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。     

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。     

小网格防护林影响土壤蒸发机理及节水、减盐效应

采用热平衡法研究新疆杨防护林林网内外的土壤蒸发量、蒸发效能及相关气象因子,用主成分分析探讨小网格防护林影响土壤蒸发的主要因子为空气温度因子、空气湿度因子、近地层风速因子和太阳辐射平衡值;分析新疆杨防护林对主导因子的影响程度;推算林网内表层土壤减盐量。     

塔里木盆地潜水蒸发规律与计算方法研究

根据1984年至1987年阿克苏水平衡站潜水蒸发量及水面蒸发量资料，分析了潜水蒸发的变化规律，并建立了新的潜水蒸发经验公式。研究结果表明：现有的经验公式均认为潜水蒸发强度跟大气蒸力的一次方成正比，公式结构不合理。实际上，潜水蒸发强度先是随着大气蒸发力的增大而增大，当大气蒸发力达到临界值后，潜水蒸发强度趋于一定值；原常用的中公式所需参数多而不易准确得到，其中参数η值随着埋深增加而减小，而不应为一固定的经验常数。该文建立的经验公式结构合理，物理意义明确，计算较简单。     

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。     

覆膜开孔率对土壤水分蒸发的影响

通过对室外玻璃棚内土壤进行覆膜开孔模拟试验,研究了覆膜不同开孔率(12.5%、25%、50%、75%、100%)对土壤水分蒸发的影响,根据模拟试验监测资料对土壤累积蒸发量,白天、夜晚累积蒸发量,日蒸发量差值,单位膜孔面积蒸发量等进行比较分析,结果表明:覆膜开孔率对土壤水分蒸发有明显影响,累积蒸发量与蒸发时间平方根之间存在一定线性关系,符合Gardner理论;覆膜开孔率为12.5%时抑制蒸发的效率最高,保持水分的能力最强,随开孔率增大,土壤累积蒸发量、累积蒸发量系数、日蒸发量差值均呈增大趋势。     

有植被土壤潜水蒸发的模型研究

在农业生产上,潜水蒸发的水分可以补给作物根层土壤,供作物吸收利用。在地下水矿化度较高的地区,随着潜水水分的蒸发,盐分也随之向上运动,并积聚于土壤表层。如果积盐达到一定程度,将影响作物的正常生长。深入研究潜水蒸发的机理、潜水蒸发量的大小、变化规律及有植被土壤潜水蒸发的模型等,用该拟合公式可以估算辽宁省中部地区不同土质的月潜水蒸发系数,进而估算潜水蒸发量。有植被土壤潜水蒸发的模型的研究,对水资源评价、盐碱地治理、水利建设和指导农业生产等都具有十分重要的意义。     

基于蒸渗仪群淮北平原冻融期裸土及麦田潜水蒸发规律研究

为研究淮北平原冻融期潜水蒸发规律,采用五道沟水文实验站 38 套原状土蒸渗仪 1991 2018 年试验资料,采用非线性拟合方法,揭示了冻融期(12 2 月)砂姜黑土和黄潮土有无作物潜水蒸发变化规律。结果表明,淮北平原冻融期多表现为昼融夜冻现象,砂姜黑土和黄潮土有无作物潜水蒸发均随埋深的增大呈先增后减趋势,在埋深 0.1~0.3 m区间出现最大值,且种植小麦潜水蒸发量比裸地小。裸地情景下高斯函数拟合最好,拟合优度 R2 均大于 0.9,其中砂姜黑土冻融期 12 2 月潜水蒸发量最大时埋深平均值在 0.08 m 左右,黄潮土在 0.29 m 左右。小麦生长情景下类高斯函数拟合最好,拟合优度 R2均大于 0.9,其中砂姜黑土冻融期潜水蒸发最大值对应的埋深为 0,潜水蒸发随埋深递减,而黄潮土对应的埋深在 0.23 m 左右,2 种土壤有作物时最大值对应的埋深均比裸地小。拟合的函数形式可直接用于冻融期旬潜水蒸发量的计算。     

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。     

沼液负压蒸发浓缩装置的设计与试验

为了解决沼液浓缩过程中有效成分流失的问题,采用低温负压蒸发浓缩的方法,结合沼液的理化性质,对沼液负压蒸发浓缩装置的主体部分(蒸发罐)和辅助设备(冷凝器、循环液槽、真空泵)分别进行了参数设计计算和设备选型,并在自制20 L负压蒸发浓缩装置上进行了系列试验。试验结果表明:当温度低于80℃时,沼液的有机质含量基本不变,蒸发温度高于80℃之后,有机质含量明显下降,80~100℃的变化率为9.4%;随着温度的升高,氮磷钾含量不断下降,氮含量流失最大,最大变化率为13%。蒸发浓缩后的沼液中有机质和氮磷钾含量随真空度的增大而升高;随着真空度的升高,沼液的蒸发温度逐渐降低,蒸发量不断增大,绝对真空度为0.025 MPa时,最低蒸发温度为67℃,蒸发量最高能达到8 324 m L/(m2·h),蒸发率为28.75%;绝对真空度维持在0.04 MPa到0.05 MPa之间,温度在75~80℃时,蒸发量能达到7 700 m L/(m2·h),蒸发率为26%左右。     

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。     

绿色保湿增肥块的土壤保湿效果研究

为了减少土壤水分蒸发和增加土壤养分含量,通过盆装试验,研究了绿色保湿增肥块的保湿效果。绿色保湿增肥块由有机秸秆与保水剂黏合压制而成,吸水后会迅速膨胀分解,在土壤中形成透气层,为植物根的生长提供有利的条件。试验结果表明:绿色保湿增肥块能够有效地减少土壤水分的蒸发,平均蒸发量处理Ⅰ为35.82 g/2d,处理Ⅱ为33.79 g/2d,分别比对照的37.59 g/2d减小了4.94%和11.25%;与对照相比,试验结束时处理Ⅰ和处理Ⅱ的土壤含水量分别提高了14.24%和30.63%。本试验中温度和空气湿度是影响土壤水分蒸发的主要因素,最大蒸发量为145 g/2d,最小蒸发量为0,变化较大。     

初始湿度对覆膜开孔蒸发水盐运移的影响

为了解初始含水率(湿度)变化对覆膜开孔蒸发的盐分与蒸发量的定量关系,通过不同湿度土壤的室内蒸发实验,研究了覆膜开孔率影响下土壤水分和盐分的运动特征.结果表明,初始含水率越大,不同覆膜条件下累积蒸发量越大,单位膜孔面积累积蒸发量(E_R)随开孔率增大而急剧减小.不同初始湿度的ER与覆膜开孔率的关系可用乘幂表示;表土返盐量随覆膜开孔率的增大而逐渐增加;不同含水率土壤的盐分浓度削面分布趋势一致,含水率越大,表层盐分浓度越大,含水率较小的土壤.盐分浓度在表层最大.在盐分含量最低点附近达到最小值,表层以下4-13cm的盐分浓度均小于初始值;不同覆膜开孔率条件下不同含水率土体剖面盐分浓度与垂直位置之间可用幂函数表示.研究表明,初始湿度对土壤水盐运动的影响存在定性特征,而覆膜开孔率对水盐运动的影响有定量关系可循.     

北疆平原水库水面蒸发模型的建立与关键参数确定

北疆平原地区的温带大陆性干旱半干旱气候具有空气干燥、温差大、气压差异明显、风多且风速大等特点;而该地区平原水库又具有坝长,面积广而水深较浅的特点。已有的水面蒸发模型并未充分考虑到上述区域性和平原水库的特点,计算误差较大,不能准确估算出新疆灌区平原水库的蒸发量。文中以道尔顿模型为基础,依据已有3因子模型的研究方法,充分考虑了气压差、风速、湿度和温度共4个主要因素对水面蒸发的影响,建立4因子模型。通过理论分析得到各影响因素的表达式,由20 m2蒸发池试验观测获取公式中的关键参数。通过大泉沟平原水库完整的水文水资源观测资料,采用水量平衡法计算出水库蒸发量,4因子模型计算结果能与其基本吻合;同时考虑到尺度上的差异,引入修正系数对模型进一步进行修正,通过对观测数据的深度分析最终确定,在冰冻期修正系数为0.886,非冰冻期修正系数为0.939。修正后的4因子计算模型不仅能准确模拟出大泉沟水库的水面蒸发量,而且与北疆其他地区的7座水库蒸发量也能够较好吻合,验证了该模型的精确性和可靠性。该模型所需的数据都是基本的气象资料,易于获取,计算简便,实用性好。综上所述,该模型方法正确,能准确估算内陆干旱区平原水库的蒸发量,为内陆干旱区水资源合理利用与科学管理提供理论支持。     

杨树防护林土壤蒸发及其影响因素

[目的] 研究杨树林地土壤蒸发规律,探索估算林下土壤蒸发量的方法,为林业高效用水和研究水循环规律提供理论支撑。[方法] 利用20 cm蒸发皿和微型蒸发器测量杨树林下水面和土壤蒸发量,分析气象要素与林下土壤和水面蒸发的关系。测量土面温度和蒸发皿水体温度,计算两者温度差相对值（RT）,以水面蒸发量为参考计算土壤相对蒸发量（RE）,分析RE与RT的关系,进而建立估算土壤蒸发量的经验公式。[结果] 太阳辐射是影响林下土壤及水面蒸发量最主要的因素,温度、相对湿度和风速等气象要素与土壤蒸发的相关性较差;随着林下土壤与水面温度差相对值RT的增大,相对蒸发量RE逐渐减小,当RT增大到约0.11后,RE趋近于常数0.164,认为此时土壤的蒸发已经进入到水汽扩散阶段。[结论] 杨树防护林下土壤相对蒸发量随土壤与水体温度差相对值的增加而逐渐减小,后趋于常数。经验证本研究提出的方法和建立的公式可较好地估算土壤蒸发,为土壤蒸发量的原位测算提供了新的手段。     

东亚季风环流对华北地区降水蒸发差的影响

采用趋势分析和突变检验等统计方法,分析了华北地区降水蒸发差的变化趋势和东亚地区不同等压面高度上风场、气压场、湿度场和温度场的年代际差异.结果表明,华北地区降水蒸发差主要受降水量变化的影响,1977年前后发生了由增到减的年代际转折;华北地区降水蒸发差与亚洲经向环流指数呈正相关、与纬向环流指数呈负相关关系,相关显著性具有阶段性特征;1977年前后,东亚地区850hPa高度上西南季风强度由强变弱,中高纬度气压系统由距平低压转变为距平高压,平均相对湿度场分布由正距平转变为负距平,1000hPa高度平均温度场增温显著.分析认为,东亚地区夏季风强度减弱、热带水汽输送量减少,致使华北降水减少是1978年以来华北地区降水蒸发差持续减小的主要原因;而东亚地区冬季风强度减弱,影响极地冷空气南下,引起华北气温升高、蒸发增强则进一步加剧了华北地区的干旱化程度.东亚季风环流对华北降水和气温的共同作用,导致华北地区降水蒸发差发生年际和年代际变化.     

喷灌对冬小麦生长环境的调节及其对水分利用效率影响的研究

研究了在不同气候条件下喷灌对近地面空气温湿度和农田蒸发能力（冠层顶部20 cm蒸发皿水面蒸发量）的影响，在干热风天气条件下微量喷水对冠层温度和农田蒸发能力的影响，以及喷灌对冬小麦产量和水分利用效率的影响。试验结果表明，如果4～5月份降水量较少、空气相对湿度较低，则喷灌会明显降低近地面空气日最高温度和日平均温度，增加日平均相对湿度特别是最低相对湿度。喷灌条件下农田蒸发能力明显低于地面灌溉。微量喷水明显降低冠层温度和降低农田蒸发能力。农田蒸发能力变化与喷水量和日最高温度成正比，与日最低相对湿度和风速成反比。喷     

蒋家沟流域雨季降水中氢氧同位素特征分析

通过分析蒋家沟流域2001—2009年内降雨资料,发现降雨频率服从幂指数分布,分析蒋家沟流域2010年雨季降水的氢氧同位素组成,得出当地大气降水线,其截距与我国大气降水线相比较小,这与研究区地处内陆干热河谷、蒸发作用强烈有关;降水中氘盈余7月中旬之前较大,均为正值,7月中旬到8月中旬由于空气湿度相对较高,氘盈余减小,8月中旬之后,随着空气湿度重新减小,d值增大;根据次降雨采集的降水样品分析,δ18 O显示出明显的降水量效应,即降水量较大的降水场次内δ18 O较小,在同一场降雨内,δ18 O也随着降雨时间的持续和降水量的增加而呈减小趋势;受山区降雨的随机性影响,蒋家沟流域内稳定同位素的高程效应较为反常,海拔越高的地方,δ18 O越大。     

不同温度下紫色土与黄壤的水分持续性耗散特征

[目的]研究温度对紫色土和黄壤耕地表土水分耗散的影响,为紫色土区田间土壤水分管理提供依据。[方法]采集紫色土和黄壤耕地表层土壤,分别在20℃,30℃和40℃下恒温观测土壤水分耗散过程,并计算不同时段的蒸发量和蒸发速率、平均蒸发速率、累积蒸发量等指标。[结果]①紫色土和黄壤的水分时段蒸发量、时段蒸发速率、平均蒸发速率及累积蒸发量均表现为:40℃30℃20℃,但仅在土壤水分蒸发量递增阶段存在显著差异(p0.05)。②3种温度条件下,紫色土和黄壤时段蒸发量、时段蒸发速率、平均蒸发速率均呈先增后减趋势,最终趋于稳定。相比而言,紫色土累积蒸发量均小于黄壤,且差值随着时间的推移而增大。③紫色土和黄壤水分累积蒸发量整体呈先快速变化后缓慢变化趋势。[结论]紫色土和黄壤水分耗散过程受温度影响较大,在相同温度下也存在差异,尤其是在高含水率阶段较为明显。     

红壤坡地农业景观(旱季)地表界面水分传输研究——I．土壤-大气界面水分传输

定位观测研究红壤坡地土壤 大气界面水分传输结果证明 ,不同地表植被群落构建和不同农业利用景观土壤蒸发量有差异 ,但水汽传输通量的动态变化规律一致 ,土壤蒸发量日变化为典型单峰曲线。界面水分传输通量受诸多因素影响 ,当地表植被群落稳定、作物因素影响较小时 ,水汽通量除受气候条件影响外还明显受土壤含水量特别是表层土壤含水量的影响。界面水汽传输通量与净辐射能呈显著正相关 ,与环境温度有很好的相关性 ,温度越高其蒸发越强 ,与空气湿度呈极显著负相关。界面水汽传输通量主要受 0～ 2 0cm表层土壤水分控制 ,二者间存在线性关系。土壤蒸发量占系统蒸散量的 1/ 3 ,该部分非生产性水分消耗有控制降低的可能 ,可通过土壤培肥、灌溉控制、物理障碍等手段抑制土壤蒸发。