毛乌素沙地风沙滩区降水入渗响应研究

发布时间：2021-09-17 00:37

　　为研究毛乌素沙地地下水浅埋区降水入渗补给滞后响应时间,确定补给滞后的影响因素,为该地水文生态保护与地下水资源评价提供科学依据,以陕北毛乌素沙地风沙滩区为研究区,基于原位试验数据和相关分析法,分析土壤含水率和地下水位对降水入渗的响应机制,运用土壤水均衡分析探讨降水入渗响应与各影响因素的关系式。结果表明,小雨型降水土壤含水率响应深度为0～10 cm,中雨型为10～90 cm,大雨型与暴雨型均> 90 cm。最大响应深度z与降水量P显著线性相关。在地下水位一定的前提下,随着前期累计降水增大,当前降水入渗响应深度也增大,前期累计降水对当前降水入渗的影响时段在144 h以内。雨后土壤水分与地下水补给均存在滞后。入渗响应滞后时间与土壤深度呈正比,与降水强度和土壤初始导水率的差成反比。 

【文章来源】：世界地质. 2019,38(02)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

含水率与降水序列Fig.1Timeseriesofwatercontentandprecipitation

2.2地下水位对降水的响应无降水的时段，地下水位保持相对稳定，只存在规则的日变化(图2)。小雨对地下水位无影响，如6月25日降水5.2mm，水位并无变化。中雨大雨暴雨均会对地下水形成有效补给(如6月29日、7月3日、7月9日)，使得地下水位上升。试验时段内对地下水形成有效补给的降水统计可见表5。降水量越大，地下水位上升幅度越大。同时，相近降水条件下如7月3日降水(降水量21.2mm)与6月29日降水(共22.4mm)，通常水位埋深越小，土壤水分亏缺越小，地下水位上升幅度越大。图2地下水位与降水序列Fig.2Timeseriesofgroundwaterlevelandprecipitation表5降水后地下水位波动Table5Groundwatertablefluctuationafterrainfall雨型大雨暴雨雨量/mm21.241.430.671.654.622.4水位上升/cm1.31.62.19.19.91.8水位埋深/cm降水前129.4129.5138.1145.3133.1121.6降水后128.1127.9136.0136.2123.2119.8降水之后，地下水位并不立即上升，从降水开始到地下水位开始上升的这段时间间隔称为补给滞后时间;6月29日降水(共22.4mm)补给滞后时间为4h，7月3日降水(共21.2mm)补给滞后时间为5h;注意到这一滞后时间甚至小于地下30cm深处含水率响应时间，表明场地中降水后存在不可忽视的优势流。优势流与场地附近分布的植被有关，树干茎流与植物根系生长形成的优势通道造成部分区域入渗补给大大提前，使得地下水位快速响应［6，20］。地下水位开始上升后，补给过程可以分为两个阶段。第一个阶段是地下水位快速上升的阶段，这一阶段入渗补给量急剧增大，入渗补给速率较大。第二个阶段?

17.1，这表明降水引发入渗响应存在阈值，大于该值的降水才能造成土壤含水率响应。但降水入渗响应深度除受到次降水量影响外，还受到降水前土壤水分分布的影响［21］。图3入渗响应深度与降水量相关关系Fig.3Correlationbetweenresponsedepthandprecipi-tation图4为10月6日21点发生的降水过程中剖面含水率分布情况(曲线已平滑处理)。雨前与重分布后曲线相交面积(灰色部分)即为土壤水分亏缺。只有当本次降水量大于灰色部分与蒸发量之和时，地下水位处才会发生响应，地下水获得有效补给。因此，在计算地下水补给时，必须同时考虑降水前土壤水分实际分布与土壤持水能力。图4降水入渗中的含水率变化示意图Fig.4Schematicmapofwatercontentduringrainfallinfiltration对于特定埋深和岩性，θC为一确定曲线。由式(3)可知，前期累计降水越大，雨前土壤含水率越大，θC－θi越小，最大入渗响应深度z也越大。2.4入渗响应滞后时间的确定假设剖面含水率在降水前均匀分布，入渗过程中补给锋面上部含水率也均匀分布，且整个入渗过程满足活塞流假设，由水量平衡原理，总的入渗水量为［22］:∫θ0θizdθ=I(t)－K(θi)t(4)式(4)中，I(t)为累积入渗量，K(θi)为补给锋面处导水率，t为入渗时间，z为剖面深度，θ0为补给锋面以上含水率，θi为补给锋面以下含水率即剖面初始含水率。在干旱地区或土壤渗透性较好地区，土壤入渗能力通常大于降水强度，此时有:I(t)=P(t)－E(t)(5)式(5)中，P(t)为累积降水量，E(t)为?

【参考文献】：
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本文编号：3397598