土壤-植物-大气连续体模型中的蒸散发计算

土壤-植物-大气连续体(SPAC)中包括一系列的水分与能量交换过程.本文侧重探讨蒸发与蒸腾的过程及其定量.主要内容包括(SPAC)综合模型;各种蒸散发参数的确定;作物蒸腾量的确定;棵间土壤表面蒸发量的确定.用实际观测资料进行验算,得出比较符合实测过程的蒸发和蒸腾计算结果.     

水循环的生态学方面:土壤-植被-大气系统水分能量平衡研究进展

针对中国水循环与土壤-植物-大气水分能量传输生态研究的问题,进行了综述。阐述了水循环研究的需求与水量转化重要机制,包括模式与子系统耦合的界面。评述了水、热平衡研究若干工作,包括农田生态系统,干旱、半干旱区,陆面过程模式,遥感信息的应用以及系统耦合的尺度问题。     

宇宙射线中子技术的中尺度土壤水研究进展及在荒漠绿洲区的应用

宇宙射线中子技术是观测土壤水分的新方法,通过近地表宇宙射线中子强度反演土壤水分,可以监测百米尺度范围内平均土壤水分状况,为中尺度土壤水研究提供数据支撑。重点综述了快中子强度与氢原子数呈反比的宇宙射线中子技术的观测原理,分析影响中子强度的气压、空气湿度、太阳活动、磁场强度、道路和中子数计量等因素,归纳了剔除非土壤水氢源的中子强度反演土壤水的关系模型,总结了计算土壤水校正点权重的方法,概述了国内外观测应用进展。在此基础上,利用移动式宇宙射线中子技术在河西走廊荒漠绿洲区进行土壤水分观测,观测的均方根误差为0.03 g/g,参数N0为690 counts/30s,该技术较好地实现了该区域中尺度土壤水分测定。荒漠区0～30 cm土层,夏季和秋季的土壤水资源量分别为6.8 mm和19.4 mm;绿洲区0～15 cm土层,夏季和秋季的土壤水资源量分别为50 mm和44 mm,研究为荒漠绿洲区土壤水资源评价和绿水利用提供了科学依据。     

冻融期土壤水盐变化特征分析——以黑河上游祁连县阿柔草场为例

冻融作用是土地盐碱化的形成机制之一,对冻融区春季积盐有明显的控制作用.在冻融过程中,土壤剖面结构发生变异,形成冻结层、似冻结层和非冻结层.以祁连山黑河上游阿柔草场为例,研究了解冻期土壤水盐运移变化特征.阿柔草场隶属青海祁连山地区,地处西北高寒地区,为季节性冻土区,大面积土壤经历冬冻春融的冻融循环.这种循环引起了土壤中水分和盐分运移的特殊规律,即冻结时土壤中的水分和盐分向冻层迁移,使得冻层的土壤含盐量明显增加;而融化时,由于地表蒸发,土壤中的水分和盐分又向地表强烈迁移,从而造成盐分在地表积聚,诱发盐分两次抬升.     

滑坡监测预警国内外研究现状及评述

本文从降雨临界值研究、监测技术方法、区域性监测预警系统三个方面对滑坡监测预警的国内外研究现状进行了回顾和总结。首先归纳了国内外28个国家或地区的滑坡降雨临界值及统计方法,三个模型——日降雨量模型、前期降雨量模型和前期土体含水状态模型,基本概括了当前降雨诱发滑坡临界值的确定方法;但由于降雨入渗触发滑坡的复杂性,不同机理的滑坡"需要"不同的降雨临界值;目前的研究趋势是对雨量雨强雨时—土体渗流场动态变化—土体抗剪强度变化的耦合关系进行研究。按监测对象的不同,滑坡监测可分为四大类,即位移监测、物理场监测、地下水监测和外部诱发因素监测;按监测手段的不同,则可分为人工监测、简易监测、专业监测三大类;目前国内外在滑坡监测技术、方法、手段上并无太大差距,专业仪器已成为常规设备,只是由于价格因素得不到普及;一些新技术如InSAR、三维激光扫描等能很快应用到滑坡监测领域;监测数据的采集和传输也都实现了自动化和远程化;监测和预警系统有向Web—GIS发展的趋势。利用一个地区的滑坡易发区划或危险区划,结合降雨临界值,可以设定不同的预警级别,在区内布设一定数量的雨量站,监测雨量加上预报雨量,就可进行滑坡预警预报,国内外的区域性降雨型滑坡监测预警大体都是这个思路和做法,该方法在对公众进行警示方面起到了良好效果,但由于预警的范围太大,在具体的单点防治上,难以做到有效。我国在近10年开展了大量的监测预警工作,并取得了丰硕的成果,但根据统计数据,其成功预警率却并不理想,这一方面表现在成功预警实例中专业预警所占比例过低,另一方面同时表现在发生的大量的地质灾害在已有的预警点之外。制约目前工作有效性的主要问题是滑坡隐患点的排查和识别问题,因为只有识别出了隐患点才能进行下一步的监测和预警,它是一切工作的基础。而解决这一问题的重要途径是分析区域上的滑坡发育规律,找到有效的隐患点识别技术方法,以及引进风险管理的概念,进行监测资源的合理分配和有效预警。     

土体水分蒸发模型研究进展

土体水分蒸发是土体-大气物质和能量交换的主要过程之一,对土体的工程性质有重要影响。尤其是近些年来,受全球气候变化影响,极端干旱性气候频繁发生,与蒸发相关的岩土和地质工程问题越来越突出,逐渐成为国际研究的热点。建立土体水分蒸发模型是该课题研究的首要目标,对准确评估和预测气候作用下土体水分场信息有重要理论和现实意义。着重对国内外学者近几十年来围绕土体水分蒸发模型所取得的研究成果进行了归纳和总结,依据各种模型的理论基础进行了分类,总体上可分为表面能量平衡模型、水量平衡模型、质量传输模型、阻力模型、温度-风速模型及吸力模型等六大类别。在此基础上,分别阐述了各类模型的研究进展,并对其中一些代表性模型进行了详细介绍,对比分析了各个模型之间的联系与区别,并探讨了它们的优缺点和适应条件。总体而言,现有的模型存在重气象因素而轻土性因素的特点,对砂土和饱和土具有较好的适应性,而对黏性土和非饱和土的适应性较差。基于此,结合本学科的特色和研究背景,提出了今后该课题的研究重点,包括非饱和土的蒸发模型问题研究、黏性土水分蒸发模型研究、考虑土体裂隙参数的土体水分蒸发模型研究、构建通用型的土体水分蒸发模型等几个方面。     

冻土研究评述

冻土是气候的编年史。冻土或终年冻结的地面是在温度低于0℃持续两年或两年以上情况下自然发生的物质。今天,对过去,特别是对将来全球气候变化的研究已成为科学研究最活跃的领域。其中,最引入注意的是对保存于冻土档案库中的、过去150000aB.P.至今气候变化的物理记录进行调查。关于冻土的成因和分布等的传统研究,尤其对北冰     

秸秆覆盖条件下土壤水热盐耦合运动规律模拟研究进展

分别从等温和非等温水盐动态模拟以及覆盖边界层三个方面,以秸秆覆盖条件下土壤水、热、盐耦合运动规律模拟研究为重点,介绍了50年代以来土壤水热盐数学模拟的研究成果,并简要论述了有关模型的特点及今后的发展方向.     

应用连续混合器模型模拟非饱和土壤盐分淋洗过程

尽管连续混合器模型已经广泛应用于土壤中溶质迁移转化规律计算,但却仅限于饱和土壤条件。通过采用Kostiakov公式描述非稳定入渗过程,并结合活塞假设计算入渗过程中土壤水分的运动和分布规律,将连续混合器模型扩展应用于非饱和土壤的盐分淋洗过程计算,并求出了模型的解析解。分析发现,在一定的土壤质地、初始含水率剖面和初始含盐量剖面下,模型的计算结果会受到土层划分厚度的影响,而合理的土层厚度又与饱和导水率和溶质弥散系数之间存在量纲一的函数关系。当土层厚度选取合理时,连续混合器模型与HYDRUS-1D的计算结果十分接近,采用该模型模拟试验土壤盐分淋洗过程,显示了较好的计算精度。     

含砾石土壤降雨入渗过程模拟

在室内模拟降雨试验的基础上,利用多重相互作用连续体(MINC)组件,对含砾石土壤降雨入渗过程进行了数值模拟,以期深入理解含砾石土壤中的水土过程.研究结果表明,土壤中砾石的存在能够导致土壤水分饱和度增加,使得土壤总入渗量以及降雨入渗深度降低.含砾石土壤中存在一个陡的湿润锋面,在湿润锋面上土壤水分饱和度急剧下降.MINC组件可以很好地模拟含砾石土壤降雨入渗过程,其对含砾石土壤湿润锋和土壤含水率变化的模拟值与实测值吻合较好.降雨期间土壤水分饱和度沿土壤剖面的变化可用来解释含砾石土壤降雨入渗深度降低的原因.     

植物生物条件下荒漠土壤水分预报的数学模型

通过对生长了3a的荒漠植物骆驼刺的根系分布规律及不同深度土壤含水量分布资料的研究，利用动态模拟方程，分析了骆驼刺根系吸水的分布规律，以及根系吸水与其影响因素之间的关系，用多元回归分析方法拟合了骆驼刺根系吸水的数学模型，利用所得到的骆驼刺根系吸水模式对实验地的土壤水分动态进行了模拟，模拟值与实测值比较表明结果具有一定的精度。     

吉林西部大安灌区土壤贮水能力空间变异特征及土壤水分有效性

为研究吉林西部土壤贮水能力的空间分布特征和水分有效性,以吉林西部大安灌区为研究对象,通过试验测定土壤贮水量及根系区土壤的水分特征曲线,并利用van Genuchten模型进行水分特征曲线拟合,结合经典统计和地统计分析方法分析土壤贮水量空间变异特征。结果表明:盐碱土和非盐碱土吸持贮水量、滞留贮水量和饱和贮水量的均值之间不存在显著性差异(P0.05),实际贮水量均值存在显著差异(P0.05);土壤实际贮水量呈现由西向东、由北向南逐渐升高的变化趋势,且南北方向的空间变异性均高于东西方向的空间变异性;轻度盐碱地、水田和旱田实际有效含水量分别占其最大有效含水量的78.94%、58.28%和56.62%,水分有效性较高,蔬菜地、高粱地、草甸土以及中度和重度盐碱土实际有效含水量占其最大有效含水量的20.83%27.13%,土壤水分有效性较小;水田、轻度和中度盐碱地的贮水和持水能力强,旱田和蔬菜地土壤贮水能力较强,持水能力中等,而重度盐碱地、高粱地、草甸土等土壤的持贮水能力较弱。研究结果对旱改水工程水资源管理和预防次生盐渍化有重要意义。     

土壤表层CO_2的释放与土壤水分波动

贵州虽地处雨量充沛、气候潮湿的亚热带,但近年来旱地土壤往往出现明显的干湿循环现象,这是因为：１）森林植被遭到破坏,使其对气候的调节功能大不如前,导致出现多年气候异常,最大的年降雨量与最小的年降雨量之间相差５００ｍｍ以上,旱涝灾害频繁;２）喀斯特地貌土...     

高原地区农作物水热指标与特点的研究进展

通过对作物农业气象条件鉴定、作物农业气象试验研究、作物生态气候适应性分析和作物农业气候区划以及农业气象灾害调查记载对比评估分析等手段, 整理和总结了髙原地区7种粮食作物、6种经济作物、6种特色作物、7种瓜果作物和4种中药材等共计30种农作物水热指标以及冬小麦和春小麦土壤水分指标. 高原地区作物水热指标具有4个明显特点, 釆用不同积温界限值来确定不同作物属性热量指标, 喜凉、中性、喜温和喜热作物分別釆用≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃和≥15 ℃积温界限值作热量指标. 不同温度带作物适宜的热量指标差异明显, 有随温度带愈冷凉作物热量指标呈偏低的趋势. 不同水分气候区作物水分指标差异较大, 有随湿润度增加作物水分指标呈递减的趋势. 作物水热指标随气候变化而发生缓慢变化, 气候变暖使作物全生长期延长, 对同一熟性品种而言, 需要热量指标比变暖前有提高趋势; 气候变干使作物水分指标有增加趋势. 农作物水热指标是衡量作物适生种植的重要标准, 是引种、作物布局、栽培管理、髙产优质安全生产的重要科学依据, 是气象为农业服务必不可少的基础资料, 也是服务工作的前提.     

地下水-土壤水-大气水界面水分转化研究综述

地下水-土壤水-大气水界面水分转化的研究有着重要意义。根据各种研究的出发点和侧重点,从三个方面论述了界面水分转化近年来的研究进展和各种研究方法的原理、优缺点和今后的研究方向。分析指出,界面水分转化的确定在小尺度范围内已取得很大进展,但是多数方法偏重于均匀下垫面均一介质条件下的水分交换研究,对于不均匀下垫面非均一条件下的水分交换问题和区域尺度问题未能很好的解决。在各种研究方法中值得注意的是遥感法、数值法和综合方法。     

土壤水资源的变化和补给特征研究

阐述了土壤水资源的结构，利用实验和观测资料分析了土壤含水量、包气带蓄水量、土壤蒸散发量的空间分布特点，通过观测和模型模拟计算的成果分析了土壤蓄水量和土壤蒸散发量多年平均变化过程，以及不同地下水埋深时大气降水、地下水对土壤水资源补给过程和补给特点。     

黄土高原土壤侵蚀(水蚀)多尺度过程与水土保持研究进展

从产生土壤侵蚀机理出发, 分别阐述了黄土高原地区的坡面、 沟谷、 小流域、 流域尺度上的土壤侵蚀(水蚀)研究现状与取得的进展.结合平凉城南侧泾河一级支沟的纸坊沟小流域治理实践和调查, 总结黄土高原地区水土流失治理和水保措施实施的经验及其存在的不足. 建议未来的研究向着"规划性"、 "综合性"、 "量化尺度性"、 "弱化尺度性"模型的研究方向发展, 这对提高地区水土保持质量、 改善水土流失治理现状、 实现水保效益最大化目标具有重要意义.     

土壤水取样技术应用基础研究--土壤水提取量与土壤含水量关系

土壤水取样技术在环境地质研究领域,特别是包气带污染质迁移、集聚研究,浅层地下水的污染预测与防治,盐渍土改良及农业生态研究等方面具有重要的应用价值.因而,以实验资料为依据,研究了土壤水取样技术某些重要应用基础问题,重点描述了土壤水取样器在4种不同岩性中的土壤水提取量与土壤含水量的关系,岩性中的土壤水提取量与土壤吸力的关系 ,并建立了相应的相关方程,以及对影响土壤水取样速率和取样量主要因素等问题进行了分析.     

中国泥沙研究述评

我国的泥沙研究取得了巨大成就,是少数几个保持国际领先水平的学科之一。对泥沙学科的特点进行简要说明;介绍了我国泥沙研究取得的代表性重要成果;讨论了泥沙学科未来的发展趋势。     

农田土壤水分和盐分的空间变异性及其协同克立格估值

通过对一块面积为1hm2麦田内的98个观测点取样分析,测定了两个时期的土壤水分和盐分含量。结果表明两个时期的土壤含水量均服从正态分布,底层盐分均服从对数正态分布,而表层的盐分分布具有不确定性。两个时期土壤水分和盐分的变异系数分别属于弱变异和中等变异强度。通过结构分析,发现两个时期的水分和盐分均在一定范围内存在空间相关性。对两个时期土壤水分和盐分空间分布的动态变化进行了比较,同时采用CoKriging方法进行估值,与Kriging法相比,其估计方差减少百分数最大达到了136.3%。