黄土土柱降雨特征与土壤水分入渗过程研究

发布时间：2017-06-15 05:06

  本文关键词：黄土土柱降雨特征与土壤水分入渗过程研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：黄土高原地区地下水资源缺乏,降雨是土壤水的唯一补给来源。降雨入渗特征决定其有效性,降雨有效性包括作物利用和土壤水分恢复两方面。针对米脂当地降雨特点研究及其有效性还缺乏丰富的报道,研究当地降雨特征与其入渗的关系,对合理充分利用降雨资源和土壤水分及区域生态经济发展具有重要意义。本文主要通过对野外10 m土柱土壤水分的定位观测及数值模拟的方法,分析研究自然降雨下入渗深度规律,评价当地降雨特征对入渗的影响,得到主要结果如下:(1)自动监测显示,单次降雨量为5.2 mm(小雨)时,11 h后入渗达到最大深度0.3 m,以下没有变化;单次降雨量为15.8 mm(中雨)时,4 d内影响深度可达0.6 m;单次降雨量为33.6 mm(大雨)时,8 d内1.2 m处土壤含水量增长明显,1.4 m以下没有变化。水分循环主要在0.8 m以内的蒸发带,该层土壤水分易被蒸发,0.8 m以下随着深度增加,土体含水率变化逐渐滞后,增幅逐渐减小。土壤水分的垂直输送具有滞后性,湿润锋以“波浪”的形式推进,一次降雨产生一个湿润锋,后一湿润锋推动前一湿润锋不断下移。(2)植被覆盖下,枣树及早熟禾入渗深度持续增加,分别达到了140和120cm,苜蓿在观测前期入渗深度增加,后期开始减小,刺槐和柠条在降雨量较小的月份入渗深度呈现快速减小的趋势,观测期末入渗深度为0;植被的生长消耗了大量浅层土壤水分,刺槐进一步加剧了土壤的干化。薄膜覆盖能明显增加土壤水的入渗,观测期补给量达到了187.5 mm,且补给量表现为:薄膜石子树枝裸地。不同覆盖条件下入渗深度的变化规律基本一致,均呈现出持续增加的趋势,同种降雨强度条件下,不同覆盖处理最大入渗深度差异较大,至观测期末覆膜和石子入渗深度分别达到了340和260 cm。(3)本文选用HYDRUS-1D模型,采用可积水上边界条件,模拟了典型降雨下土柱土壤水分的运动和分布特征。结果表明HYDRUS-1D模型能较好模拟不同雨强下土柱土壤水分分布和运动特征;典型小雨下,表层10 cm土层土壤水分实测值较模拟值偏小;典型中雨下,各土层相对误差最大值为0.59%;典型大雨下,模型模拟结果与实测结果具有相同的规律性,典型大雨的模拟值与实测值表层的变化规律一致,深层相对误差均不超过1%,土壤含水量差不超过0.2%,建立的模型适用于对土柱土壤水分的模拟。(4)模拟多年降雨入渗结果表明,80 cm内土层土壤含水量与年降雨量变化规律一致,易受环境因素影响。受入渗滞后性的影响,100 cm处土壤含水量在1996-2000年间的变化趋势总是比降雨量晚一年,前一年降雨对土壤水分的影响会在第二年表现出来。连续的丰水年能使深层土壤获得较大的水分补给。最大入渗深度呈阶梯状快速增加是由于多年降雨反复推动的结果,其变化趋势与降雨量大小无关,但增加速率受降雨量影响,而且表现出滞后性,模拟结束时最大入渗深度达到了400 cm。
【关键词】：降雨 入渗深度 覆盖 补给量 HYDRUS-1D
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S152.7
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究目的及意义13
• 1.3 国内外研究进展13-18
• 1.3.1 土壤水分入渗机制研究13-14
• 1.3.2 土壤初始含水率对入渗的影响14
• 1.3.3 林地土壤水入渗14-15
• 1.3.4 草地土壤水入渗15-16
• 1.3.5 非植被覆盖土壤水入渗16-18
• 1.3.6 土壤水分运动模拟研究进展18
• 1.4 现有研究存在的问题18-20
• 第二章 研究方法与内容20-24
• 2.1 研究区概况20
• 2.2 研究内容20-21
• 2.2.1 典型降雨入渗分析20
• 2.2.2 不同覆盖方式入渗研究20-21
• 2.2.3 基于Hydrus-1D模型的土壤水分动态模拟研究21
• 2.3 研究方法21-23
• 2.3.1 气象因子测定21
• 2.3.2 土壤水分测定21-22
• 2.3.3 土壤物理性质测定22
• 2.3.4 树体生长指标测定22
• 2.3.5 数据处理方法22-23
• 2.4 技术路线23-24
• 第三章 典型单次降雨入渗24-30
• 3.1 自动监测数据可靠性分析24-25
• 3.2 小雨入渗深度统计25-26
• 3.3 典型降雨与入渗时效性26-28
• 3.4 逐月降雨与入渗剖面特征28-29
• 3.5 本章小结29-30
• 第四章 不同覆盖入渗深度研究30-36
• 4.1 植被覆盖下降雨入渗30-32
• 4.1.1 入渗深度30-31
• 4.1.2 降雨补给与消耗31-32
• 4.2 非植被覆盖下入渗32-34
• 4.2.1 入渗深度32-33
• 4.2.2 降雨补给33-34
• 4.3 本章小结34-36
• 第五章 基于Hydrus-1D模型的土壤水分动态模拟研究36-47
• 5.1 模型基本介绍36
• 5.2 模型的组成及参数确定36-40
• 5.2.1 水分运动方程36
• 5.2.2 土壤水分特征曲线基本参数36-37
• 5.2.3 模型初始和边界条件37-40
• 5.3 模型的验证40-42
• 5.4 模型应用42-46
• 5.4.1 土柱蒸发模拟42
• 5.4.2 典型小雨入渗模拟42-43
• 5.4.3 典型中雨入渗模拟43-45
• 5.4.4 典型大雨入渗模拟45-46
• 5.5 本章小结46-47
• 第六章 多年降雨入渗模拟47-50
• 6.1 模拟参数的确定47
• 6.2 土壤含水量动态变化47-48
• 6.3 入渗深度变化48-49
• 6.4 本章小结49-50
• 第七章 结论及需要进一步研究的问题50-52
• 7.1 主要结论50
• 7.2 讨论及建议50-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-57
• 作者简介57
• 攻读硕士学位期间已发表或待发表的文章57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 员学锋;吴普特;汪有科;;地膜覆盖保墒灌溉的土壤水、热以及作物效应研究[J];灌溉排水学报;2006年01期

2 杨直毅;汪有科;赵颖娜;黎朋红;段雪松;;树枝覆盖与保水剂对土壤水分的影响[J];灌溉排水学报;2010年01期

3 南娟;汪有科;李晓彬;马婧;;不同保墒措施对陕北山地枣园土壤温湿度及生长的影响[J];干旱地区农业研究;2011年02期

4 延耀兴;郑秀清;;季节性冻融条件下草地入渗特性的试验研究[J];水土保持学报;2007年05期

5 颜丽,宋杨,贺靖,陈盈,张昀,鲍艳宇,关连珠;玉米秸秆还田时间和还田方式对土壤肥力和作物产量的影响[J];土壤通报;2004年02期

6 李建兴;谌芸;何丙辉;陶俊;李天阳;;不同草本的根系分布特征及对土壤水分状况的影响[J];水土保持通报;2013年01期

7 徐锴;赵德英;袁继存;张少瑜;侯桂学;;不同覆盖方式对梨园土壤物理性状和树体生长的影响[J];中国果树;2015年01期

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本文编号：451511