干旱区绿洲棉田土壤水盐运动数值模拟

本文中利用预报校正法求解土壤水分运动的ｈ型Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程。同时利用具有二阶高精度的差分法求解土壤盐分运移的对流扩散方程,此格式可避免利用一般差分格式时出现的数值弥散问题。最后,将上述数学模型对干旱区绿洲棉田,在蒸发条件下土壤水分运动和土壤盐分向上运动积累过程进行数值模拟,计算结果与测量值吻合较好。可为预报土壤盐碱化提供科学依据。     

蒸发条件下一维垂向非饱和土壤水分运动的数值模拟——以额济纳荒漠河岸胡杨林为例

根据额济纳荒漠河岸胡杨林的实际土壤层结构,建立了带有根系吸水项的垂向一维土壤水分非饱和运动基本方程,并采用有限差分法对蒸发条件下土壤水分运动方程进行离散化,编制了用于该模型数值模拟的计算程序。最后通过数值模拟对模型进行验证,结果表明,模拟值与实测值能够较好吻合,模拟精度在92%~98%之间,能较好地反映土壤水分的运动规律,为研究土壤-植被-大气连续体（SPAC）水分运移提供理论基础。     

塔里木河流域中游渭干河-库车河绿洲盐渍土水盐信息光谱特征研究

土壤水分、盐分时空变异强,是影响土壤光谱特征的两个重要因素。土壤水分与盐分之间的关系以及土壤水分、盐分与土壤光谱特征间的关系直接关系到利用遥感光谱信息监测土壤盐渍化的精度。该文运用多元统计学及可见光-近红外反射光谱分析方法对2010年10月渭干河-库车河三角洲绿洲盐渍土水分、盐分数据和盐渍土野外光谱数据进行分析,探讨该绿洲盐渍土表层(0～10cm)水盐信息与野外光谱特征间的关系。结果表明:1)土壤水分和土壤电导率可用Cubic曲线拟合,相关系数R=0.8503,土壤盐分和土壤电导率也可用Cubic曲线拟合,相关系数R=0.842,但土壤水分与盐分之间的显著性较弱,相关系数R=0.74。2)与原始野外光谱相比,包络线消除后光谱波段与土壤水分和土壤电导率之间的Pearson相关性都有不同程度的提高,利用包络线消除法后的波段分别建立盐渍土土壤水分、土壤电导率后向回归预测方程,为动态水盐条件下的盐渍土遥感监测提供了理论依据。     

不同作物下的土壤水盐运动分析

通过１９９５，１９９６年在阿克苏水平衡试验站对不同种植作物的土壤水分，盐分取样分析，显示不同情况下盐分运动规律差异很大，呈现出干旱区土壤盐分含量高，活动强烈的特征。     

塔里木盆地绿洲农田土壤水盐运动动力学模式研究

本文采用改进型Ｐｉｃａｒｄ迭代差分法求解土壤水分运动的混鸽ｉｃｈａｒｄｓ方程,避免了采用Ｐｉｃａｒｄ迭代求解ｈ型Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程所现的质量平衡误差问题。     

膜下滴灌条件下绿洲棉田土壤水分运动数值模拟

应用非饱和土壤水运动理论,建立膜下滴灌条件下土壤水分运动二维数值模拟模型,研究了田间层状土壤在膜下滴灌条件下土壤水分运动特征.应用不同小区不同灌水处理的实测值与模拟值进行验证,同时对模型做了精度分析,结果表明符合精度要求,这说明所建立的模型能客观地反映实际土壤条件下的水分运动情况.研究结果表明:土壤剖面30～40 cm粘土层使土壤水分运动具有很大的差异,0～30 cm变化明显,而40 cm以下土壤水分运动的变化较小.膜下滴灌应该采取灌水量小,频度大的灌溉模式.     

咸水灌溉条件下塔里木河下游沙漠土壤水盐运移数值模拟

在塔里木河下游沙漠地区防护林建设过程中,地下咸水灌溉条件下土壤剖面水盐变化明显,且存在一定的规律性。为掌握土壤垂向水盐动态,建立数值模型是十分高效的手段,通过重建土壤剖面的水盐动态过程,可揭示高盐环境下土壤水盐运移规律,服务防护林生态工程建设和后续可持续灌溉管理。通过HYDRUS-1D模拟防护林建设初期不同矿化度地下水灌溉条件下土壤水盐分布特征和时间变化,并根据实测的土壤水盐数据,优化土壤水分特征参数,评价模型的适用性。结果表明:表层(0～30 cm)土壤含水量和含盐量受灌溉影响大,数值波动剧烈,且土壤盐分表聚强烈;深层(50～150 cm)则受灌溉的影响小,数值波动小。数值模型模拟值与实测值吻合,能较好地反映土壤水盐运移情况,建立的模型可用于模拟不同矿化度灌溉条件下塔里木河下游流动沙漠地区土壤水盐运移状况,为该地区生态防护林建设提供理论基础和技术支撑。     

黑河下游地下水波动带土壤盐分空间变异特征分析

以黑河下游地下水波动带为研究区,根据64个样点的实验数据,采用地统计分析法对区域土壤盐分空间变异函数理论模型进行了选择,同时还利用GIS交叉验证(Cross-Validation)对目前较为薄弱的空间插值方法的适用性选择问题进行了分析.并在此基础上对整个区域土壤盐分空间分布进行了模拟,进而分析了其空间变异特征.结果表明:(1) 受地下水影响,黑河下游地下水波动带土壤盐分含量整体较高,且其空间分布具有明显的变异特征.在沿河流流向及垂直于河流流向方向上,各盐分要素在整体规律性变化基础上都存在局部性变异,且这种局部性变异在垂直于河流流向方向上比河流流向方向更显著;(2) 各盐分要素的变程为本研究今后合理布置采样点提供了参考依据,同时也为黑河下游地区水文及生态研究提供了有关研究尺度的参考信息;(3) 研究区土壤盐分空间分布模拟也为该区植被恢复提供了必要的土壤盐分信息,这对本区乃至整个黑河下游植被恢复及生态重建工作都具有重要指导意义.     

流域多尺度土壤水分监测与模拟研究进展

土壤水分调控着陆地表层系统空间格局和过程,作为地表不同圈层中物质和能量输移转化的关键纽带和驱动力,连接着一系列的水文、生态、气候和地质学过程。论文首先介绍了流土壤水分静态特征(土壤含水量和基质势时空变化)在流域范围内不同空间尺度上监测方法的优缺点,包括直接手动监测、直接自动监测、地球物理探测和遥感监测等;同时介绍了其动态特征(土壤水分运动)监测方法(径流小区法、示踪剂法和地球物理探测)的局限性和模拟模型(动力波模型、水量平衡模型和水动力模型等)的关键参数和过程。在此基础上提出了：① 加强土壤水分监测尺度与方法的集成;② 消除土壤水分运动模型不确定性;③ 耦合土壤水分与碳氮输移循环过程等3个方面的研究展望和建议,从而为高时空分辨率和高精度的土壤水分数据获取,以及土壤水分运动与分布及其驱动下的碳氮排放过程、机理的揭示和模拟提供新的研究视角与思路。     

灌淤土壤可溶性盐分空间变异性与棉花生长关系研究

运用地统计学方法，在灌淤土壤上进行了棉田土壤可溶性盐分的空间变异规律与棉花生长关系系统研究。传统统计学分析表明土壤盐分测试数据基本符合正态分布；在一定取样间距下，土壤可溶性盐分的田间合理取样数目为27。半方差分析显示：土壤可溶性盐分具中等的水平变异性，但随着聚样深度的增加未表现出明显的垂直变异特性；随着棉花的生长发育，土壤可溶性盐分呈现出逐渐减弱的时间变异规律，采用直线或曲线拟合方程估计了可溶性盐分的半方差图及其参数，并绘制了其相应的等值线图。土壤可溶性盐分与棉花产量之间的相关分析表明：可溶性盐分含量与棉花产量之间呈显著负相关关系，且花铃期的相关性较播前显著。研究结果为提高田间试验有效性以及盐渍化土壤改良提供了科学依据与基础资料。     

土壤水盐运移模型研究进展及展望

回顾了国内外土壤水盐运移模型的发展历程,根据土壤水盐运移模型构成的原理和发展趋势,将土壤水盐运移模型分为水盐平衡模型、物理模型和系统模型。借助国内外文献对已有模型的原理和应用进行了介绍,并对存在的问题进行了分析;展望了新形势下土壤水盐运移模型的未来发展趋势和研究重点,旨在为今后土壤水盐运移模型研究提供新的思路。     

A modified numerical model for moisture-salt transport in unsaturated sandy soil under evaporation

Soil salinization, caused by salt migration and accumulation underneath the soil surface, will corrode structures. To analyze the moisture-salt migration and salt precipitation in soil under evaporation conditions, a mathematical model consisting of a series of theoretical equations is briefly presented. The filling effect of precipitated salts on tortuosity factor and evaporation rate are taken into account in relevant equations. Besides, a transition equation to link the solute transport equation before and after salt precipitation is proposed. Meanwhile, a new relative humidity equation deduced from Pitzer ions model is used to modify the vapor transport flux equation. The results show that the calculated values are in good agreement with the published experimental data, especially for the simulation of volume water content and evaporation rate of Toyoura sand, which confirm the reliability and applicability of the proposed model.     

冀中平原岗、坡、洼地易溶盐的集散

本文讨论了岗、坡、洼地土壤水盐的集散。在坡地的水盐状况下,盐份处于强积盐过程中。岗地一般不发生盐渍化,但在高矿化地下水下,虽为薄膜毛管湿润的水盐动态类型,土壤也可能发生盐渍化。洼地虽然处于易积盐的土壤水份状况下,但由于地下弱矿化水带的存在或形成,槽状洼地和某些碟形洼地却常常没有发生盐渍化。本文还讨论了岗、坡、洼地盐份组成的变化。     

不同含盐基质对膜下滴灌玉米根系生长及根区水盐含量的影响

针对干旱灌区水资源紧张、土壤次生盐渍化现象严重的现实,在相同灌溉定额下设计不同的盐分梯度,进行干旱灌区膜下滴灌对玉米根系生长及根区盐分运移的影响试验研究,其结果表明：当膜下滴灌灌水量为0.2776 m3\5m-2时,对土壤电导率在1.575 ds\5m-1以内的盐碱地均可进行玉米生产;膜下滴灌可有效抑制土壤盐分上移,在0—40 cm土层内盐分下移明显,QY1、QY2、QY3三个处理平均比对照含盐量减少7.0%、9.5%和23 %,在40—60 cm内盐分积累最高;膜下滴灌可使0—40 cm土层内形成淡化脱盐区,这有利于玉米根系的发育,54%~91%的玉米根系分布在此范围内;膜下滴灌比大水漫灌节水67%,且技术体系成熟,材料国产化,成本降低,完全可以在干旱灌区大面积推广应用。     

裸地蒸发过程的数值模拟

本文以能量平衡为基础,研究了裸地蒸发过程,并提出一个用Fonran语言编写的,在IBM-PC微机上通过的裸地蒸发过程的模拟程序。这一程序能根据地表红外温度或辐射资料计算裸地蒸发量,并分析能量分配过程与土壤中的含水量、温度分布。初步的田间试验说明,计算值与实测值是比较一致的。     

内陆绿洲灌溉农田SPAC系统土壤水分动态模拟研究

基于土壤水动力学原理,建立了内陆河流域山前农田绿洲SPAC系统土壤水分运移的子模型。应用该模型对土壤剖面含水率、农田棵间蒸发和叶面蒸腾量进行了模拟研究,并以实测值进行了验证。对相同种植与田间管理条件下的春小麦生长季田间土壤水分、土壤蒸发和叶面蒸腾量进行了预报,得到了较满意的结果。对模型主要参数土壤饱和导水率Ks、土表排水系数Wmax、净辐射Rn、风速Uz、饱和差D、作物叶面指数LAI进行了敏感性分析,得出这些参数对土壤水分运移的影响显著。应用该模型对西北干旱区内陆河流域山前绿洲灌溉农田的土壤水分均衡和作物根系吸水规律以及SPAC系统中土壤水分运移规律进行了模拟研究。