典型黄土灌区土壤水分零通量面变化特征研究

黄土灌区土壤水零通量面动态对作物生长状况和水生态稳定性有着重要的影响作用,研究其运动变化特征对灌区地下水合理利用和水生态稳定意义重大。本文以宝鸡峡灌区作为研究区,基于钻孔资料,以灌溉水入渗和降雨入渗为供水条件,运用Hydrus软件,探讨黄土中水分的运动特征和土壤水分零通量面位置的变化,构建多层黄土条件下水分入渗和土壤水分零通量面位置变化模型,探索维持土壤水分含量稳定(零通量面下移极限)的途径。主要结论:1) 人工灌溉下发散型零通量面大多出现在距土壤表面20~30 cm之间,天然降雨下发散型零通量面大多出现在距土壤表面10~20 cm之间;2) 天然降雨情况下缺失中更新统下部黄土层会使发散型零通量面的厚度增大,变化更剧烈。人工灌溉条件下地层结构对零通量面的影响较小;3) 供水时段的合理分配对于维持土壤水分含量稳定有较大的影响。研究可为黄土灌区地下水运动参数的确定、作物需水预测和地下水农业污染研究提供理论基础。

零通量面法用于农田蒸发蒸腾量的研究

应用土壤水分零通量面的原理方法,对北京房山节水灌溉区进行了研究。通过土壤水势监测分析,显示了灌区在研究时段内零通量面的性质及其出现的空间位置。用数值方法处理了零通量面随时间变化的情况,计算了监测时段的蒸发蒸腾量,并与大田水量平衡模型法、作物系数-参考作物需水量法进行了比较。

土壤水分不停的运动和转化不存在零通量面(一)

1983年英国学者库柏来中国讲授零通量面方法,并开始了中国学者的有关实验研究。笔者认为,现在还未彻底搞清楚土壤水分运行机制的前提下,确认零通量面理论,只能是人为的简化的数学推导。而且在实验中忽略了闭塞空气的胀缩作用;忽略了水平流对垂直流的影响;用负压计测定的土壤水分势,无法判定土壤水分(重力水、毛管水、汽态水、植物根系中的导管水和筛管水等)的运行方向。因而零通量面理论并没有得到实验证明。

零通量面方法的应用研究

本文分析了零通量面方法的理论基础,总结了多年应用的效果指出研制相应的仪器,改进计算方法,建立零通量面与气象、地下水位等环境要素的关系模式是今后研究的主要方向。

天山北坡平原区零通量面形成发育规律研究

依据新疆地矿局昌吉地下水均衡试验场 1 998～ 2 0 0 0年不同水位埋深粘土试筒 (2 .0m2 或 4 .0m2 )内负压计监测资料 ,得出天山北坡平原区粘土包气带零通量面仅在潜水位埋深≥

利用零通量面法计算农田蒸散的研究

从能量观点出发,测定土壤水中水分通量为零的界面,可以根据其位置变化来估算农田蒸发,以确定田间需水量。本文依据1988年4—6月,在陕西泾阳农业试验站对拔节—成熟期小麦地的实测资料,详细分析了土壤吸力的时空分布和零通量面位置的变化,运用零通量面法计算了当地冬小麦该时段各生育期的农田蒸散量并分析了在各种典型天气条件下作物对土壤水分的利用情况。

零通量面法应用问题的探讨

本文利用实测资料,具体分析了零通量面法确定蒸发影响深度,推求陆面蒸发量,判断地下水的毛管上升高度以及计算入渗对地下水的补给问题。研究认为,用零通量面法分析蒸发耗水的土层深度及其变化过程,确定不同土壤的支持毛管水上升高度,都是比较有效的;用零通量面法测定土壤实际蒸发量,尚需进一步解决适应其要求的量测手段和计算方法问题,否则难以有高精度保证;由于降水对地下水的补给是多途径的,零通量面出现后的入渗水量为数甚少,用极大值零通量面法计算降雨对地下水的补给量是不适宜的。

阿瓦提丰收灌区零通量面的形成变化规律研究

以新疆阿瓦提县丰收灌区为例,通过负压计、地下水埋深监测,研究了在干旱内陆河灌区地面灌溉条件下零通量面形成变化规律和田间水的运动转化过程。分析结果表明:灌溉季节开始前,在地表下100 cm处形成稳定、单一的发散型零通量面(ZFP);冬灌后,在同样土层深度形成单一的聚合型ZFP。灌溉季节,头水和第2水期间,最终在地表下100 cm处形成稳定的单一发散型ZFP。第3水至第5水期间,灌水后早期有多个ZFP,晚期ZFP消失,土壤水和地下水的运动表现为地下水补给土壤水的全蒸发型运动状态。

内陆干旱平原区零通量面形成发育规律的初步研究

本文依据新疆地勘局昌吉地下水均衡试验场不同水位埋深粘土深粘土试筒内负压计监测资料，得出内陆干旱平原区粘土包气带零通量面仅在非冻结期潜水位埋深≥４ｍ的条件下稳定存在的结论。

有关土壤水零通量面的探讨

作者通过实验,论述土壤水零通量面的概念及其存在的有关条件,运用土壤水动力学的基本方程计算土壤水分通量。

零通量面的形成及其在确定包气带水分入渗补给与蒸发消耗中的应用

本文以大量实际资料为基础,根据能量理论,采用土水势观点,详细分析了降雨(或灌溉)前后包气带剖面土水势分布状况,阐明了零通量面形成——发生、发展和消失的全过程。论述了零通量面的形成对包气带水分蒸发和潜水入渗补给的影响。推出了计算公式,并结合实际资料进行了验证计算,取到了较好的效果。

土壤水势零通量面埋深的样条函数确定法

本文基于样条函数，提出了一种能够较为准确地确定土壤水势零通量面埋深的数值方法，详细阐述了该方法的数学原理和计算步骤，并用实例对该方法的实用性进行了验证。

基于数值方法的农田土壤零通量面的模拟

零通量面能够反映土壤水分运动情况,定量计算土壤水分的入渗和蒸散量。采用Richards方程描述了降雨和蒸发边界条件下的一维土壤水分运移,通过土壤传递函数估算得到Van-Genuchten水分特征曲线参数,借助参数化Hydrus-1D模型计算得到一维土壤空间不同层的土壤含水量和基质势的数值解,并采用田间实测数据对数值解进行了验证,根据不同层的水势梯度和水流通量的值判断零通量面出现位置以及零通量面类型,最后分别设置5个不同的降雨和蒸发强度,模拟分析了土壤零通量面的空间位置和类型。研究结果表明:(1)采用Hydrus-1D可以准确模拟降雨和蒸发条件下的一维土壤水分运移;(2)在降雨和入渗条件下,零通量面位置随之降低;(3)蒸发强度增加时,零通量面上部土水势降低,土壤吸力增大,使其位置上升。结果证明该方法可行,能够模拟零通量面的动态变化。

利用零通量面方法计算土壤水均衡要素的探讨

本文就太谷均衡实验站在水文、水文地质参数、参量计算中 。

非饱和土壤水零通量面的研究

本文根据山前平原地下水深埋区的田间土壤含水率和水势观测资料,对零通量面的类型及其发生、迁移和消失的规律进行了综合分析,提出影响零通量面发生变化的主要因素,并用实例计算出蒸散发和潜水入渗通量。通过分析研究,认为零通量面法在深埋区有较好的适用性,是研究土壤蒸散发和入渗补给的有效方法。

对零通量面法测算潜水入渗补给量和地表蒸发量的一点改进

分析了发散型零通量面 ,聚合型零通量面以及它们的组合形式的形成机理 ,定性分析了各种零通面条件下的潜水入渗补给量与地面蒸发量 ,进而详细推导了这两个量计算的理论公式 ,其中包括零通量面位置和潜水水位之一和二者都随时间变化条件下这些前所未见的新公式。这些概念的进一步阐明与理论公式的导出 。

零通量面法在沈阳地区地下水资源评价中的应用

降水对地下水的入渗补给和大气蒸发作用下地下水的消耗是地下水资源的重要组成部分。降水入渗和地下水蒸发这两种作用均是通过包气带进行的。从包气带着手，运用零通量法确定这些量已在实际中得到应用。以沈阳地区为例，针对该区集中频繁降水与蒸发排泄交替进行导致零通量紊乱易变的特点，在对有关问题深入探讨的基础上，对浅层潜水入渗补给量（包括蒸发量）和非饱和渗透系数进行了计算。

零通量面方法的改进

研究降水入渗补给地下水时水分运移速率在剖面上的变化规律,为剖面水量差法的出现及准 确地测算地下水入渗补给量,提供了可靠保证。本文介绍的方法不仅继承了零通量面法不需测定渗透系数等参数的优越性,而且,用其代替气象法弥补零通量面法的局限性,既能提高零通量面法(广义)测算精度和可靠性,又可以减少气象观测及计算工作量,节省有关气象观测方面的费用支出,具有一定的实用价值。

零通量面法在地下水深埋区的应用

通过专题试验,深入研究了地下水深埋区土水势的分布和变化规律,揭示了土水势的分布类型,零通量面的发生、发展和消失规律.提出在地下水深埋区,利用零通量面法直接计算蒸散发和人渗补给量,具有重要的实用意义。

零通量面法实验初步分析

50年代中期以来,国外一些学者利用负压计和中子水分仪进行田间观测,提出和发展了零通量面方法。该法是在某些特定自然条件下,利用非饱和流水流速度(通量)与土壤水势能梯度的相互关系,来判断非饱和水流的运动方向,计算包气带水分贮量的变化。