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《石河子大学》 2008年
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古尔班通古特沙漠融雪水文过程试验与模拟

汤英  
【摘要】: 古尔班通古特沙漠是我国唯一一个在冬季存在稳定积雪的沙漠。特殊的地形、气候和下垫面条件,使其水文过程变得复杂而特殊,高渗透性的沙地和树枝状分布的沙垄地形,使得融雪水难以形成地表径流,植被和地形则导致积雪与融雪过程的非均匀性。对该区积雪-融雪水文过程的研究近乎空白。研究该区的积雪-融雪水文过程将帮助我们深入理解当地特殊景观的成因,对干旱区生态需水量研究以及荒漠植被的修复重建具有重要的意义。 本文以中国科学院阜康荒漠生态站设在古尔班通古特沙漠南缘的试验场作为主要研究区域,通过2006年11月-2007年3月的野外定位实验观测和区域积雪调查,并结合室内相关土壤物理特征参量测定,研究了古尔班通古特沙漠的积雪物理特征、积雪分布格局及其与植被关系,并利用HYDRUS-1D/2D对融雪水入渗过程进行了模拟。主要结论如下: 积雪分布及其与植被关系。1月、2月大风日数较多,存在风吹雪现象;沙漠积雪分布具有垄间积雪深(18-20cm)、分布较均匀,垄顶积雪浅(15-17cm),阴坡积雪厚度(20-22cm)明显大于阳坡(15-18cm)等特征。不同地形条件,梭梭对积雪影响显著,由于古尔班通古特沙漠冬季盛行东南风或偏东风,垄间梭梭北侧积雪最深,当梭梭高为295cm时,北侧影响范围为135cm;阴坡梭梭北侧积雪较厚,树高373cm时,北侧影响范围较大,为195-200cm,其余三个方向影响范围165cm;垄顶梭梭对周围不同方向的积雪分布影响范围没有明显区别,树高为286cm时影响范围为130cm;冠幅越大影响范围越大,其垂直投影内积雪较浅。 积雪物理特征及其融雪过程。11-1月份属于积雪期,2月下旬-3月上旬是融雪期,其中积雪快速融化期,基本历时6天,融雪水总量为35.1mm。同步观测各种地形的雪密度变化范围为:垄间0.175- 0.227 g/cm3;垄顶:0.203-0.259 g/cm3;阴坡和阳坡分为0.17-0.225 g/cm3和0.197- 0.235 g/cm3。融雪初期,阳坡雪密度大于阴坡,而在融雪末期,阳坡雪密度小于阴坡,且阳坡雪密度值总体变化情况与坡顶接近。阳坡的融雪比垄间和垄顶提前2-3天开始。 融雪水入渗过程。利用HYDRUS-1D/2D软件对融雪水入渗过程进行了模拟,模拟值与实测值误差多在18%以下,个别值20%左右。表明该软件可以用于对沙漠融雪入渗过程的模拟。融雪前期(3月13日),垄间距树干不同距离处不同深度土壤水的体积含水率随土层深度增加而减小,融雪水入渗速率较慢;13日以后土壤水的含水率呈直线上升且各层拐点均滞后约2日,40cm土层的土壤含水率起始增长点滞后表层约5天,融雪期间仅表层至50cm土层含水量发生变化。古尔班通古特沙漠冬季稳定积雪所形成的融雪水量在融雪期间及融雪后的短时间内仅能补给至地面以下50cm的土层。垄上距离树干越远其土壤含水量的变化幅度越小,且土壤含水量恒定值出现土层越浅,证明距树干越远融雪水补给深度越浅,植被对融雪水的入渗影响较为显著,不但可以严重影响补给水量还可影响补给深度。
【学位授予单位】:石河子大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:P334.92

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