裸地蒸发条件下土壤盐分运动的预测研究

本文在饱和——非饱和流蒸发,再分配及灌溉入渗实验基础上,针对内蒙古河套灌区土壤盐渍化问题,进行了长期裸地蒸发条件下土壤溶质运移规律的数值模拟研究。就不同地下水埋深H、地下水矿化度Co和蒸发强度Eo状态下的溶质运移分别进行了系统预测模拟,以探讨地下水埋深、地下水矿化度和蒸发强度三项主要因素对土壤积盐、特别是表层土壤积盐量的影响、各因素问的相互影响与相互制约关系,为揭示溶质运移的机制、制定相应的土壤盐渍化防治措施提供依据。     

基于数值方法的农田土壤零通量面的模拟

零通量面能够反映土壤水分运动情况,定量计算土壤水分的入渗和蒸散量。采用Richards方程描述了降雨和蒸发边界条件下的一维土壤水分运移,通过土壤传递函数估算得到Van-Genuchten水分特征曲线参数,借助参数化Hydrus-1D模型计算得到一维土壤空间不同层的土壤含水量和基质势的数值解,并采用田间实测数据对数值解进行了验证,根据不同层的水势梯度和水流通量的值判断零通量面出现位置以及零通量面类型,最后分别设置5个不同的降雨和蒸发强度,模拟分析了土壤零通量面的空间位置和类型。研究结果表明:(1)采用Hydrus-1D可以准确模拟降雨和蒸发条件下的一维土壤水分运移;(2)在降雨和入渗条件下,零通量面位置随之降低;(3)蒸发强度增加时,零通量面上部土水势降低,土壤吸力增大,使其位置上升。结果证明该方法可行,能够模拟零通量面的动态变化。     

辽河口芦苇湿地区潜水蒸发试验

为探寻辽河口湿地区芦苇Phragmites communis生长条件下潜水蒸发的变化规律,提高研究区地下水水分利用效率,用带有地下水补给的芦苇培养箱测量潜水蒸发量,并与同一实验条件下的水面蒸发和裸地蒸发进行对照。研究结果得出：①在不同地下水埋深条件下,栽植芦苇的样地的潜水蒸发量比裸地的大,并且随天气变化潜水蒸发量日变化也非常大,栽植芦苇的样地日潜水蒸发量差值可达9.0 mm。②潜水累积蒸发量随地下水埋深的增大而减小,栽植芦苇的样地的潜水蒸发递减速度大于裸地。在试验设定的地下水埋深－ 5 ~ －60 cm范围内,种植芦苇的样地的潜水累积蒸发量是裸地的3.0~3.5倍。③栽植芦苇的样地的潜水蒸发过程与水面蒸发过程一致性较好。大气蒸发能力增大到一定程度,栽植芦苇的样地和裸地的潜水蒸发强度增加的幅度均呈减小的趋势。最后通过参数拟合,得到潜水蒸发系数的幂函数型公式和指数型公式以及公式中的相关参数,拟和效果较好,适合应用于研究区潜水蒸发的研究。图6表3参14     

土壤蒸发与抗旱保墒

一 土壤蒸发 土壤蒸发就是土壤水分以气体形式向近地层大气的扩散过程。它是土壤中有效水分消耗的主要途径。群众称之謂“跑墒”。 土壤水分蒸发的速度和强度与土壤本身的物理特性和近地层大气物理条件有关。显然,土壤本身的湿度状况是影响土壤蒸发的决定性因子。苏联土壤学家П.С.柯索維奇(一九○四年)提出了土壤蒸发三阶段的理論。他认为:第一阶段是在土壤很湿的情况下,蒸发速度接近于一个常数,近似于水面蒸发;当土壤湿度减小(土壤变干)时,即进入第二阶段,表現出蒸发速度迅速减小,     

灌溉对土壤水分分布和潜水蒸发的影响

通过室内土柱试验,对3种灌水处理条件下不同地下水埋深土壤中的水分分布和潜水蒸发规律进行了分析。结果表明,灌溉制度和地下水埋深对潜水蒸发影响较大。在同一水位下,总灌水量相同,灌水频率不同时,随灌水频率增加,潜水蒸发量显著减少;在同一水位下,低灌水频率土壤随次灌水量增加潜水蒸发减少,且水位越深,潜水蒸发量减少越大,水位越浅,潜水蒸发量减少越小。     

不同条件下土壤控制体中水盐运移规律研究

为了探究气温、风速和湿度对土壤中水盐运移的影响,试验以土壤控制体为研究对象,并在土柱底部设置盐水槽,模拟地下水埋深。以土壤中水盐含量为目标函数,控制不同温度、风速和湿度条件,通过测定土壤中的水盐含量,探讨土壤中的水分、盐分在土壤控制体中的流入、流出以及内积累的机制,分析气温、风速和湿度对土壤水盐运移规律的影响。结果表明:土壤中水分和盐分的运移密切相关。随气温升高,土壤水分蒸发加强,持水能力变弱,含水量下降;温度升高,水分带盐分向上运动通量加大,含盐量增加;且随着土壤深度的增加,气温对含盐量影响变弱;随风速增大,土表水分蒸发加强,水分向上运动推动力较大,盐分被水分带动迁移量增加,土壤的含水量及含盐量增加;随着空气湿度的增加,盐分随水分运移量增大,土壤含盐量不断增加,而含水量则呈现先增大后减小的规律。     

塔里木河上游荒漠河岸林土壤水分与浅层地下水分布规律研究

【目的】为研究荒漠河岸林生态系统的耗水规律。【方法】本研究选择塔里木河上游流域作为研究区,通过采集不同土层的土壤样品测定其含水量,并量测不同覆盖度的浅层地下水埋深,分析了荒漠河岸林土壤水分、浅层地下水埋深时空变化规律及二者之间关系。【结果】不同覆盖度土壤水分差异显著,覆盖度越高,土壤保墒能力越强,土壤含水量越高;覆盖度越低,土壤水分活跃程度越高;同一覆盖度不同月份土壤含水量随深度的变化趋势大致相同,各覆盖度土壤含水量垂直变化特征总体满足随着土层深度的增加而增大;覆盖度高的各层土壤含水量随时间变化范围小。【结论】各覆盖度由表层到底层土壤含水量变化幅度与覆盖度有关,植被和地下水埋深越深可以有效控制土壤水分变化,而河道侧渗对地下水的补给却具有一个延迟作用。     

易涝易渍农田土壤水分变化及分析

基于湖北四湖流域大量调查观测资料分析了易涝易渍农田土壤水分变化规律。结果表明：不同层次上土壤水分年平均值差异很小,在不同水文年以及同年内的不同季节则差异较大;当地下水埋深≤1m时,对耕层土壤水分影响明显;在一定条件下,土壤水分与地下水埋深、时段内累计雨量和累计蒸发量之间有显著的相关关系。     

地下水浅埋区土壤水盐试验分析

利用新疆焉耆盆地土壤田间水盐试验资料，用地下水和土壤水动力学方法，从灌溉条件下土壤水、地下水、盐分运动机理着手，对地下水浅埋区(埋深小于或等于2m)水平排水条件下的农田地下水、土壤水和表层(0～30cm)土壤盐分变化进行对比分析。结果表明：在浅埋区水平排水条件下，土壤水库调蓄能力较弱。地下水埋深变幅在1．10～1．60m，水位变化大，地下水对土壤水补给为农田蒸散发的主要来源；土壤盐分的变化与地下水埋深的动态变化密切相关(负相关系数为0．75)，土壤因蒸发而积盐的过程发生在地下水位从高到低的回降过程中，水位回降越慢，土壤积盐越多(积盐率最高可达50．36％)，导致土壤盐渍化的发生。     

黄土地区不同埋深条件下潜水蒸发的研究

为分析黄土地区潜水蒸发的规律,建立适宜于本地区的数学模型。采用地中渗透仪对自然条件下的潜水蒸发进行了模拟试验,根据宝鸡峡灌区扶风县段家乡试验场地连续5年的观测资料,分析了黄土地区不同地下水埋深的蒸发蒸腾规律。结果表明,潜水蒸发量与埋深呈负相关关系,潜水蒸发量与埋深关系曲线以埋深1.0m为界,埋深小于1.0 m时曲线较陡,即埋深小于1.0 m时的潜水蒸发量大,且随埋深的变化较大;地下水埋深大于1.0 m时,潜水蒸发量小,且随埋深变化较小;裸地和玉米、小麦生育期潜水蒸发的极限埋深分别为4.5,5.3和6.3 m。最后还以5年实测资料为依据建立了潜水蒸发的指数型数学模型。     

不同埋深浅层地下水对春小麦的补给模式研究

[目的]从作物需水规律出发,研究不同埋深浅层地下水对作物需水的补给模式及对作物蒸散的影响。[方法]设计5个地下水埋深处理,于2008～2009年采用底部密封的试桶进行不同地下水埋深条件下春小麦全生育期潜水蒸发试验。[结果]不同埋深地下水对作物生长以及田间蒸发散具有显著的影响,补给占ET总量的比重从0到52.0%不等;地下水埋深较浅时,影响地下水对作物补给的主要因素是大气蒸散能力和作物根层深度,埋深较大时则主要受到地下水位的控制。[结论]揭示了不同埋深条件下潜水补给包气带及作物需水的机理及模式,为合理高效利用浅层地下水资源、优化春小麦灌溉制度提供依据。     

季节性冻融期不同地下水位埋深下土壤温度变化特征

土壤温度是土壤热状况的综合表征指标,影响土壤养分分布和冬春季节作物生长发育。以山西省水文水资源勘测局太谷均衡实验站为试验基地,对冻融期4种不同地下水位埋深下的土壤温度进行了分析研究。结果表明：在地下水浅埋区,冻融期地温的变化滞后气温变化,且滞后时间随土壤深度的增加而增大。12月初-2月下旬,地下水位为1．0m埋深的土壤温度较高;消融期地下水位为1．5m埋深下的土壤温度迅速回升。而0．5m埋深下的土壤温度较低且回升较慢;同一地下水埋深下,随着土壤深度的增加。剖面温度增高。50cm深度之下的土壤温度受地下水位埋深的影响较弱。研究成果可为冬春作物播种、预防冻害提供参考依据。     

银川北部平原土壤水分运动状态类型及水盐运移机理研究

根据银北平原江南村盐碱地改良试验工作中取得的包气带-地下水系统的土壤水势、土壤含水量、土壤溶液浓度、土壤含盐量、潜水埋深等动态资料,分析研究了试验区土壤水分运移基本类型及水盐运移机理。结果表明,在试验区内,种植区的土壤水盐运移主要受灌溉和蒸发的制约,土壤水盐运移特征呈灌溉-蒸发型,荒地区的土壤水盐运移主要受降水和蒸发的制约,土壤水盐运移特征呈降水-蒸发型。在此基础上,重点分析了种植区在一个年度内的2个大的脱盐阶段和2个大的积盐阶段的土壤水盐运移机理,即春灌前、灌期、秋季和冬灌等阶段水盐运移机理及荒地土壤水盐运移机理。     

克里雅绿洲浅层地下水特征与表层土壤特征的相互关系研究——基于最优插值预测

通过对特定区域由点至面的预测,进而研究典型干旱区绿洲浅层地下水特征与表层土壤特征的空间分布变化规律及两者相互影响,对干旱区水土关系的科学认识具有重要意义。根据最优的空间插值预测方法对克里雅绿洲整体的浅层地下水特征与表层土壤特征(地下水埋深、电导率、水温,表层土壤含水率、电导率、土温)进行预测,并在全局尺度上对以上的水土指标进行相关性研究。结果表明:(1)克里雅绿洲区域地下水埋深主要在3 m以下,地下水电导率主要在5 mS/cm以下,地下水温度主要在15℃以下,表层土壤含水量主要在50%以下,表层土壤电导率主要在2.5 mS/cm以下,表层土壤温度主要在13℃以下,浅层地下水特征与表层土壤特征的空间分布均呈现一定的变化规律。(2)浅层地下水特征与表层土壤特征间均具有空间与统计相关性,地下水电导率与表层土壤盐分的线性回归拟合结果最好(R~2=0.721 8),回归方程为y=0.144x+0.172 1,可以作为实际预测中的参考依据。     

Assessment of Soil Water Content in Field with Antecedent Precipitation Index and Groundwater Depth in the Yangtze River Estuary

To better understand soil moisture dynamics in the Yangtze River Estuary (YRE) and predict its variation in a simple way, a field monitoring experiment was carried out along the north branch of the Yangtze River, where seawater intrusion was strong and salt-water variation is one of the limiting factors of local agriculture. In present paper, relation between antecedent precipitation index (API) and soil water content is studied, and effects of groundwater depth on soil water content was analyzed. A relatively accurate prediction result of soil water content was reached using a neural network model. The impact analysis result showed that the variation of the API was consistent with soil water content and it displayed significant correlations with soil water content in both 20 and 50 cm soil layer, and higher correlation was observed in the layer of 20 cm. Groundwater impact analysis suggested that soil moisture was affected by the depth of groundwater, and was affected more greatly by groundwater at depth of 50 cm than that at 20 cm layer. By introducing API, groundwater depth and temperature together, a BP artificial network model was established to predict soil water content and an acceptable agreement was achieved. The model can be used for supplementing monitoring data of soil water content and predicting soil water content in shallow groundwater areas, and can provide favorable support for the research of water and salt transport in estuary area.     

不同埋深浅层地下水对春小麦的补给模式试验研究

[目的]从作物需水规律出发,研究不同埋深浅层地下水对作物需水的补给模式及对作物蒸散的影响。[方法]设计5个地下水埋深处理,于2008～2009年采用底部密封的试筒进行不同地下水埋深条件下春小麦全生育期潜水蒸发试验。[结果]不同埋深地下水对作物生长以及田间蒸发散具有显著影响,补给占ET总量的比重从0到52.0%不等;地下水埋深较浅时,影响地下水对作物补给的主要因素是大气蒸散能力和作物根层深度,埋深较大时则主要受到地下水位的控制。[结论]揭示了不同埋深条件下潜水补给包气带及作物需水的机理及模式,为合理高效利用浅层地下水资源、优化春小麦灌溉制度提供依据。     

锦州玉米地地下水位、降水与土壤含水量的关系分析

本文通过研究1985—2007年间的锦州玉米地地下水位、降水和土壤含水量的观测资料,旨在阐述锦州农田可利用水分的变化规律及其影响因子。结果表明：当地下水位小于4m时,锦州玉米地地下水位与土壤含水量呈负相关关系在相同地下水位条件下,土壤含水量受地下水位的影响随土层深度加深而变强。锦州玉米地生长季不同月份0～30cm土壤含水量大小排序为8月〉7月〉5月〉6月〉9月在年时间尺度上,生长季的降水与地下水位呈显著的负相关。     

针阔混交林择伐作业后土壤呼吸与土壤温度和湿度的关系

利用LI8100土壤CO2排放通量的全自动测量系统,对择伐后林地10cm处的CO2通量进行了测定,分析了土壤及各分室CO2排放通量与温度和湿度的关系。结果表明:择伐作业后,林地表面CO2通量与土壤温度和湿度有着较好的相关性,土壤温度和湿度共同解释了林地表面CO2通量季节变化的68.10%~98.9%;枯枝落叶层CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较差,土壤温度和湿度共同解释了枯枝落叶层CO2通量的12.60%~89.80%,难以确切说明枯枝落叶层CO2通量与土壤温度和湿度的相应关系;根系CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较好,土壤温度和湿度共同解释了根系CO2通量的55.80%~96.70%;矿质土壤CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较高,土壤温度和湿度共同解释了矿质土壤CO通量的40.30%~99.50%。