间隔覆盖条件下降雨入渗及水分运动与分布规律
Rainfall Infiltration and Soil Water Dynamics under Interval Coverage
干旱半干旱区水资源贫乏,大部分地区的年平均降水量在300mm-550mm,降水变率大,时空分布不均.天然降雨利用率低、土壤无效蒸发量大、水土流失严重是制约黄土高原地区农业可持续发展的主要问题.坡耕地是黄土高原水土流失的策源地,也是该地区农业用地的主体,坡耕地面积分别占全区耕地面积和旱耕地面积的46.7%和59.8%,而由坡耕地水土流失造成的土地生产力下降、作物减产等问题是不容忽视的.本研究针对干旱半干旱地区坡耕地存在的主要问题,采用间隔覆盖法,利用室内人工模拟降雨试验,对裸露状态下塿土与黄绵土在不同雨强、坡度及覆盖面积比条件下的土壤水分入性能和土壤水分空间分布状况进行研究,旨在为间隔覆盖法的推广使用提供实验和理论支持.通过室内试验和野外试验得到以下结论:1土壤水分入渗性能(1)一维垂直积水入渗情况下,累积入渗量和入渗率的动态变化过程均可用Philip入渗模型进行模拟;雨强对土壤的降雨入渗性能有较大影响.无覆盖人工降雨条件下,雨强越大,土壤的初期入渗率较高,且入渗率降低很快.累积入渗量表现为小雨强处理高于大雨强处理;间隔覆盖情况下,雨强对入渗率的影响规律与无覆盖降雨情况相同.相同实验条件下,与无覆盖情况相比,由于有径流的叠加利用,间隔覆盖法的土壤初期入渗率较高;坡度对入渗的影响表现出一定程度的不确定性;不同面积比处理的累积入渗量和入渗率均随着覆盖区面积增大而增大,且有覆盖处理均明显高于无覆盖处理;(2)不同土壤相同实验条件下的入渗率与累积入渗量比较,黄绵土的入渗率与累积入渗量均高于塿土.这一情况说明,土质的差异也是影响土壤入渗性能的重要因素之一.(3)利用产流积水法计算入渗区坡面的降雨入渗率,并对坡面点入渗率动态进行模拟.模型计算值与实测数据计算值基本相同,但与水量平衡法计算值在整个降雨历时内差距均较大,差距存在的原因还有待于进一步分析研究.2间隔覆盖条件下水分运动与分布规律(1)两种土壤的径流推进速度均随降雨强度和面积比的增大而加快;径流推进范围内,降雨入渗量的变化表现出随着面积比增大而减小的规律,且面积比越大,入渗量变化越平缓;不同坡度条件下,不同处理的径流推进速度没有表现出明显规律.不同土质相比较,塿土的径流推进速度大于黄绵土,径流推进范围内的降雨入渗量则小于黄绵土.(2)湿润锋在土槽前端边缘及入渗区与覆盖区交界点入渗深度较大.降雨强度和面积比越大,塿土和黄绵土的湿润锋入渗深度和湿润区面积越小,坡度对二者的影响表现不明显.相同条件下,黄绵土的湿润区面积和湿润锋入渗深度均大于塿土.两种土壤的湿润区面积和土壤的累积入渗量均呈现出良好的幂函数关系,可以由湿润区面积进一步推算土体蓄水量.(3)不同降雨强度下,塿土和黄绵土的湿润锋分布均匀系数最大值出现在降雨强度为60mm/h时,最小值在降雨强度为25mm/h时,且各处理黄绵土的湿润锋分布均匀系数均小于塿土;不同面积比下,无覆盖时塿土和黄绵土湿润锋均匀系数最大,且黄绵土的湿润锋分布均匀系数大于塿土,其余处理的湿润锋分布均匀系数则是塿土大于黄绵土.3间隔覆盖法的野外试验间隔覆盖条件下,在种植小区内,覆盖区土壤表层含水率较高,覆盖区与植物生长区交界处的土壤含水率增加,使得坡面上部土壤蓄水增加,有利于坡面上部植物的生长发育.另外,间隔覆盖法通过雨水的叠加利用,也增加了无覆盖区的土壤含水率.
- 作者：
- 陈曦
- 学位授予单位：
- 鲁东大学
- 专业名称：
- 自然地理学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 潘英华
- 中图分类号：
- P641.2
- 关键词：
- 间隔覆盖法；降雨入渗率；土壤水分运动；土壤水分分布
- Interval coverage method；Infiltration rate；Soil water movement；Soil waterdistribution