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《西北农林科技大学》 2015年
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黄土土柱降雨特征与土壤水分入渗过程研究

白盛元  
【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。
【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

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【相似文献】
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3 记者 祝丽敏;近日开始入渗实验[N];中国水利报;2009年
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