分形理论在土壤大了忆隙研究中的应用及其展望

土壤大孔隙是普遍存在的现象，而非例外，它们使水及溶质快速穿过土壤，确定大孔隙大小分布需要大量的野外和室内实验。本在对分形理论概念进行简要阐述的基础上，介绍了分形理论在大孔隙研究中所取得的成果，结果表明应用分形理论确定土壤大孔隙性质是一种省时、省力和具有广泛代表性的方法，最后对分形理论在土壤大孔隙研究中应用前景作了展望。     

农田大孔隙对土壤水运动和溶质运移的影响研究

通过农场原状土和回填土试验地块比较试验 ,研究了天然土壤中的大孔隙对水分和溶质在土壤中迁移的影响。运用水分及污染物耦合数值计算模型 ,分别模拟计算了水分及保守性污染物质在原状土和回填土中的迁移规律 ,模型参数反映二试验地块不同土壤结构特征 ,数值计算成果得到了试验资料的验证     

水文模型研究进展及发展方向

概述了水文模型的发展历程,着重对分布式水文模型等现状研究重点进行了介绍。通过对水文模型研究现状的分析,指出GIS、RS技术与水文模型研究有机结合、水文过程物理规律、水文尺度问题及水文模型与其他系统模型的耦合研究是今后水文模型研究的重要发展方向。     

用TDR快速确定非饱和土中水分的入渗锋面

对低含水量土壤进行灌溉时在土壤中会形成水分的入渗锋面，垂直插入的ＴＤＲ信号可以在水分锋面形成二次反射。由ＴＤＲ（时域反射仪）测得的折合介电常数，平均含水量和锋面反射波三种方法来确定表土在非饱和灌溉条件下水分入渗锋面，与水分实际入渗距离进行对比分析表明用介电常数测得的锋面比用土壤水分计算结果准确，在初始入渗时，只有用锋面反射波方法计算的入渗深度才是可行的。     

AMSR2缺失数据重建及其土壤湿度反演精度评价

新型传感器土壤湿度产品在水分循环、农业管理等领域应用之前,需要评价其在不同区域的反演精度与数据质量。该文针对目前全球空间分辨率最高的AMSR2(advanced microwave scanning radiometer 2)3级微波土壤湿度产品,实现了缺失数据重建及其反演精度评价目的。论文研究引入离散余弦函数表达的惩罚最小二乘回归(discrete cosine transformation-partial least square,DCT-PLS)方法,重建因卫星轨道等原因造成的缺失与异常值,以构建时空分布连续的土壤湿度数据;进而以山西省为例,采用1 km分辨率的MODIS光学波段数据对AMSR2微波产品进行降尺度处理,通过实测土壤湿度、温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,TVDI)验证评价这2种不同尺度的微波土壤湿度数据质量。结果表明:DCT-PLS方法能够充分利用三维时空信息对缺失数据进行重建,重建后土壤湿度具有较高质量;10、1 km 2种尺度的土壤湿度与实测土壤湿度在空间分布上较为吻合,2个示例日期中降尺度土壤湿度与TVDI之间的相关性提高了0.352、0.4264,能够更为准确地反映土壤湿度空间分布细节;通过实测数据、TVDI指数的校验,降尺度前后的AMSR2土壤湿度数据表现出了较高的质量与可靠性。     

同化AMSR2数据提高HYDRUS-1D模型土壤湿度模拟精度

同化遥感监测数据提高土壤剖面湿度模拟精度,对区域农业发展等实践与理论领域具有重要意义。该文结合了集合卡尔曼滤波(ensemble Kalman filter,EnKF)方法与HYDRUS-1D模型,同化降尺度后的AMSR2(advanced microwave scanningradiometer2)微波土壤湿度数据,开展榆社、荫城2个实验站点的土壤剖面湿度模拟。结果表明:在2个实验站点,与直接使用HYDRUS-1D模型相比,同化具有一定误差的AMSR2土壤湿度数据对不同深度土壤湿度的模拟精度提高都发挥了作用,尤其是对于同化前模拟方案S1(4月1日站点实测含水量)与S4(4月1日遥感含水量),由于HYDRUS-1D模拟时输入了较少数量的土壤湿度数据,数据同化效果与土壤湿度模拟精度提高更为显著;同化前后不同深度的土壤湿度精度对比结果表明,同化效果随深度增加而逐渐减弱。     

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。     

湖泊围垦对城陵矶水位抬升作用模拟分析

通过对1954年洪水资料的统计整理,采用水文模型模拟,分析了1954年和1998年的洪水。结果表明：通江湖泊的围垦对1998年城陵矶洪水的水位抬升了0．82m,洞庭湖围垦则抬高了0．14m。若恢复洞庭湖1954年容积,以1998年发生的历史最高水位控制,利用城陵矶附近布局的320亿m3蓄洪区配合三峡水库调度,实现长江中游防御1954年洪水的战略目标具有一定的可靠性。     

CT在土壤大孔隙研究中的应用评述

对各种存在条件下的非扰动土柱和由一定大小的土壤颗粒均匀填充的土柱进行 CT扫描实验 ,阐明CT扫描原理和过程 ,从传统统计法和分形几何法两个方面论述人们如何利用实验得到的断层扫描图像和二维矩阵 CTN图来确定大孔隙的大小、数目、类型、分布连通性。结果表明 CT扫描是一种有发展前景的、非破坏性的确定土壤大孔隙的方法     

淮北平原水文气象要素长期变化趋势和突变特征分析

采用淮北平原五道沟水文水资源实验站长系列水文气象观测资料,分析了气温、降雨、日照和风速4个要素的长期变化趋势,并用Yamamoto法和Mann-Kendall法联合检测了该区域年时间序列的水文气象要素突变现象。结果表明,半个世纪以来五道沟实验站平均气温上升速率为0.14℃/10a,年最低气温上升速率为0.54℃/10a,年最高气温下降速率为0.33℃/10a,年降水量以1.3 mm/a的速率增加,年日照时数整体呈下降趋势,平均风速下降速率为0.32/10a。用Yamamoto法检测突变结果表明年平均气温和年降雨量均未发生突变,年日照时数和年平均风速分别在1997年、1985年发生突变;用Mann-Kendall法检测检验得出本地区年平均气温、年降雨量和年日照时数分别在2003—2004年间、2002年、1998年前后发生突变。