低丘红壤区不同降雨类型对浅层地下水位动态变化的影响——以江西省余江县为例

为研究低丘红壤区不同降雨类型对浅层地下水埋深的影响,在江西省余江县选择受自然因素影响较大的7口井进行分析。结果表明:影响浅层地下水水位变化的因素除了与降雨量、蒸发量、地表径流以及降雨过程中入渗土壤的雨水量外,还与降雨历时、降雨前期土壤的湿度等因素有关;据监测2 a的地下水位、降雨量等动态变化,从中选出三种降雨类型(Ⅰ降雨强度小且历时长,Ⅱ降雨强度大且历时短,Ⅲ干旱无雨时突然一场中雨),其中一场中雨就可以使Ⅰ的井水位剧烈变化,一场大雨可以使Ⅱ中的井水位明显抬升,偶尔一场大雨仅能湿润Ⅲ的土壤,对地下水位没有太多的影响;在浅层地下水位与降雨量、地表径流及进入土壤的雨水(RO)的相关性分析中,以降雨类型Ⅱ的相关系数的绝对值最大,且均呈极显著负相关,而降雨量与地表径流和RO呈极显著正相关。这表明在土壤周年盈水期且连续降雨时期,可对浅层地下水进行存储,以备在干旱少雨且作物需水时使用。     

黄土塬区苹果种植对深剖面土壤水分和地下水补给的影响

通过对长武黄土塬区不同林龄苹果林地下0~20 m深剖面土壤湿度及土壤水氯离子浓度测定,定量分析了黄土塬区苹果种植对厚深黄土剖面土壤水分及地下水补给的影响。结果表明：随着林龄增加,苹果林地深剖面土壤水分由浅及深逐年降低,深层土壤储水量呈倒“S”曲线趋势下降,27龄之后进入稳定期。丰水年份形成的活塞流是黄土塬区深层渗漏以及地下水补给的主导方式,农田下地下水年均潜在补给量为30.2 mm,占年均降水量的5.2%。农田转换为苹果林地后形成的深厚土壤干层将阻断降水对地下水的补给,减弱地下水补给过程中活塞流的主导作用。需通过政策引导协调农果面积比例,保证地下水资源持续补给,达到可持续利用的目的。     

蓝田、长安人工林地土层含水量研究

根据蓝田孟村杨树林和梧桐林、长安县韦曲镇南杨树林地与西安市南郊麦地土壤含水量的测定,研究了0～600cm土壤含水量的变化和土壤干层特点与分布。实验表明,蓝田、长安地区在正常降雨年份人工林地土壤含水量从地表向地下呈现由高到低再到高的变化：12龄杨树林、14龄梧桐林、13龄和10龄杨树林地180～360cm深度范围内土壤含水量平均为9．5％、9．3％、9．0和9．2％,发育了明显的土壤干层：麦地土层含水量较梧桐林和杨树林地明显高,无土壤干化的显示;在丰水年蓝田、长安地区人工林土层含水量与正常降雨年份林地土壤含水量显著不同,12龄杨树林、14龄梧桐林、13龄和10龄杨树林地180～360cm深度范围内土壤含水量平均为22．5％、23．2％、22．5％和22．4％,土壤干层消失。这表明在降水量增加的条件下,土壤干层中的水分完全有可能恢复。土壤干层的发育会影响植物的正常生长,植被类型,植树造林和生态环境恢复,因此土壤干层水分恢复有重要意义。     

咸阳市三原县新庄不同植被土层含水量研究

通过测定咸阳市三原县新庄2005和2006年降雨正常年份人工林地土壤含水量得知,从地表向下土层含水量呈由高到低再到高的变化;2005年草地和玉米地土层含水量由上向下呈逐渐增高趋势,比同年12龄杨树林地和13龄中国梧桐林地平均含水量高约7%。2003年降水量达880 mm丰水年后,人工林土壤干层中水分完全恢复,人工林出现持续近4年茂盛生长期,预计2007年该区将会再次出现发育弱的土壤干层。     

陕西咸阳人工林地土壤干层研究

根据咸阳庞西村苹果林地、梧桐林地和草地土壤含水量测定,研究了0~6m土壤含水量的变化和土壤干层特点与分布。结果显示, 咸阳人工林地从表层向下含水量呈现由高到低再到低的变化;10龄苹果林地2~4m深处土壤含水量平均为8.3%,12龄梧桐林2~4m深处土壤含水量平均为8.6%,均发育了明显的土壤干层;4龄苹果林下土层有干化显示,但无干层发育;草地土层含水量明显较苹果林地高,无土壤干化的显示。研究表明,土壤干层形成的具体原因一是降水量少决定的薄膜水带埋藏深度小,二是薄膜水的运移速度缓慢和含水量低。为保持人工林基本正常的生长和土壤水的正常运移,应避免严重的土壤干层出现。咸阳附近土壤干层的出现表明土壤干层在黄土高原广泛分布,该区的植被恢复首先应以疏林或森林草原为主,待土壤水分改善后再考虑恢复森林植被。     

基于Hydrus-1D模型的科尔沁沙地沙丘-草甸相间区土壤水分动态模拟

土壤水分是干旱半干旱地区生态环境的主要限制性因子,研究科尔沁沙地流动沙丘和草甸地土壤水分动态规律有助于荒漠化地区的生态恢复和保护。以2018年5月25日至10月31日为研究期,利用土壤各项实测参数和气象数据,评价Hydrus-1D模型在科尔沁沙地的适用性,并揭示科尔沁沙丘-草甸相间区土壤水分分布特征,重点分析研究区流动沙丘200 cm剖面和草甸地80 cm剖面土壤水分的动态规律。结果表明:研究区典型土地类型流动沙丘和草甸地土壤水分模拟值和实测值的决定系数均高于0.76,均方根误差0.01~0.02 cm³·cm^-3;在土壤剖面上具有明显的分层结构,流动沙丘分为3层,即0~20 cm为干沙层,20~120 cm为活跃层,120~200 cm为稳定层,其中40 cm土壤水分波动性最大;草甸地分为2层,即0~40 cm为活跃层,40~80 cm为稳定层,主要受降雨、蒸散发和地下水位影响;流动沙丘和草甸地降雨与表层土壤水分呈极显著相关,降雨量与地下水位变化仅草甸地呈显著正相关;在整个研究期内,流动沙丘土壤水分储量变化量为12.6 mm,土壤实际蒸发量为105.9 mm,200 cm深层渗漏量为173.9 mm,占总降雨量的59.5%;草甸地土壤水分储量变化量为8 mm,80 cm深层渗漏量为-27.2 mm(地下水补给量),土壤实际蒸发量为67 mm,植被蒸腾量为244 mm,地表径流量为0 mm。     

陕西兴平与咸阳人工植被土壤含水量研究

根据兴平和咸阳梧桐林地与杨树林地等土壤含水量测定,研究了0～6m土壤含水量的变化和土壤干层特点与分布。结果显示,兴平与咸阳人工林地从地表到6m深度范围内含水量呈现由高到低再到低的变化;中龄人工林地2～4m深处土壤含水量平均值变化在8．5％～9．5％之间,发育了明显的土壤干层;5龄人工林下2～4m深处土壤含水量平均值为12．2％左右,土层有干化显示,但无干层发育;草地2～4m深处土壤含水量平均值为13．2％左右,含水量明显较人工林地高,无土壤干化的显示。研究表明,土壤干层的形成主要是自然原因造成的,是降水量少决定的重力水带分布深度小引起的。兴平与成阳土壤干层的出现表明黄土高原的土壤干层分布广泛,向南分布已达关中地区。在土壤干层发育较轻的地区可以进行植树造林,在干层发育严重的地区则不适于造林。为防止严重的土壤干层发生,选择生长较缓慢、消耗水分少的树种是必要的,并应减小造林树种植株密度。     

黄淮海平原地下水开采的水文效应

黄淮海平原是我国地下水开发最早,利用程度最高的地区。随着地下水开采量急剧增长,已产生了一系列水文效应变化,其中包括区域地下水位下降和地下水降落漏斗的形成;开采浅层地下水对地表径流和降雨入渗补给的地下水量的影响,井灌井排在盐碱土的改良作用等。     

基于改进线性光谱解混和 SCS-CN 模型的广州主城区降雨产流模拟

城市降雨产流特征的定量研究对于城市雨水资源开发利用、科学规划和管理具有十分重要的意义。以广州市主城区为研究对象,提出一种改进的线性光谱解混方法提取遥感影像的不透水面、植被和土壤盖度,并结合SCS-CN 产流模型进行城区降雨径流模拟。首先利用线性光谱解混方法提取 2015-10-18 Landsat 8 OLI 遥感影像的不透水面、植被和土壤盖度;然后利用归一化建筑物指数和归一化植被指数进一步优化解混结果;最后结合优化的不透水面、植被和土壤盖度计算合成的 CN 值,并应用 SCS-CN 产流模型分析研究区在不同降雨重现期的降雨产流分布特征。结果表明：改进的线性光谱解混方法能较好地提高不透水面、植被和土壤盖度的提取精度;不透水面盖度越高的区域,CN 值越高;CN 值对地表径流深模拟有显著的影响;在不同重现期降雨条件下,研究区地表径流深空间分布格局差异显著;总体上,降雨量越大,不透水面盖度越高,形成的地表径流深越深,内涝发生的可能性越大。     

雷州半岛土壤渗透性及其与地下水补给关系

对雷州半岛土壤渗透性进行了分析,并结合地形地貌、降雨入渗补给情况,识别地下水潜在补给区。雷州半岛土壤渗透性空间差异较大,饱和渗透系数变化范围为 0.04~8.83 m/d。总体而言,半岛南部、遂溪西北部渗透性较好,中部较差。土壤渗透系数受到土地利用类型、土壤粒径、土壤有机质等的影响。随着土壤中值粒径和有机质含量的增加,土壤渗透系数增加。不同土地利用类型,其土壤平均渗透性优劣表现为：荒地＞桉树林＞甘蔗＞菜地＞菠萝＞其他林地＞香蕉＞苗圃＞坡稻＞水稻田。降雨入渗补给系数南北高、中间低,随着土壤渗透系数增加而提高。半岛南部石茆岭和石板岭一带,地势高,坡度较缓,同时土壤渗透性和降雨入渗补给系数相对较高,为雷州半岛地下水潜在补给区。     

Effect of apple production base on regional water cycle in Weibei upland of the Loess Plateau

Weibei upland, located in southern part of the Loess Plateau, is a commercial apple production base in China. The enlargement of apple-planting area has a great impact on the regional water cycle. The effects of different land use on hydrological parameters are compared and studied in this paper. The main results are as follows: (1) The initial and steady infiltration rates in apple orchard are higher than those in other land use types such as grassland, idle land and farmland. Their initial rates of infiltration are 0.823 cm/min, 0.215 cm/min, 0.534 cm/min and 0.586 cm/min in apple orchard, grassland, idle land and farmland respectively. Their steady infiltration rates are 0.45 cm/min, 0.038 cm/min, 0.191 cm/min and 0.155 cm/min respectively. (2) There is no runoff generated in plot of apple orchard in all 8 storm events in observed natural rainfalls, while runoff is generated in winter wheat plot, corn plot and alfalfa plot with runoff coefficients of 2.39%, 1.58% and 0.31% respectively. (3) The transpiration of apple trees is strong and thus soil moisture is gradually depleted. The average soil water contents in 3-9 m soil profile in Changwu plots with apple trees of 14 and 32 years in age are 11.77% and 11.59% and in Luochuan plots with those of 15 and 28 years in age are 11.7% and 11.59% respectively, which are nearly 9.0% of wilting moisture of Changwu soil and 8.6% of wilting moisture of Luochuan soil. The pathway of rainfall percolating to groundwater is hindered by dry soil profile.     

Effect of apple production base on regional water cycle in Weibei upland of the Loess Plateau

Weibei upland of the Loess Plateau containing Xianyang city, northern part of Weinan city, southern part of Yan'an city and a part of Tongchuan city covers a total area of 30,000 km2 with an elevation of 900 to 1500 m above sea level and annual average precipitation is from 550 to 600 mm. The Luochuan and Changwu uplands are two of those large uplands in Weibei region. These uplands have been identified as a commercial apple production base for its special features of topography and climate…     

人工苹果园持续时间对土壤重金属分布的影响

以陕西渭北旱塬典型苹果园为研究对象,运用SPSS数理统计软件进行数据分析,对该区洛川县不同种植年限苹果园土壤重金属含量进行研究,试图阐明种植年限对果园土壤发育过程的影响。结果表明:该区苹果园的高投入种植管理模式,能够影响重金属在土壤中的迁移与富集,使土壤重金属含量发生明显变化。随着树龄的增加(0→60 a),在0~20,20~40、40~60 cm各土层砷含量的差异逐渐减小(4.1→0.4 mg/kg);40 a树龄果园土壤铬含量在各个土层均达最高值(分别为:87.3、89.7和94.6 mg/kg),而60 a果园则在各个土层均达最低值(分别为:76.0、79.5和73.3 mg/kg);0~20 cm,铜含量与镍含量随树龄增加呈线性递增趋势(22.9→31.7 mg/kg与29.6→31.9 mg/kg);不同种植年限果园土壤铅含量均随土层深度的增加而降低;不同种植年限果园土壤锌含量随土层深度的变化没有明显的变化规律。不同树龄果园土壤环境指标的综合污染指数均小于0.7,土壤环境质量为清洁。     

沙漠边缘地区苹果园节水栽培研究

对沙漠边缘地区苹果园进行地面覆盖，可明显地减少水分蒸发和提高土壤水分的利用率，从而促进果树的生长发育．覆盖措施以地面覆草效果最好，可提高土壤含水量５０％，新梢生长量、单叶面积和叶绿素含量分别比对照高５７％、３０％和５９％，并提高了苹果的品质和产量。因此，覆盖是沙漠边缘地区果园重要的节水措施之一．     

西宁盆地黄土区不同草本植物和坡形条件下坡面产流产沙特征

为进一步研究不同草本植物和边坡坡面形态对坡面产流产沙的影响,以西宁盆地毛鸡湾流域长岭绿化区作为试验区,设计了直形和阶梯形2种坡形,选取3种优势草本老芒麦(Elymus sibiricus Linn.)、垂穗披碱草(Ely-mus nutans Griseb.)和细茎冰草(Agropyron trachycaulum L...     

华北山区坡地产流规律研究

Simulated rainfall is a valid tool to examine the runoff generation on the slope. 13 simulated rainfall experiments with different rainfall intensities and durations are completed in a 5 m ×10 m experimental plot in mountainous area of North China. Simultaneously, rainfall, surface runoff, soil-layer flow, mantel-layer flow and soil moisture are monitored respectively. From the results, it is found that the hydrographs in all layers have the characteristics of rapid rise and fall. The recessions of surface flow and soil-layer flow are much faster than that of mantel-layer flow. Surface flow, the main contributor, makes up more than 60% of the total runoff in the study area. It even exceeds 90% in the cases of high intensity rainfall events. Runoff coefficient (ratio of total runoff to rainfall amount) is mainly influenced by rainfall amount, rainfall intensity and antecedent soil moisture, and the relationship can be well ex-pressed by a multiple linear regression function a = 0.002P + 0.1821 + 4.88Wa - 0.821. The relation between the rainfall intensity and the lag time of three flows (surface runoff, soil-layer flow and mantel-layer flow) is shown to be exponential. Then, the result also shows that the recession constant is 0.75 for surface runoff, is 0.94 for soil-layer and mantel-layer flow in this area. In this study area, the dominant infiltration excess runoff is simulated by Horton model. About 0.10 mm/min percolation is observed under the condition of different rainfall intensities, therefore the value is regarded as the steady infiltration rate of the study area.     

Slope runoff study in situ using rainfall simulator in mountainous area of North China

Simulated rainfall is a valid tool to examine the runoff generation on the slope.13 simulated rainfall experiments with different rainfall intensities and durations are completed in a 5 m ×10 m experimental plot in mountainous area of North China.Simultaneously,rainfall,surface runoff,soil-layer flow,mantel-layer flow and soil moisture are monitored respectively.From the results,it is found that the hydrographs in all layers have the characteristics of rapid rise and fall.The recessions of surface flow and soil-layer flow are much faster than that of mantel-layer flow.Surface flow,the main contributor,makes up more than 60% of the total runoff in the study area.It even exceeds 90% in the cases of high intensity rainfall events.Runoff coefficient(ratio of total runoff to rainfall amount) is mainly influenced by rainfall amount,rainfall intensity and antecedent soil moisture,and the relationship can be well expressed by a multiple linear regression function α = 0.002P + 0.182i + 4.88Wa-0.821.The relation between the rainfall intensity and the lag time of three flows(surface runoff,soil-layer flow and mantel-layer flow) is shown to be exponential.Then,the result also shows that the recession constant is 0.75 for surface runoff,is 0.94 for soil-layer and mantel-layer flow in this area.In this study area,the dominant infiltration excess runoff is simulated by Horton model.About 0.10 mm/min percolation is observed under the condition of different rainfall intensities,therefore the value is regarded as the steady infiltration rate of the study area.     

毛乌素沙地流动沙丘土壤水分对降雨的响应

为探讨半干旱区流动沙丘土壤水分对降雨的响应,采用AV-3665R型雨量传感器、ECH₂O-5土壤水分传感器同步监测毛乌素沙地东北缘流动沙丘2013年降雨及0～200 cm深度土壤体积含水量动态,分析土壤水分含量变化特征、降雨入渗特征及降雨对土壤水的补给作用。结果表明:5-11月累积降雨399.4 mm,显著(p<0.01)影响0～200 cm深度土壤水分含量; 且0～200 cm深度土壤体积含水量较低(6.49%±1.12%)时53.8 mm降雨、较高(10.22%±1.96%)时24.2 mm降雨湿润锋能够到达200 cm; 试验期间399.4 mm累积降雨对土壤水有一定补给作用,其中45.7±14.1 mm降雨蓄存在0～200 cm深度土壤中,占同期降雨的(11.4%±3.5%,且随着时间的延长,蓄存水大部分将渗漏到200 cm以下补给深层土壤水。     

陕西渭北旱塬苹果种植分区土壤水分特征研究

以渭北旱塬为研究对象，在区域尺度和定位观测的基础上，揭示了渭北不同苹果种植分区土壤水分特征。得出如下结论：(1)渭北旱塬不同苹果种植分区土壤水分特征主要受自然降水和苹果地蒸散量的影响。(2)3种类型区苹果地土壤水分都存在亏缺现象，台塬东部区苹果地土壤水分平均潜在亏缺量为390．9mm，最大亏缺量为674．6mm，最小亏缺量为186．3mm；高原沟壑区苹果地水分平均潜在亏缺量、最大亏缺量分别为264．4和441．2mm，有时也出现水分盈余的现象；台塬西部区总体上表现为亏缺．但苹果地出现水分盈余的现象较高原沟壑区普遍，最大盈余量达151．8mm；(3)渭北旱塬苹果地水分储存量也存在区域分异，2m土层水分储存量在全生育期是渭北台塬西部区大于渭北高原沟壑区大于渭北台塬东部区，土壤水分储存量的变化特性与降水量的时空变化、苹果树对土壤水分的利用量及降水年型有关；(4)3种类型区苹果地耗水量以台塬东部区最大，旱塬沟壑区次之，台塬西部区最小。干旱年苹果全生育期耗水量低于丰水年份。从耗水组分上看，苹果地耗水主要来源于生育期间的有效降水，但在干旱年份，耗水量还有相当一部分依赖深层土壤贮水，耗水深度超过3m，表明深层储水在干旱年份对苹果树生长所需水分的供给起着不可忽视的重要作用。