶园地(1.22 g/cm3)次生草地(1.38 g/cm3);0~10 cm土层土壤饱和含水量大小顺序为次生草地(30.84%)旱作梯地(37.54%)茶园地(41.69%)坡耕地(45.40%)人工牧草地(55.08%);次生草地和坡耕地的土壤毛管含水量均随着土层增加而增加,人工牧草地、旱作梯田和茶园地则随土层深度增加而减少,表层土壤中,毛管含水量差异较小,其值分别在25.83%~21.61%、4.25%~7.38%之间波动,相互之间大体不显著;人工牧草地、坡耕地、旱作梯田和茶园非毛管含水量随土层增加而减少,次生草地则增加,0~10 cm土层中人工牧草地土壤非毛管含水量为24.02%,明显高于次生草地(3.07%)、坡耕地(11.57%)、旱作梯田(10.80%)和茶园地(10.33%);不同整治方式土壤田间持水量变化趋势与土壤毛管含水量相同,其中0~10 cm土层以人工牧草地田间持水量最大,为30.82%.不同整治方式对土壤水分物理性质影响有显著差异性,人工牧草地土壤水分物理结构最好,因此,对红壤坡耕地不同整治方式土壤水分物理性质的研究,有利于探索坡耕地整治技术,以及如何对土地进行合理配置与利用.     

关于介电法土壤水分传感器参数律定问题的商榷

本文通过对介电法土壤水分传感器参数率定方法进行研究,说明了介电法土壤水分传感器直接测量的结果并不是通常所说的仅是土壤的容积含水量,而也可以是质量含水量.介电法土壤水分传感器可以用质量含水量与输出电压拟合成一个一元三次多项式,建立静态数学模型,并且还可以消除因将土壤质量含水量换算成容积含水量而必须测定土壤密度所带来的误差分量,所得测量结果会更准确.