塔里木盆地裸地潜水蒸发计算模型

为了研究潜水蒸发规律,提高对极限蒸发强度和极限埋深等关键问题的认识,本研究根据中国科学院阿克苏水平衡试验站1990年至1996年裸地潜水蒸发及水面蒸发资料,通过分析潜水蒸发计算模型的控制条件,建立了新的潜水蒸发计算模型。研究结果表明：所建立的模型符合控制条件,对于给定的潜水埋深,潜水蒸发强度随水面蒸发强度的增大而非线性增加,当水面蒸发强度趋于无穷大时,潜水蒸发强度应趋近于潜水极限蒸发强度;潜水蒸发极限埋深在理论上不存在。本文建立的裸地潜水蒸发计算模型结构合理,克服了当大气蒸发力较大时过高估计潜水蒸发量、潜水蒸发随水面蒸发的增大而线性增加的缺点。模型计算精度较高,可供相似地区参考使用。     

高地下水位条件下盐渍土区潜水蒸发特性及计算方法

为了了解盐渍土区潜水蒸发特性，通过室内模拟实验，研究了不同大气蒸发能力条件下，盐渍土中盐分对潜水蒸发强度以及模型中参数的影响。结果表明：由于土表盐壳形成后对水分蒸发的抑制，不同大气蒸发能力条件下地下水埋深为50 cm时，随蒸发历时的延长，潜水蒸发由稳定变为非稳定状态。雷志栋公式在计算盐渍土的潜水稳定蒸发强度时的误差明显小于阿维里扬诺夫公式，但其参数η并非为常数，且参数β和潜水极限蒸发强度均明显减小。最后，建立了非稳定潜水蒸发强度的计算模型。该研究将为重新认识盐渍土区土壤的蒸发特性以及对其进行进一步深入研究提供重要依据。     

气象因素对潜水蒸发影响探讨

根据鞍山市台安径流试验站1999年实测数据资料,分析了温度、湿度、风速、日照等对潜水蒸发的影响,并对变化规律进行了研究和探讨。分析结果显示:在其他条件相同时,温度越高,热动力增大,潜水蒸发量就越大;潜水蒸发受降水影响在地下水埋深小于1.0 m范围内表现较为明显。降水期间潜水蒸发系数较小;风力是潜水蒸发量与液面蒸发量均有所增大的根本原因;空气湿度大,气压高时,潜水蒸发量及液面蒸发量要比空气湿度小,气压低时变少。     

淮北平原裸土潜水蒸发趋势及其影响因素分析

为揭示淮北平原裸土潜水蒸发规律及机理,该文依据五道沟实验站1991－2008年潜水蒸发及水文气象观测资料,分析裸土潜水蒸发的年内分配规律以及随土质、埋深的变化趋势,采用累积距平曲线法和Mann-Kendall法联合检测了该区域年、季节时间序列的裸土潜水蒸发变化趋势,并用SPSS统计学软件分析不同气象要素对2种土质、不同埋深裸土潜水蒸发的影响。结果表明：黄潮土潜水蒸发量与砂姜黑土的潜水蒸发量比值随着埋深的增加在扩大;淮北平原裸土历年潜水蒸发量呈增加趋势,不符合“蒸发悖论”,春季对年潜水蒸发量增加的贡献率最大;气象要素对砂姜黑土和黄潮土的最大影响深度分别是0.4和1.0 m;在垂直方向上热量的年内传递过程与潜水蒸发量年内分配一致。该研究为准确把握潜水蒸发规律、更好的认识水文循环提供依据。     

淮北平原有无作物生长条件下潜水蒸发规律试验

为进一步探索淮北平原不同土壤有无植被生长条件下潜水蒸发与地下水位的变化规律,该文依据五道沟实验站地中蒸渗仪60个原状测筒观测资料,从零埋深、埋深增加和临界埋深3个方面,比较了不同土壤有无植被潜水蒸发的差异,分析了潜水蒸发与气象要素的相关关系。通过逐日和逐旬参数拟合,得到砂礓黑土和黄潮土6个潜水蒸发最优公式及相关参数,建议使用彭曼公式计算的蒸发能力代替实测水面蒸发以提高拟和效果;沿着裸土潜水蒸发加作物多耗水量计算作物潜水蒸发的思路,推荐采用作物各生育期和埋深的多耗水量统计方法计算有作物潜水蒸发量,该方法较简便且适用性强,精度较高。     

作物生长条件下的阿维里扬诺夫潜水蒸发公式改进

为提高作物生长条件下潜水蒸发强度计算精度,引入作物影响系数概念,提出2种阿维里扬诺夫潜水蒸发改进公式。采用河南惠北水利科学试验站2005-2007年的逐日潜水蒸发量与水面蒸发量试验数据和最小二乘法率定改进公式中各参数值,并用平均绝对误差、均方根误差和相关系数等3个统计指标对改进公式的计算精度进行评价,利用2007-2008年的试验数据对改进公式进行了验证。结果表明,提出的改进公式一的经验指数、潜水蒸发极限埋深以及各生育阶段的作物影响系数等参数值较为合理;验证期平均绝对误差0.30～0.59mm/d,均方根误差0.57～0.87mm/d,相关系数0.58～0.72,各统计指标值基本优于前人的研究,提高了潜水蒸发计算精度。     

不同覆膜开孔率下土壤水分和潜水蒸发的模拟研究

为研究蒸发阶段不同覆膜开孔条件下土壤水分运动,在室内进行蒸发模拟试验的基础上,采用HYDRUS-1D模型对不同覆膜开孔率和大气蒸发能力条件下土壤剖面含水率和潜水蒸发量动态变化进行了模拟,并与实测资料进行比较。结果表明:土壤剖面含水率同时受大气蒸发能力和覆膜开孔率的共同作用,随覆膜开孔率和大气蒸发能力的增加,土壤剖面含水率减小,且上层土壤含水率差异比下层土壤明显;覆膜开孔率和大气蒸发能力一定时,土壤剖面含水率在蒸发初期有所增加,蒸发后期基本保持稳定;覆膜对潜水蒸发的阻滞作用明显,但开孔率增加到一定数值时,表层盐分的影响大于覆膜的影响,使土壤含水率增大,累积蒸发量减小。经实测数据验证,模型精度较好,表明HYDRUS-1D模型用于不同覆膜开孔率下的土壤水分运动模拟是可行的。     

不同质地裸土潜水蒸发估算方法

为定量分析裸土区潜水蒸发与水面蒸发的关系,该文通过自制试验装置,对粗砂、细砂、壤土和砂土4种质地土壤开展了二者之间相关关系的试验研究。结果表明:相同条件下,不同土壤质地的潜水蒸发与水面蒸发量不相等,二者之间存在一个折算系数,除粗砂外,细砂、壤土和砂土的折算系数均大于1,二者表现出较强的线性相关性,基于该相关性,建立了数学关系表达式。与实测数据的对比分析表明,若用水面蒸发强度代替潜水蒸发,相对误差达-17.79%,这将不可避免地影响到潜水蒸发计算结果的精度;而通过二者相关关系建立的折算系数法,可将相对误差减小至-1.94%,有效提高了潜水蒸发计算结果的可靠度。     

潜水埋深为零时塔里木盆地不同土质潜水蒸发与水面蒸发关系分析

根据渭干河灌区潜水蒸发试验站和阿克苏水平衡试验站的实际监测资料，分析了E₆₀₁型蒸发器与E₂₀蒸发皿观测的水面蒸发的关系、不同土质潜水埋深为零时潜水蒸发与水面蒸发的关系，提出了潜水蒸发能力系数的概念，并分析了其与土壤机械组成的关系。结果表明：塔里木盆地非冻结期E₆₀₁型蒸发器与E₂₀蒸发皿观测的水面蒸发的折算系数变化在0.65～0.78之间；除细砂土外，E₆₀₁蒸发器观测的水面蒸发强度不能代替潜水埋深为零时的潜水蒸发强度；不同质地土壤的粉粘粒(d<0.02 mm)含量百分数与潜水蒸发能力系数呈指数相关关系。     

潜水埋深为零时塔里木盆地不同土质潜水蒸发与水面蒸发关系分析

根据渭干河灌区潜水蒸发试验站和阿克苏水平衡试验站的实际监测资料,分析了E601型蒸发器与E20蒸发皿观测的水面蒸发的关系、不同土质潜水埋深为零时潜水蒸发与水面蒸发的关系,提出了潜水蒸发能力系数的概念,并分析了其与土壤机械组成的关系.结果表明塔里木盆地非冻结期E601型蒸发器与E20蒸发皿观测的水面蒸发的折算系数变化在0.65～0.78之间;除细砂土外,E601蒸发器观测的水面蒸发强度不能代替潜水埋深为零时的潜水蒸发强度;不同质地土壤的粉粘粒(d<0.02 mm)含量百分数与潜水蒸发能力系数呈指数相关关系.     

基于蒸渗仪测量的水文要素影响因素分析

降水入渗、地表径流、潜水蒸发等水文要素是研究流域水文及生态环境的重要因素。采用五道沟水文试验站蒸渗仪测量资料,统计分析前期土壤含水量、降水强度、地下水埋深及作物对降水入渗补给、地表径流及潜水蒸发的影响。结果表明:不考虑超渗产流,且在其它条件一致时,前期土壤含水量越大,降水强度越小,入渗补给和地表径流系数越大。无论地表有无作物覆盖,入渗补给、地表径流及潜水蒸发系数均随地下水埋深的增加而减少。降水量小于100mm时,无作物比有作物时的入渗补给系数大;降水量大于100mm时,无作物时的入渗补给系数较小。无作物比有作物时地表径流系数大、潜水蒸发系数小,而潜水蒸发系数的差异在作物生长旺季更为明显。研究成果对淮北地区水土流失治理和生态环境保护具有重要的理论和实际意义。     

农业活动对中国区域“蒸发悖论”规律的影响

1960－2001年间,中国范围内气温增加显著、蒸发皿蒸发量呈下降趋势,存在“蒸发悖论”现象。该文根据中国土地利用数据划分的251个受农业活动影响较小地区和165个受农业活动影响显著地区气象站的气象数据,计算了1960－2001年两类站点蒸发皿蒸发量和气温的变化趋势,分析了不同农业活动影响地区“蒸发悖论”规律的差异及影响因素。结果显示受农业活动影响显著地区的气象站气温升高的站点比例和平均趋势弱于受农业活动影响较小地区的气象站点,而蒸发皿蒸发量下降的站点比例和平均趋势明显强于受农业活动影响较小地区的气象站点,且在比较干旱的北方地区差异更为显著。由此可以推断灌溉等农业活动对区域“蒸发悖论”规律具有显著影响。     

秸秆覆盖对盐渍化土壤水盐影响的试验研究

研究了不同秸秆覆盖量处理对盐渍化土壤蒸发量、含水率及含盐量动态变化的影响。结果表明,（1）随着秸秆覆盖量增加,土壤蒸发量逐渐减少,当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,日蒸发量减少幅度趋于稳定。（2）秸秆覆盖量为10 500,7 500,4 500,1 500 kg/hm2时,蒸发抑制率依次为80.54%,79.01%,62.45%,37.93%。（3）随着秸秆覆盖量增加,不同土层含水率逐渐增加。当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,0—10 cm土层含水率达到最大值,比对照实验增加了9.28%;0—10 cm土层含盐量下降幅度最大,含盐量减少了3.21%。因此,秸秆覆盖盐渍土壤能够减少土壤水分蒸发损失,提高水分利用效率,抑制盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用,对改良盐渍化土壤具有显著效果。     

喀斯特森林近地表层覆盖对碳酸盐岩红土蒸发过程的影响

蒸发是西南喀斯特地区薄层土壤水分损失的主要途径,浅层土壤水分的存蓄对喀斯特地区农业生产和生态恢复至关重要。以西南喀斯特森林碳酸盐岩红土为研究对象,基于室内蒸渗试验设置4个苔藓生物量(0,0.32,0.64,0.95 kg/m~2)和3个松针生物量(0,0.32,0.64 kg/m~2)共12种处理,分析森林近地表层覆盖对碳酸盐岩红土蒸发过程及表层温度时空分布的影响规律,并对比3种蒸发模型(Black、Rose、空气动力学蒸发模型)在喀斯特森林碳酸盐岩红土的适用性。结果表明:苔藓和松针覆盖显著降低累积蒸发量和蒸发速率(P0.05),接种苔藓0.95 kg/m~2和覆盖松针0.64 kg/m~2处理比裸土累积蒸发量小36.9%;苔藓和松针导致土壤含水量显著增加(P0.05);苔藓和松针增加了表层土壤的平均温度,松针对土壤温度的提升作用强于苔藓;Black、Rose和空气动力学模型均能较好地模拟碳酸盐岩红土蒸发过程,Black蒸发模型的拟合精度高于Rose和空气动力学蒸发模型。研究结果能为西南喀斯特地区的水量平衡分析提供理论支撑并加强对喀斯特森林地表水文过程的认知。