黄土丘陵区沟道小流域土壤有效储水量估算

黄土丘陵区特别是沟道复杂的地形为沟道小流域土壤有效储水量计算带来了困难。基于黄土丘陵区园则沟小流域2010—2012年土壤水分监测数据,采用时间稳定性分析和观测算子结合的升尺度方法,通过坡面单个监测点土壤有效储水量估算小流域不同尺度(坡面、沟道及小流域)土壤有效储水量。其中2010和2011年数据用于时间稳定性分析、观测算子构建以及坡面、沟道和小流域土壤有效储水量估算,2012年数据用于对其验证。结果表明通过坡面时间稳定点(单个点)土壤有效储水量不仅能够较为精确地估算坡面土壤有效储水量,也能通过构建观测算子较为精确地将其转换为沟道和小流域土壤有效储水量。验证结果表明,时间稳定点以及观测算子具有较高稳定性。     

华北山前平原灌溉农田深层土壤水分动态特征及渗漏量估算

以中国科学院栾城农业生态系统试验站的大埋深土壤水分剖面观测设施为依托,利用中子水分仪对15.4m深度的土壤水分进行连续1年的定位观测,同时通过定期采集深层土壤和水分样品,对该区土壤水分变动特征和深层入渗量进行了定量研究。结果表明:土壤水分在垂直剖面上的分布受土壤质地组成控制,同时在年内受降水事件和灌溉的影响而波动,随着土壤深度的增加,土壤水分的变异性呈减弱趋势;根区土壤水分受降水(灌溉)和作物耗水的共同影响而变化剧烈,根区以下土壤水分对降水的响应有一定延迟;在观测期间,整个15.5m深度的土壤剖面上有水分的盈余,土壤水贮量增加了216mm,但在小麦生育期土壤水分表现出耗损过程(土壤水贮量减少了208mm)。最后利用氯质量平衡法估算560cm深度处渗漏量约为65mm。     

TRIME-PICO64水分速测仪墒情监测对比试验

为了提高土壤墒情监测的时效性,指导农业生产、合理调配水资源,利用TRIME-PICO64土壤水分速测仪与人工观测设备,在西黄庄水文试验站进行了10、20、40 cm三个土壤深度的土壤含水率监测对比试验,共取得数据93组。结果表明:TRIME-PICO64土壤水分速测仪监测的土壤含水率数据与人工监测值拟合效果很好,该速测仪测定数据快速、准确,且时效性强。     

永年区夏收农作物关键生长期土壤含水量监测与分析

为探究华北地区夏收农作物关键生长期土壤水含水量的时空变化特征,于2019年4月28日至5月21日在河北永年区进行区域土壤含水量高密度监测试验,基于实测数据利用克里金插值法进行空间变异分析。结果表明:永年区夏收农作物关键生长期各层土壤含水量均呈现东高西低的分布趋势,同期大蒜种植区的土壤含水量高于同期冬小麦种植区的土壤含水量。0～20 cm土层土壤含水量在时间和空间上呈现的动态化、斑状化特性显著,20～40 cm与40～60 cm土层土壤含水量在时间和空间变化上具有高度的相似性。此外,永年区夏收农作物关键生长期灌水时间集中在5月上旬,在5月中旬后区域土壤水变化趋势放缓,作物进入成熟期。研究成果可为区域夏收作物关键生长期土壤水分演变提供关键支撑,为区域灌溉需水管理提供参考依据。     

基于时间稳定性和降维因子分析的土壤水分监测优化

文章将某地的一处茶场作为研究对象,并把茶厂中的两个区域作为研究区域并对其土壤中的水分开展定期定点的监测,分别是茶园区域、竹林区域。然后通过以时间稳定性与因子结合分析样点的组合方式并加以选择,并应用多元线性回归的模型建立监测土壤水的监测以及典型样点的数量关系。最后利用典型样点的结果对其它监测点土壤的水分进行预测并对结果进行检验,最终由此实现以少量监测点体现出整体区域的情况,并且对土壤水分的相关监测加以优化。     

利用土壤水吸力自动灌溉节水技术研究

为研究自动灌溉的取水动力,利用试验装置模拟了土壤湿润体的一个纵剖面,研究了土壤水吸力及土壤水入渗的变化特征。结果表明:随着水头高差由1 cm变为0、再变为-2 cm,相同时间内的出水量越来越小,湿润体体积也越来越小,随着入渗时间的延长,入渗率逐渐减小,最终趋于一个稳定值;土壤湿润体类似于椭球体的一部分,长半轴在垂直方向,短半轴在水平方向;相同入渗时间内,湿润体的体积依次为1 cm正压灌溉、无压灌溉、-2 cm负压灌溉。     

基于Bayes理论的田间层状土壤水分运动参数识别及不确定性分析

土壤水分运动参数是非饱和带水分及污染物运移研究的核心参数,根据点尺度土壤样本的室内稳态试验得到的水分运动参数往往不能准确反映天然条件下田间尺度土壤水分运动特征。本文基于为时2年的田间土壤含水量观测数据(2013年为率定期,2014年为验证期),通过土壤转换函数得到了VGM(van Genuchten-Mualem)模型水力参数的先验分布,建立了反演层状土壤持水和导水特征的贝叶斯模型,采用自适应差分演化(DREAMZS)的采样方法,结合Hydrus_1d模型,对田间尺度土壤水分含量预测模型进行优化及不确定性分析,获得了水分特征参数的后验分布,分析了最优参数组的模拟效果及模型预测的95%的置信区间。结果表明,基于DREAMZS采样的Bayes方法可以实现田间尺度层状土壤水分特征参数的率定及土壤水分动态的模拟预测。率定结果显示饱和导水率Ks最不敏感,饱和含水量θs最为敏感,可识别性较高,室内试验反演得到θs可用于田间土壤水分运动的模拟。随着土壤含水量模拟深度的增加,PUCI(单位平均相对宽度所包含的实测点数据比例)值越大,模型预测的性能越高。模拟结果的不确定性主要由模型结构所引起,所以对模型结构的修改完善是未来提高模型预测的关键。     

MODIS数据在长江流域生态环境监测中的应用

通过对MODIS数据特点的分析,提出针对流域生态环境要素因子的定量监测策略及关键技术.选取三峡库区及湖北省作为示范区域,提出流域尺度的植被覆盖、地温分布、土壤含水状况等要素因子的快速测定方法和作业流程,并具体通过实际监测水库蓄水前后植被覆盖时空变化、地温分布特征及土壤水分含量,结合维护健康长江、实现人水和谐的现实需求,探讨了MODIS数据在长江流域生态环境动态监测中的应用方法.     

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.     

皖北杨楼流域玉米农田土壤水变化特征及驱动因子研究

为研究皖北平原北部黄潮土在玉米不同生长期内土壤水分变化特征,选取杨楼流域为研究对象,利用2010-2018年0～50 cm深度土壤水数据,结合同期地下水埋深、前期无降雨日数、水面蒸发和降雨量进行相关性分析,利用增强回归分析算法确定不同驱动因子对土壤水变化的相对贡献。结果表明：在玉米整个生长期内,随着土层深度的增加,土壤含水率减小。按变异系数可划分为2个典型土层,即活跃层(深度0～10 cm)和次活跃层(深度10～50 cm)。土壤水与水面蒸发、地下水埋深和前期无降雨日数呈显著负相关,与降雨量呈显著正相关关系。前期无降雨日数对土壤含水率的相对贡献率最大,为42.6%,其次是地下水埋深,为20.9%,作物生长期对土壤含水率的相对贡献率最小,为7.3%。该研究对了解土壤水分变化、农业水管理及水分利用率等有重要意义。     

湿润地区土壤水分对降雨的响应模式研究

为了研究湿润地区降雨—土壤水水文过程,在太湖西侧通过野外坡面试验来研究地表和地下剖面上土壤水分对降雨过程的响应模式。结果表明：坡面上土壤含水率受地形和局部微地形影响显著。雨量较大时,土壤含水率过程线呈现两拐点三阶段(上升、平台和退水期);雨量较小时呈现单拐点两阶段(上升和退水期)。上升期受前期土壤含水率和土壤特性影响;平台期土壤含水率接近饱和并对雨强大小略有响应,是产流的主要阶段;退水期开始于降雨停止时,但地势高处对低处的补给会使低处退水期开始时间后延。沿坡度方向土壤含水率对降雨的响应过程整体表现出下部饱和度较高并且先出现饱和带,之后饱和带向上部逐渐扩展。垂向土壤含水率响应分为特征不同的三层。浅层对降雨响应明显,不同深度土壤含水率随时间变化过程线形状与降雨过程线相比有一定的平移和延长;中层同时受降雨入渗和地下水位变动影响;深层主要受地下水位变动控制。浅层有优势流现象出现,受土壤结构影响,并受降雨量大小控制。     

Mapping Field Surface Soil Moisture for Hydrological Modeling

Soil moisture is a major control variable on hydrological processes both at the storm event scale and in the long term. The aggregate effect on the mean water balance over an area can be quantified successfully using hydrological models. However, determination of soil moisture distribution for semi or fully distributed models is difficult. In some types of landscape, the distribution of soil moisture is dictated by topography, in others by soil characteristics, or by a combination of both. Distribution of area-average soil moisture according to the likely effect of local topography is presented and tested. The heterogeneity of the soil moisture is described by the Xinanjiang distribution, commonly used to describe the natural spatial heterogeneity of the landscape. This distribution is then mapped onto the terrain using topographic index to locate the wettest and driest areas. Soil moisture data from Bilecik-Kurukavak catchments are used to test the method. Cumulative density functions (CDF) for soil moisture data obtained from 68 locations in eight different dates and corresponding topographic index values are obtained. From these functions the deviations of the wet values from the mean soil moisture are observed as positive and larger compared to the dry values. The temporal stability of moisture patterns was studied in order to identify optimal sampling points for field-average soil moisture. Such points were identified by calculating their deviation over time from field average. Topographic data were analyzed to determine if these sampling points could be identified from time-invariant data.     

SWR水分监测系统在黄土高填方工程中的应用研究

黄土高填方工程的变形与稳定性受土体含水率的变化影响大。为了应用SWR水分监测系统对黄土高填方工程的土体含水率变化进行监测,研发了插针式SWR土壤水分传感器的探井埋设工艺,在采用烘干法获得实际体积含水率与对应输出电压数据的基础上,探讨了将SWR土壤水分传感器输出电压进行归一化处理后与体积含水率进行回归分析建立标定模型的方法。结果表明,探井埋设方法可将SWR土壤水分传感器准确可靠地安装就位,SWR土壤水分传感器经标定后,观测精度和个体间的互换性得到显著提高,能够准确反映土体中水分的动态变化规律。     

不同尺度网格膜下滴灌土壤水盐的空间变异性分析

进行土壤水盐空间变异性的研究对于膜下滴灌取样设计和抑盐效果的评价有实际参考价值。在新疆玛纳斯县进行了0.5m,5m和50m3个尺度网格田间土壤水盐取样,分别采用经典统计、地质统计及分形理论对土壤水盐的空间变异性进行了分析。传统统计分析表明,3个尺度网格下土壤含水量均具有中等偏弱变异特征且服从正态分布,而土壤含盐量具有中等偏强变异特征且服从对数正态分布。地质统计分析表明,在不同尺度和方向上,土壤含水量和含盐量的半方差函数大多可采用球状模型模拟,其变程随尺度增加而增大,土壤含水量显示出更强的块金效应。采用套合模型可精确描述土壤水盐的总体空间结构。0.5m尺度土壤水盐等值线图沿滴灌带分布,但其它2尺度下此趋势消失。基于半方差函数的土壤含水量和含盐量分形维数(D)在3个尺度和5个方向下有所不同但差异不大,表明土壤水盐性质存在一定范围的自相似结构。分形维数D与半方差函数的参数(基底方差与基台值之比)具有较好的线性关系。     

滴灌湿润体内土壤墒情监测点位置的试验研究

为了快速精确地监测土壤水分,通过田间试验观测了滴灌带一个湿润体内不同位置的7个中子仪监测点0～120cm深度土壤剖面的水分分布,分析了膜下滴灌湿润体内土壤水分随监测点位置的变化情况。结果表明:土壤含水率的差异,只与监测点与滴灌带的距离有关,距滴头5 cm处的监测点与距滴灌带30 cm处的土壤含水率垂直分布无显著性差异,与距滴灌带55、70 cm处的土壤含水率垂直分布有显著性差异。因此,墒情监测点应布置于距滴灌带0～30 cm范围内,不宜超过此范围。     

被动微波遥感土壤水分反演研究进展

准确获取区域土壤水分时空分布和变化对于水文过程模拟、洪旱灾害监测等方面具有重要意义.近几十年,快速发展的遥感技术为大区域地表土壤水分连续观测提供了机遇.尤其,被动微波遥感具有诸多优势,被认为是进行大区域表层土壤水分连续监测的最有潜力的手段.国内外学者对被动微波遥感土壤水分反演开展了大量的研究.为了更好了解国内外研究前沿...     

北方干旱地区土壤墒情预测模型

为满足农业生产的需求,利用邢台市土壤墒情监测资料,对墒情预报模型参数进行分析计算,建立了适合于该区域的土壤墒情预报模型,最后用实测数据来检验模型的准确性.该模型可对土壤含水量、灌溉时间和灌溉定额进行预报,通过实际检验,模型能满足本区域土壤墒情预报的需要.     

使用Diviner 2000测定土壤水分

Diviner 2000便携式土壤水分廓线仪(简称Diviner 2000)是一种集现代高科技与智能化于一体的新型土壤水分测量仪器,由探测器(探头)、连接电缆和显示器组成。测量时将探头插入PVC管中并快速提出,即可实现测量点垂直剖面上的土壤水分廓线数据,可以在不破坏土壤结构的情况下实现长期高精度测量,测量层数最多可达16层。在监测管埋设时,要保证钻孔直径与监测管相同或略大,监测管外壁与土壤紧密接触,同时确保监测管垂直于地表。在仪器标定时,Diviner 2000测定的土壤含水率反映的是测试区内的体积含水率,而烘干法测定的是质量含水率,为了准确标定,必须进行土壤体积质量的测定。     

洞庭湖典型洲滩湿地水分时空变化特征及其相关性分析

为了分析变化条件下洲滩内部土壤水分时空变化特征及不同深度土壤水分含量和湖水位的相关性,以洞庭湖典型洲滩断面为研究对象,利用原位监测装置连续2个月监测了湖水位、大气温度及土壤水分含量的动态变化过程。结果表明:洞庭湖洲滩水分场的分布在垂向上呈现明显的分层现象,同一位置的土壤水分含量的波动幅度随着深度的增加而逐渐减小,至深层处(大于50 cm)趋于稳定,同一深度的土壤水分含量的波动幅度随着与岸边距离的增加而逐渐减小。土壤水分含量与湖水位之间的相关性随着深度的增加呈先增强后减弱的趋势,浅层及深层的土壤水分含量和湖水位之间均呈无显著相关性,地表以下50~70 cm深度处土壤水分含量与湖水位相关性较高。研究结果有助于了解土壤水分在洲滩生态系统地下含水层-土壤-大气界面的相互作用机制,为洲滩水文过程及生态环境保护研究提供重要方法和理论参考。     

辽河中下游土壤含水率的监测及分析

监测土壤含水率主要采用土壤水分传感器法和土壤烘干法,通过台安实验站的实验资料对上述两种监测方法进行对比分析,阐述其优缺点,分析各自出现的误差及误差产生的原因。为更好地监测土壤含水率提供了理论依据。