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《北京林业大学》 2004年
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森林流域坡面林地土壤水分运动特征参数空间异质性研究

王盛萍  
【摘要】:异质性广泛存在导致了水文过程的尺度依赖性。土壤作为陆地水文循环的重要界面,其水分运动特征参数空间异质性是流域变动源区径流形成机制的主要成因,也是基于物理过程分布式水文模型的重要参数,其异质性的模型整合程度则是衡量模型“分布式”、“基于物理过程”的主要指针。 研究从密云水库流域周边坡面(32°)油松林地内均匀挖取12个土壤剖面(10m×20m),以每层2个重复,从0-20cm,20-40cm,40-60cm土壤层共采集72个非扰动土壤样本测定土壤水分特征曲线,并采集样本测定根系含量及石砾含量。为揭示垂直方向土壤水分运动特征参数空间异质性,研究选取其中两个剖面,从60-80cm和80-100cm土壤层共采集8个样本。各样本带会室内用压力膜仪测定土壤水分特征曲线。 采用RETC6.0对比分析Brooks-Corey模型和Van-Genuchten模型后,研究认为总体上Van-Genuchten模型的拟合效果较Brooks-Corey模型稍好,因此,结合传统统计方法和地统计方法,研究分析了以Van-Genuchten模型拟合得到的土壤水分运动特征参数空间异质性,以及与根系含量、石砾、孔隙度、容重等土壤物理特性的关系。 结果显示:饱和含水量θs遵从正态分布,具有中等程度的变异性,各层C_v,分别为13.82%,12.57%,19.62%,以指数模型拟合20-40cm θs半方差函数,空间相关距离大致为17m,其余两层θs不存在空间变异结构,符合块金方差模型:参数α遵从对数正态分布,变异性较强,各层C_v,分别为117%,70.38%,135.33%,以指数模型拟合20cm、40cm土壤层的ln α的半方差函数,空间相关距离分别为19m和13m,60cm土壤层ln α符合块金方差模型;参数n近似服从正态分布,变异性较弱,各层C_v,分别为5.33%,6.06%,3.78%,以球状模型拟合半方差函数,各层空间相关距离分别为21m,21m,16m。 通过相关分析,研究发现各层土壤饱和含水量θs与参数ln α正相关(r=0.82,0.701,0.89),20cm和40cm土壤层ln α则与参数n负相关(r=-0.909,-0.881),饱和含水量θs与参数n负相关(r=-0.708,-0.584)。此外,与林地土壤观测变量的相关分析中研究仅发现20cm土壤层参数n与干容重负相关(r=-0.622),40cm土壤层饱和含水量θs与孔隙度正相关(r=0.839),60cm土壤层ln α与石砾体积含量负相关(r=-0.694)。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S714.2

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