隧道排水诱发地下水位下降对地表植被影响的TSPAC分析方法

发布时间：2024-03-10 22:54

　　山岭隧道建设可能会改变周边地下水渗流场,严重时会疏干地下水,威胁地表植被生存。针对现有研究难以定量分析隧道排水对地表植被影响的问题,提出以土壤水基质势作为植被生存状态指标,建立隧道-土壤-植被-大气连续体(tunnelsoil-plant-atmospherecontinuum,TSPAC)分析模型。通过Richards方程描述植被根系区的土壤水分运移,将大气、地下水渗流模型作为上下边界输入方程,计算植被根系区基质势分布,据此衡量植被凋萎过程并判断其生存状态。将该分析方法应用于大别山区明堂山隧道工程,分析隧道建设对地表植被的影响,结果表明:1)植被根系区土壤水基质势对地下水位和大气变化的响应存在滞后性和非均匀性,植被凋萎是渐进、动态的过程; 2)大气条件在该区域对植被生存起控制性作用; 3)隧道建设引起的地下水位变化对周边地表植被影响较小,且对不同植被类型影响程度不一。TSPAC分析方法的创新性在于:提出了物理概念明确、易于工程使用的植被生态危险状态判断指标与依据,在SPAC分析模型基础上引入隧道地下水渗流模型,将隧道排水的工程因素与环境因素相结合,分析隧道排水—地下水位下降—地表植被...

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【部分图文】：

图1典型SPAC系统中的水分运移过程示意图

土壤-植被-大气连续体(soil-plant-atmospherecontinuum,SPAC)从物理活动的角度出发,将土壤、植物、环境大气看作是时刻发生着能量传输、物质(水分)运移的动态物理系统[20]。“连续体”的概念强调了水分在土壤、植物、大气三者之间运动的连续性与整体性....

图2地下水位下降对土壤水基质势的影响

式中:Lw为根系—土界面上土壤水基质势达到hw的根系长度,简称根系凋萎长度;Lt为根系总长度;Le为有效根系深度,表示植物获取大部分水分的根区部分。满足式(2)的状态即为植物整体的生态危险状态,表述为植物生态危险状态判断准则2(整体判据):当植物一定比例长度的根系进入生态危险状态....

图3隧道建设对植被影响的TSPAC模型耦合方法与分析流程

式(4)—(6)中:θr、θs分别为残余含水量和饱和含水量;Ks为饱和导水率;Se为有效饱和度;l为孔隙连通参数,对于大多数土层可以设置为0.5;α、n为滞水曲线θ-h的形状参数;m为土壤吸湿、脱湿曲线的关系,m=1-1/n(n>1)[28]。利用Feddes模型[29]描述根系....

图4大气模型计算流程图

目前,利用Penman-Monteith方法估算ETp的应用较为广泛,其标准主要有2种:联合国粮农组织(FAO)提出的FAONo.56[31]和美国土木工程师协会(ASCE)提出的ASCEManual70[32]。2种标准均采用2步法(如图4所示):首先根据日辐射、温湿度、风速等....

本文编号：3925446