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。     

亚喀斯特林地野外模拟降雨条件下地表径流特征

以贵州省亚喀斯特地区为研究对象,通过人工模拟降雨实验的方法,分析不同降雨强度的地表径流效应特征,实验结果表明:降雨过程中任意时间段,雨强越大,地表径流量越大;降雨过程中,雨强为30 mm/h时的径流系数范围为0.0143~0.0407。雨强为75 mm/h时的径流系数范围为0.0093~0.0420。雨强为120 mm/h时的径流系数范围为0.0111~0.0435;侵蚀产沙随降雨历时变化的幅度较地表径流大,产沙量变化曲线呈现明显的不规则波动;雨强为30 mm/h时的产流时间是2.37 min,雨强为75 mm/h时是1.29 min,雨强为120 mm/h时是1.51 min;降雨结束时,累积地表径流量表现为雨强越大,累积地表径流量越大,即雨强为120mm/h时的累积地表径流量最大。以累积地表径流量算出的径流系数,表现为随着雨强的增加而逐渐减小。研究结果表明:在亚喀斯特地区,雨强不同导致地表径流特征不同。该实验结论可为亚喀斯特地区水土保持和生态保护建设等提供一定的理论参考。     

局部湿润灌溉土壤水分分布特征及其潜在环境效应

针对多种局部湿润的灌溉技术,在概括其湿润体湿润特征的基础上,总结了湿润体分布特征的影响因素、局部湿润灌溉土壤水分运动模拟和局部湿润灌溉的农田环境效应,并从农田土壤氧化亚氮排放与土壤水分关系和局部灌溉土壤水分非均匀分布特征角度,提出应该开展不同湿润体形式下土壤氧化亚氮排放规律及其对土壤水分布的响应、高效减排的局部湿润灌溉灌水技术参数优化角度开展新的研究。     

基于降雨入渗全过程的非饱和湿润峰模型

对降雨入渗过程进行研究有助于充分发挥土壤的蓄水能力,减缓城市管网的泄洪压力。为更真实地反映入渗过程中土壤的含水率分布情况,将降雨入渗过程进行分段,确定各阶段土壤含水率分布函数,提出了修正的非饱和湿润峰模型。同时,结合达西定律,引入土体非饱和参数,得到均匀土体在不同降雨强度下,土壤含水率、浸润深度和累计入渗量随时间变化的曲线。结果显示,入渗过程中土壤表层含水率和浸润深度随时间呈非线性变化。对于高强度降雨,当表层土壤饱和后,开始出现积水。累计入渗量最终取决于土壤的饱和渗透性质,降雨强度对其影响有限。分别将4种土质土体的计算结果与有限元法得到的结果进行对比,两者相对偏差均小于5%。     

喀斯特地区河岸土壤碳磷对土地利用演变的响应

为探究喀斯特地区河流沿岸土地利用演变对土壤有机碳和全磷密度及土壤碳磷比的影响,采集耕地、林地上黄壤和石灰土等土壤样品,运用人机交互式目视解译方法、土壤类型法、克里金插值法及土壤生态化学计量法,估算都柳江上游沿岸土壤有机碳和全磷密度及储量。结果表明：(1)研究区2013～2019年土地利用演变主要为连续耕地、连续林地和退耕还林。研究区表层土壤有机碳密度平均值为3.94 kg/m~2,高于中国典型地区平均水平(3.19kg/m~2),有机碳储量为3.2×10~6 t;全磷密度平均值为0.124 kg/m~2,略低于中国表层土壤平均水平(0.166 kg/m~2),全磷储量为1.0×10~5 t。(2)研究区不同土地利用演变中,连续林地土壤有机碳密度最高,退耕还林6 a有机碳密度较连续耕地增加20%,连续耕地土壤全磷密度最高;随退耕还林时间的增加,土壤碳磷比逐渐增高,退耕还林6 a土壤碳磷比显著高于连续耕地。因此,退耕还林可以增强土壤的固碳能力,对改善土壤结构和土壤肥力具有积极作用;而全磷更多是受耕地施肥作用的影响。     

喀斯特地区水资源承载力研究综述

水资源短缺和生态环境恶化已经成为喀斯特地区所面临的严重问题,研究喀斯特水资源承载力意义重大.该文阐释了水资源承载力及喀斯特水资源承载力的概念,分析了水资源承载力及喀斯特水资源承载力的研究现状、方法,探讨了喀斯特水资源承载力的研究前景.从而为指导喀斯特水资源承载力研究提供一定的理论依据.     

对栾城地区降雨蒸发条件下的土壤水分运动模拟研究

数值模拟方法是评价地下水资源量、模拟自然界一些水文地质过程发生和发展的主要方法和手段之一。 HYDRUS－1D 是用于模拟变量饱和孔隙介质中水流和溶质运移的模型软件。本文应用 HY－DRUS－1D 软件,模拟了河北省栾城县实验地在降雨蒸发条件下的土壤水分运动情况。通过对模型的校正与识别,得出了栾城地区的水分运动形式。     

湿润地区水资源评价方法浅论

通过对水文站网的降雨～径流关系计算,并与流域植被及下垫面水文地质条件结合分析,可综合归纳出该时段降雨～径流关系在空间上的变化规律,借此可利用高密度的雨量站网资料充分地分析评价径流深的空间分布,从而使水文站控制区内、外的微观评价和详细评价均有据可依.     

南宁地,市喀斯特地区水土流失初探

介绍了广西南宁地、市喀斯特地区自然地理条件,分析了水土流失的特点和原因,提出了一些防治水土流失的具体意见。     

湿润地区坡面土壤含水率时空变异性研究

通过野外观测数据分析,研究湿润地区坡面尺度土壤含水率的时空变异性。利用频域反射(FDR)传感器在1年内以1次/h的观测密度连续监测近地表24个位置及2个剖面上12个位置的土壤含水率。利用变异系数和半方差图方法,分析了研究区域内不同空间位置上土壤含水率的时间变异性和不同季节土壤含水率的空间变异性。结果表明,在太湖流域地表附近土壤含水率呈中等或者中等偏弱变异性;土壤性质、地形、植被、气象和人类活动等因素影响了土壤水分的时空变异性;不同要素在时间变异性和空间变异性上影响力不同,并且不同季节有不同的主导影响因素;不同季节土壤含水率半方差具有相似的模式,这与各因素作用的强弱有关。     

冬小麦田间墒情预报的BP神经网络模型

土壤墒情预报是农田适时适量灌水的基础。田间土壤水分的变化受到外界气象因素及土壤特性、作物长势等的影响，关系比较复杂。本文利用北京市永乐店试验站冬小麦返青后的土壤水分试验资料，建立了土壤墒情预报的BP网络模型，模型中同时考虑了多个因素对土壤贮水量的影响。利用部分实测资料对网络进行训练，然后对2年不同灌水处理下的土壤贮水量进行预测，取得了较好的效果，表明BP神经网络用于墒情预报是可行的。     

冬小麦抽穗期土壤水分对生理指标影响的试验研究

依据冬小麦不同水分处理的灌溉试验,分析了抽穗期5种土壤水分条件下叶片气孔导度、冠气温差及光合速率等生理指标的日变化规律,并对各生理指标间进行了相关性分析.结果表明:土壤水分对冬小麦抽穗期气孔导度、冠气温差及光合速率有着显著的影响,且各指标日变化趋势基本一致;气孔导度与冠气温差、光合速率均呈正向相关,两者均随气孔导度的增加呈上升趋势,但不同土壤水分条件下上升幅度不同.     

宇宙射线中子法在荒漠草原土壤水测量中的应用

选择典型荒漠草原为研究区,开展了宇宙射线中子法在其土壤含水量监测中的适用性分析研究。利用宇宙射线中子传感器(CRS)对典型荒漠草原土壤含水量进行连续监测,将监测结果与时域反射仪(TDR)测量结果进行比对,分析了二者测量结果的一致性,并对比两种土壤水测量方法对降雨响应的灵敏度。结果显示,CRS与TDR测量结果的一致性较高;TDR对降雨事件的反应不够灵敏,而CRS不仅能够快速对降雨做出响应,而且能够清晰显示出不同降雨量条件下土壤含水量的不同变幅。因此,宇宙射线中子法可以较准确地测量荒漠草原的土壤含水量及其动态变化,能够为畜牧管理决策提供依据。     

不同植被措施下红壤坡地径流产沙对天然降雨的响应

通过分析气象观测站收集的年内各降雨特征参数,研究了野外植被覆盖及敷盖措施相对于裸露小区的径流产沙特性对天然降雨的响应,分析了植被措施的减水减沙效益。结果表明:(1)裸露小区、植被敷盖小区、植被覆盖小区有效降雨次数随月份变化峰值出现在4~5月,占全年降雨总场次比例分别为31.1%、25.3%和20.1%;降雨量在4~5月及7~8月出现两次峰值,分别占全年降雨量的比例为63.2%、66.4%和70.5%。降雨强度的峰值均出现在7月,是其他月份的1.1~6.5倍。(2)植被敷盖和覆盖小区年内平均地表径流量较裸露小区分别减少91.4%和95.8%,年内平均侵蚀量均减少99.9%。覆盖小区较敷盖小区的减流减沙效果更显著。(3)裸露小区、植被敷盖和覆盖小区总径流系数分别为77.5%、87.4%和81.1%。径流量、侵蚀量均与降雨量呈显著相关性。     

南方红壤区马尾松林下水土流失与降雨量关系研究

为了更好地研究马尾松林水土流失规律,从水土流失主要控制因子——降雨因子出发,通过对红壤侵蚀区不同林下配置模式马尾松林径流试验小区2009—2011年的产流、产沙与降雨量的关系研究。得到如下结论：①各小区的产流量和产沙量均与降雨量呈显著性相关,回归模型主要以一元二次回归最优,个别小区以幂函数和对数函数最优,其中以马尾松地表裸露小区模拟方程可决系数最大;②各雨型在同一郁闭度条件下,除去郁闭度为0％的小区外,各小区基本满足乔＋地表裸露〉乔＋百喜草〉乔＋胡枝子,伴随着降雨量的增加,各小区的径流系数总体上呈增加的趋势,尤其在暴雨和大暴雨以上的雨型更加明显;③产沙方面,各雨型条件下,除去郁闭度为O％的小区和个别郁闭度为24％的小区外,基本上满足乔＋地表裸露〉乔＋胡枝子〉乔＋百喜草。     

降雨强度对土壤水再分布的影响

为了研究降雨强度对降雨入渗土壤后的水量分布规律,对不同降雨强度下坡耕地0～100 cm土壤含水量消退过程进行了分析。结果表明:降雨入渗后表层土壤含水量急剧增加,土层越深,变化幅度越小;随着停渗时间的延长,上层土壤含水量明显减小,下层土壤含水量稳定增加;降雨强度越大,转化成土壤水的水量越多,停渗后表层水分损失就较少;土壤水变化幅度越小,土壤水消耗过程越短,土壤水再分布影响的土层越深。     

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。     

降雨条件下重塑黄土中水分迁移模型试验研究

在黄土地区,降雨作用是诱发灾害的主导因素之一,研究重塑黄土在降雨入渗条件下的水分迁移特性有着重要意义。本研究自行研发了水分迁移特性测试装置,将黄土的体积含水率与电导率特性等引入到一个测试系统中,在降雨入渗条件下,开展了重塑黄土中水分迁移模型试验。研究结果表明:不同压实度试样(k=0.75～0.91),小雨(日降雨量为7.1 mm)时水分在试样中迁移的最大深度Hmax=0.20～0.35 m,大雨(日降雨量为35.4 mm)和暴雨(日降雨量为63.7 mm)时水分迁移最大深度分别为Hmax=0.55～0.65 m,Hmax0.70 m;建立黄土电阻率与饱和度之间的关系式,采用黄土电阻率的方法探究重塑黄土中水分迁移特性;不同雨型下,重塑黄土中水分迁移特征各异,小雨状态下的入渗线呈现出"Y"型,大雨状态下的入渗线呈现出"D"型,暴雨状态下的入渗线呈现出"Λ"型。